智能化焊接車間工藝管理設計及應用

劉瑞濤 閻洪

摘? 要：全球新一輪的科技革命，引發了新一輪的產業革命，世界各國因此爭相調整、適應、實施必要改革。在我國，中國工信部和中國工程院把“互聯網+制造”即工業4.0，的核心目標定義為智能制造。由智能制造延伸到具體工廠，就是智能工廠。智能工廠涵蓋智能化焊接車間，智能化焊接車間針對焊接現場可以實現焊機狀態實時監控、焊接參數在線控制、焊接數據海量存儲以及焊接數據統計、分析的綜合化焊機管理系統。通過智能化焊接車間工藝管理，可有效提高焊接質量管理、執行焊接工藝規范、焊材用量統計、工人生產效率統計、焊接工時統計以及焊機故障排查的信息化管理，從而實現焊接生產管理精細化、科學化的目標，提高焊接車間的整體管理水平。

關鍵詞：焊接工藝管理;數字化焊接;智能化焊接管理;焊材成本管理;焊機群控管理系統

中圖分類號：TM621? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）03-0000-00

0前言

智能制造就是將制造技術與網絡技術、先進傳感技術相結合的新型制造模式。數字化車間生產模式作為智能制造的典型生產模式，必將是未來生產制造企業的發展方向。在智能化車間的建設中，需要實現信息化、自動化、網絡化的管理技術與生產技術的有效結合，提高車間生產與管理水平。智能化焊接車間采用工業以太網（無線、有線方式均可）連接，上位機系統采用B/S（瀏覽器＼服務器）架構，可方便的與企業網絡連接實現數據遠程共享。在通信控制器內部設計有數據存儲器，可保證網絡意外斷開后的數據完整性。檢測設備運行狀況、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。為用戶焊接工藝評定提供數據基礎、焊接參數執行、焊接參數超限報警。焊接數據實時監控、歷史焊接數據追溯。數據統計分析輸出產品完成情況報表。焊材、氣體消耗成本統計分析。智能終端（手機、PAD）遠程監控。與OA、ERP、PDM系統接口，為企業管理提供大數據支持。

1智能化焊接車間工藝管理設計架構

智能化焊接車間焊機群控管理系統，是車間所有焊機集中管理系統，該軟件基于瀏覽器/服務器（B/S）結構，主要實現焊機數字化管理和精細化控制，以及其他品牌焊機的焊接數據監控與管理。主要特點：焊接數據傳輸方式的多樣化、人機交互界面的簡便化、系統訪問方式的多樣化，群控服務器連入企業局域網或互聯網后，企業用戶可以在網絡可達的范圍內使用任何聯網設備（電腦、手機等）通過瀏覽器隨時隨地了解焊接信息，方便焊接事務的管理及控制，如圖1所示。

2智能化焊接車間工藝管理設計

焊接車間在正常生產過程中受車間環境、焊機位移等因素影響，導致網絡內焊機暫時無法與服務器通信，系統自動檢測到網絡異常后，自動進行數據暫存，等網絡暢通后，自動將暫存數據上傳到服務器。群控系統焊接系統采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，除群控服務器之外，其他訪問群控系統的計算機都不需要安裝任何軟件，即可實現遠程訪問群控系統。采用IC卡智能管理技術，與群控系統結合使用可實現焊工信息管理和焊機不同權限的設置管理。數字化焊機的監控與管理，不斷完善用戶需求，自身模擬焊機的監視功能，根據客戶的需求，新增控制功能，并在多個行業成功協助客戶管理車間內多品牌焊機。為協助企業車間生產管理控制數字化、智能化，群控系統可與企業信息人員聯合開發，實現與生產管理系統交互，如圖2所示。

3智能化焊接車間工藝管理

3.1 焊接工藝規范管理

工藝規范管理通過wcapp對焊接設備工藝參數進行設定并通過群控系統下傳，焊接設備只能遵循下傳的工藝規范進行焊接作業;焊工可在工藝規范管理設定的參數范圍內設置給定電流或電壓，實際焊接過程中的實際焊接電流與電壓只能在軟件給定的范圍內波動，保證焊接設備嚴格按照工藝規范約定來執行，如圖3所示。

3.2人員信息管理

人員信息管理分為焊工信息及維修人員信息，為群控系統焊接過程中焊工及維修人員工號錄入及實現焊接數據的多維度統計與分析提供數據基礎。每臺自動焊接設備都為相關的操作、工藝、維護人員發放各自唯一的、功能相匹配的用戶名和密碼。

3.3焊接工藝定額分析

3.3.1焊接工時定額

焊接車間工人的工時統計往往不是很準確，并且零件種類較多，耗時耗力。數據統計功能可按焊工、焊機查詢實際焊接時間、焊工開始焊接時間、最后一次焊接時間、焊絲消耗、氣體消耗等數據，查詢條件可以按日、月、年查詢，也可以設定開始日期與結束日期進行查詢，并以報表的形式體現，方便管理部門對工時、焊材消耗的及時把握，頁面顯示的統計報表可保存為excel文件。

3.3.2 焊絲用量統計

數字化的焊接電源，安裝通信控制器監測送絲速度，然后根據焊接時間，從而計算出一段時間內的焊材消耗量，無需額外加傳感器設備。

3.3.3 保護氣體用量統計

數字化焊機的通信控制器以及配其他焊機的焊接數據采集儀都預留了氣流量接口，用戶根據生產管理的需求，需要氣瓶外接氣體流量傳感器。

3.4焊接質量管理

3.4.1 質量監控

自動化焊接設備借助先進的傳感器技術，在焊接過程中自動地做出缺陷避免、提高效率響應。在發現焊接參數超出工藝允許范圍，自動報警或停機，并將報警信息反饋給數字化車間控制系統。實時顯示車間內焊機的運行狀態，實時查看當前焊機的焊接曲線，便于工藝部門對工藝參數實時跟蹤。灰色：離線、藍色：待機、綠色：工作、黃色：參數超限、紅色：報警。報警信息以列表的形式實時顯示報警信息，報警列表顯示系統所有焊機報警歷史信息詳情，并提供備注用于填寫針對故障信息的意見，便于后期管理。

匯總信息體現車間內焊機整體運行狀態，今日排行榜體現實時焊機過程中不同考核參數對應的最優焊機、焊工信息及相應的考核參數值。方便管理部門對考核參數的實時把握。報警信息實時顯示生產過程中正在報警的焊機列表詳細信息，方便用戶對多臺焊機報警情況進行實時監控。

3.4.2 焊接質量信息追溯

顯示指定焊機在選定時間段內的數據并以曲線形式展示，用戶通過分析數據曲線，可輕松了解歷史焊接參數，如圖4所示。

4總結

通過智能化管理設計，可實現焊接過程的智能化、規范化、信息化;保證焊接程序管理與工藝的規范;提高操作者的管理與授權能力。焊接車間的工藝管理能夠檢測設備運行狀況、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。為用戶焊接工藝評定提供數據基礎、焊接參數執行、焊接參數超限報警、焊接數據實時監控、歷史焊接數據追溯等功能。數據統計分析輸出產品完成情況報表。焊材、氣體消耗成本統計分析，為企業管理提供大數據支持。焊接車間智能化、數字化能夠大大提升車間綜合管理，為焊接質量科學分析提供基礎數據、為焊接質量改善提供保障。

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：劉瑞濤（1983—），男，貴州貴陽人，工程碩士，工程師，研究方向：工程機械工藝、智能制造工藝布局及數字化焊接。