梅冬勝，張忠典，李冬青，魏艷紅

(哈爾濱工業(yè)大學 先進焊接和連接國家重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150001)

焊接管理

汽車焊裝車間信息管理數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建

梅冬勝，張忠典，李冬青，魏艷紅

(哈爾濱工業(yè)大學 先進焊接和連接國家重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150001)

在充分了解汽車焊裝車間手工焊生產(chǎn)線工藝流程和特點的基礎(chǔ)上，設(shè)計了生產(chǎn)過程信息管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的模型和相互之間的關(guān)系。利用圖形化編程語言LabView作為開發(fā)工具，開發(fā)了信息管理系統(tǒng)的操作界面，采用ODBC技術(shù)實現(xiàn)了操作界面與數(shù)據(jù)庫之間的無縫鏈接。本系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

焊裝車間；信息管理；數(shù)據(jù)庫

0 前言

電阻焊是汽車白車身制造過程中應(yīng)用最多的焊接方法，在底板、側(cè)圍、車頂、車門和車身總成等部分的焊裝中，都大量采用電阻焊工藝，據(jù)統(tǒng)計每一輛白車身上，大約擁有4 000～6 000個電阻焊點，所以點焊質(zhì)量是衡量白車身質(zhì)量的重要指標[1]。在實際的生產(chǎn)過程中，影響焊點質(zhì)量的因素較多，包括焊接工藝、板材層數(shù)和厚度、零件結(jié)構(gòu)、焊點間距、設(shè)備運行狀態(tài)、生產(chǎn)過程參數(shù)等，在出現(xiàn)焊點質(zhì)量問題時，應(yīng)從多方面加以分析[2-3]。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和生產(chǎn)過程的推進，以上信息呈現(xiàn)“爆炸性”增長，手工操作無法進行有效管理[4-5]。本研究針對以上問題，采用SQL Server和LabView作為開發(fā)工具，構(gòu)建了焊裝車間信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的集中管理，為產(chǎn)品質(zhì)量分析提高基礎(chǔ)性的資源，不僅能夠提高企業(yè)的信息化管理水平，而且可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，同時降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

1 信息管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

需求分析是建立整個信息管理系統(tǒng)的起點，根據(jù)焊裝現(xiàn)場的特點和工藝流程，將信息管理系統(tǒng)分為四個部分，如圖1所示，各個模塊的功能如下：

圖1 生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

(1)設(shè)備信息管理模塊。實現(xiàn)設(shè)備靜態(tài)信息、點檢信息和設(shè)備運行故障信息的準確記錄和反饋，對設(shè)備的備件和耗材使用進行及時記錄，實現(xiàn)設(shè)備運行在生產(chǎn)過程的信息化管理。

(2)實時信息管理模塊。實現(xiàn)對點焊過程中的電參數(shù)(電網(wǎng)電壓、焊接電流、電極間電壓、導(dǎo)通角、觸發(fā)角、動態(tài)電阻等)的準確記錄和有序管理。通過對生產(chǎn)過程信息進行檢索和分析，了解生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)和產(chǎn)品的質(zhì)量，并對出現(xiàn)的問題進行及時反饋。

(3)生產(chǎn)信息管理模塊。實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場各個工位的工件(零件和合件)信息、工藝規(guī)范信息、操作人員信息等進行有序管理，此部分是整個信息管理系統(tǒng)的有機組成部分，能夠真實反映生產(chǎn)過程的設(shè)計情況，為生產(chǎn)過程信息分析提供必要的資源。

(4)系統(tǒng)信息管理模塊。設(shè)定整個系統(tǒng)的使用權(quán)限，保證系統(tǒng)信息的安全性和一致性。另外根據(jù)系統(tǒng)的各種統(tǒng)計分析結(jié)果，實現(xiàn)各種報表的輸出功能。

2 數(shù)據(jù)模型設(shè)計

汽車焊裝生產(chǎn)過程信息模型設(shè)計涉及到多個部門信息的協(xié)調(diào)、配合和組織，主要任務(wù)是確定信息資源和信息活動。信息資源是指企業(yè)生產(chǎn)過程中所涉及的一切文件、圖表和數(shù)據(jù)信息等，主要包括生產(chǎn)信息和監(jiān)控信息，生產(chǎn)信息也可稱為靜態(tài)信息，包括工件的結(jié)構(gòu)、操作人員信息、設(shè)備靜態(tài)信息、工藝規(guī)范等。監(jiān)控信息也稱為動態(tài)信息，主要是指在日常的維護過程中和正常的生產(chǎn)過程中獲得的信息，包括設(shè)備的點檢信息、監(jiān)測的電參數(shù)信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息等?？偨Y(jié)以上內(nèi)容，確定的數(shù)據(jù)表如表1所示。

表1 焊裝生產(chǎn)信息表

信息活動是指圍繞信息資源的形成、傳遞、記錄和分析過程而開展的信息活動，主要任務(wù)包括劃分信息的類別、確定信息之間的關(guān)系、對信息資源進行抽象、提取反映問題的特征值、確定特征值與反映的問題的聯(lián)系等。所以在確定數(shù)據(jù)庫各個數(shù)據(jù)表字段以后，還需要確定各個數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系，應(yīng)用E-R(Entity-Relation)對系統(tǒng)涉及到的實體和屬性，以及屬性之間的關(guān)系進行概念性描述。焊裝生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)表的E-R模型如圖2所示，包括焊點信息與焊點工藝信息之間、焊點信息與工件之間的關(guān)系等。

3 信息管理系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計

本系統(tǒng)軟件的編寫和開發(fā)采用圖形化編程工具LabView，采用圖形化編程方法，最大特點是不需要編寫代碼，只需設(shè)計程序的總體結(jié)構(gòu)，然后調(diào)用LabView內(nèi)部集成的相應(yīng)模塊組成整個軟件系統(tǒng)，模塊之間以“線”連接，軟件在運行過程中通過線相互傳遞信息，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server，兩者之間鏈接采用數(shù)據(jù)庫訪問標準接口ODBC(Open Database Connectivity)，用戶不需要考慮下層數(shù)據(jù)源連接的復(fù)雜性，直接通過操作界面就實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的相關(guān)操作[6]。

根據(jù)圖1所示的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，信息管理系統(tǒng)主要由系統(tǒng)信息管理、設(shè)備信息管理、工藝規(guī)范信息管理、實時參數(shù)信息管理、實時參數(shù)信息分析等組成，界面之間利用超鏈接的方式相互轉(zhuǎn)換。每一個子模塊都采用ODBC標準接口進行開發(fā)，其主要有以下幾個步驟：(1)創(chuàng)建數(shù)據(jù)源DSN(Data Source Names)，在ODBC設(shè)置對話框中選擇相應(yīng)的驅(qū)動程序和輸入數(shù)據(jù)源名；(2)創(chuàng)建相應(yīng)的SQL命令，命令采用SQL語言編寫，包括數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建、刪除、數(shù)據(jù)插入、查詢等；(3)執(zhí)行SQL命令；(4)數(shù)據(jù)操作；(5)斷開數(shù)據(jù)源連接以及錯誤操作的處理方法。

系統(tǒng)信息錄入主要有兩種方式：手工輸入和自動生成。手工輸入信息是指依靠操作人員通過人機界面輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)項包括工位信息、焊接工藝信息、設(shè)備信息和工件信息等。工藝信息管理操作界面如圖3所示，其主要操作包括焊接工藝信息的設(shè)置、存儲、查詢、修改和參數(shù)預(yù)覽等。為了能夠解決焊裝生產(chǎn)現(xiàn)場焊接工藝多樣性的問題，系統(tǒng)提供“脈沖數(shù)”選擇下拉框，在設(shè)置之前，從下拉框中選擇相應(yīng)的脈沖數(shù)(1、2、3)，如圖3所示，當選擇的脈沖數(shù)為2時，說明需要設(shè)置的焊接工藝規(guī)范具有兩個脈沖，即操作界面上“焊接循環(huán)3”的設(shè)置項自動消失。當一組焊接工藝錄入完成以后，用戶可以點擊“參數(shù)預(yù)覽”按鈕查看工藝規(guī)范曲線；點擊“添加記錄”按鈕，系統(tǒng)利用事件驅(qū)動的方式將設(shè)置的參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫。

圖3 焊接工藝規(guī)范信息管理界面

自動生成信息是指通過通信網(wǎng)絡(luò)和計算機應(yīng)用程序自動生成的信息，此類信息一般不需要人工干預(yù)，主要是指生產(chǎn)過程實時參數(shù)信息。點焊過程實時信息管理界面設(shè)計如圖4所示，當系統(tǒng)接收到下位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)包以后，利用預(yù)定的算法對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后一方面將數(shù)據(jù)傳遞給相關(guān)模塊顯示參數(shù)的變化趨勢，另一方面系統(tǒng)將自動添加實時信息的關(guān)鍵字，將參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫，為以后的信息分析提供基礎(chǔ)資源。

圖4 生產(chǎn)過程實時參數(shù)信息管理界面

數(shù)據(jù)的查詢和檢索功能采用基于SQL語言的多關(guān)鍵字復(fù)合查詢，用戶可以輸入不同查詢條件和利用查詢條件之間的關(guān)系，實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)表之間的鏈接查詢。為了使用戶直觀了解查詢結(jié)果，將查詢結(jié)果以圖表的形式提供。圖5為工位信息查詢界面，允許用戶根據(jù)工位、合件名稱和焊鉗編號進行復(fù)合查詢，實現(xiàn)合件信息表、焊接工藝規(guī)范信息表、設(shè)備信息和操作人員信息表的聯(lián)合查詢。

4 結(jié)論

(1)在研究汽車焊裝車間過程信息管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，確定了數(shù)據(jù)庫中各個數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和相互之間的關(guān)系。

(2)采用LabView和SQL Server作為開發(fā)工具，開發(fā)了計算機信息管理系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)信息的分類，設(shè)計了不同用戶界面，通過頁面超鏈接的方式實現(xiàn)界面之間的相互轉(zhuǎn)換，方便用戶有序管理各類信息。

圖5 工位信息查詢界面

(3)利用ODBC數(shù)據(jù)庫標準接口實現(xiàn)操作界面與數(shù)據(jù)庫之間的無縫鏈接，用戶可以通過操作界面進行數(shù)據(jù)庫的維護。

[1]王 敏.電阻焊在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[J].電焊機，2003，33 (1)：1-6.

[2]尹孝輝，張忠典.點焊質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].焊接，2002(2)：5-10.

[3]楊洪剛，張延松，陳關(guān)龍.工藝參數(shù)對板管間接點焊過程的影響[J].焊接學報，2007，28(5)：9-13.

[4]童彥剛，楊再貴，侯廷紅.焊接工藝智能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電焊機，2004，34(10)：21-25.

[5]曹 鍵，陳關(guān)龍.轎車車身點焊信息計算機管理系統(tǒng)的開發(fā)[J].機械制造，2004(42)：8-11.

[6]陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2011.

Building a database of information management system for automotive assembly and welding workshop

MEI Dong-sheng，ZHANG Zhong-dian，LI Dong-qing，WEI Yan-hong
(Harbin Institute of Technology，State Key Laboratory of Advanced Welding and Joining，Harbin 150001，China)

Based on investigating the process flows and characteristics of manual welding production line in automotive assembly and welding workshop，the whole structures of information management system were designed，and the models and mutual relationships of data were defined.The graphical programming language LabView was adopted to develop operation interfaces of information management system，the ODBC technology is utilized to seamless connection between operation interfaces and database.The implement of system can improve the production efficiency and quality，at the same reduce production cost.

automotive assembly and welding workshop；information management；database

TG409

A

1001-2303(2011)12-0085-04

2011-05-25

梅冬勝(1981—)，男，江蘇人，博士，主要從事焊裝車間信息化監(jiān)控和信息管理的研究工作。