朱韓鋼，邢小龍

(1.江蘇新時代造船技術(shù)有限公司，江蘇 靖江 214500；2.用友軟件股份有限公司，北京 100094)

造船焊接信息化管理

朱韓鋼1，邢小龍2

(1.江蘇新時代造船技術(shù)有限公司，江蘇 靖江 214500；2.用友軟件股份有限公司，北京 100094)

探討基于信息技術(shù)的造船焊接信息化管理的解決方案，它們將在統(tǒng)一的焊接工藝規(guī)范和焊接程序支持下，安排焊接作業(yè)計劃，自動下發(fā)焊接作業(yè)派工單，焊接作業(yè)依據(jù)工藝程序進行全過程管控，實時采集焊接數(shù)據(jù)，綜合統(tǒng)計分析焊接運行信息，考核及預(yù)測焊機、焊工的焊接績效，洞悉故障發(fā)生的原因和可能的時間，對可能發(fā)生的故障采取預(yù)控措施，防止質(zhì)量品質(zhì)問題，提高焊接整體技術(shù)水平。

焊接；信息處理系統(tǒng)；過程控制；數(shù)據(jù)分析

0 引言

焊接作業(yè)是船舶及海工建造中非常重要的作業(yè)任務(wù)，它的管理水平直接影響建造產(chǎn)品的質(zhì)量、合同訂單的交付進度和產(chǎn)品建造的作業(yè)成本。目前大多數(shù)造船企業(yè)的焊接管理處于比較原始的狀態(tài)，盡管制定了焊接工藝規(guī)范，但無法采取主動控制的技術(shù)手段，只能依靠焊工自身的技術(shù)水平和事后的檢驗控制，也無法采集焊接數(shù)據(jù)進行有效分析來實施過程控制。因此，通過實施焊接信息化管理，可加強焊接工藝的執(zhí)行，提高建造產(chǎn)品焊接質(zhì)量，閉環(huán)追溯焊接質(zhì)量，杜絕違規(guī)操作，完善焊工技能水平，成為持續(xù)提升造船企業(yè)核心能力和經(jīng)濟效益的支撐手段?；诖耍瑢附舆^程的信息化應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃進行一些探討。

1 整體架構(gòu)

焊接信息化管理不僅僅是簡單的焊機群控管理，它將焊機群控與造船工藝和生產(chǎn)管理緊密集成，實現(xiàn)工業(yè)自動化的主要目標：盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種信息來進行生產(chǎn)工作。焊接信息化管理的整體架構(gòu)如圖1所示。

(1)半自動或自動數(shù)控電焊機(帶有無線模塊)通過無線群控基站與焊機群控服務(wù)器組成數(shù)控焊機群控系統(tǒng)，工藝參數(shù)和動作可通過群控服務(wù)器被設(shè)置和控制，同時提供運行數(shù)據(jù)的實時采集。

(2)焊機群控系統(tǒng)與焊接作業(yè)區(qū)(車間)的工業(yè)總線相連接，工業(yè)總線中設(shè)置電壓監(jiān)視儀對電焊機供電電壓進行監(jiān)測，按照焊機群控原理，對由 PLC 控制(或無線控制)的焊機進行排隊通電控制，使每個焊接作業(yè)都有足夠的電流工作。

(3)群控服務(wù)器通過路由器及防火墻與造船企業(yè)信息局域網(wǎng)連接，焊接工程師可規(guī)劃定義各類基本焊接作業(yè)或產(chǎn)品部件的焊接工藝規(guī)范和焊接程序直接指導(dǎo)焊接作業(yè)。焊接作業(yè)計劃則由作業(yè)部門依據(jù)項目生產(chǎn)計劃規(guī)劃焊機作業(yè)生產(chǎn)計劃，設(shè)定焊接工藝規(guī)范參數(shù)，下發(fā)焊接作業(yè)單。電焊工依據(jù)焊接作業(yè)單在焊接作業(yè)終端上指定焊機、刷工卡開始電焊作業(yè)，系統(tǒng)將自動通過群控服務(wù)器將工藝參數(shù)鎖定，焊工只能在設(shè)定的微調(diào)范圍內(nèi)調(diào)整。

(4)焊接作業(yè)過程中，群控服務(wù)器采集運行焊接參數(shù)，并被適時轉(zhuǎn)存至焊機運行信息庫，對違反工藝規(guī)范的動作進行主動干預(yù)。焊接數(shù)據(jù)分析將基于焊機運行信息庫內(nèi)容進行梳理統(tǒng)計和分析，提供焊接效率分析，并對焊工生產(chǎn)任務(wù)的焊接數(shù)據(jù)進行實名追溯。

2 焊接工程管理

焊接工程管理包括焊機檔案、焊工檔案、焊接知識庫和焊接工藝管理。

2.1焊機檔案

管理每臺焊機的基本臺賬信息(企業(yè)焊機編號、基本技術(shù)規(guī)格、可調(diào)整工藝參數(shù)、購買日期、供應(yīng)廠商等)、安裝調(diào)試信息等。

2.2焊工檔案

管理電焊工的基本資料信息(工號、身份證號、姓名、性別、學(xué)歷、年齡、電焊工齡、本企業(yè)工齡等)、國家上崗操作證、國家等級證、船級社認證等級，各類證書的取證時間、合格項目、有效期、復(fù)試結(jié)果。

焊接數(shù)據(jù)分析會將焊機運行信息庫中對應(yīng)焊工作業(yè)數(shù)據(jù)：作業(yè)時間、工程項目、作業(yè)任務(wù)號、焊接程序(焊接類別)、檢驗結(jié)果等梳理匯總統(tǒng)計記錄進焊工檔案，作為其焊接作業(yè)績效。

圖1焊接信息化管理的整體架構(gòu)圖

2.3焊接工藝管理

焊接工藝管理和焊接知識庫主要由焊接工程師使用，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 焊接工藝管理結(jié)構(gòu)

根據(jù)相應(yīng)的標準和規(guī)范可在系統(tǒng)中建立焊接工藝評定報告(PQR)、焊接工藝指導(dǎo)書(WPS)，制定典型焊接程序，根據(jù)材質(zhì)的基本焊接類型或基本焊縫類型定義焊接過程的每個工藝技術(shù)參數(shù)，結(jié)合船型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(BOM)建立焊接部件工藝路線，包括一系列作業(yè)工序、工序作業(yè)步驟、焊材類型及焊材定額數(shù)量、工裝、焊工等級、標準作業(yè)工期、標準作業(yè)工時以及相應(yīng)的適用焊接程序。

3 編制焊接作業(yè)計劃

根據(jù)項目生產(chǎn)計劃時間要求，編制焊接作業(yè)計劃，如圖3所示。

圖3 焊接工藝管理和焊接作業(yè)計劃結(jié)構(gòu)

焊接作業(yè)計劃的制定需要按照生產(chǎn)計劃對應(yīng)的產(chǎn)品部件位置的焊接作業(yè)工藝卡分派至指定電焊工及焊機，批準后將生成相應(yīng)的焊接作業(yè)派工單。

4 焊接過程控制

焊接過程控制是依據(jù)規(guī)劃的焊接工藝裝備及焊接計劃、焊接派工單派發(fā)內(nèi)容實施主動的焊接作業(yè)過程控制，其內(nèi)容包括：權(quán)限控制、工藝參數(shù)控制和動作控制。電焊工可在終端上確認接收焊接作業(yè)派工單，作業(yè)前在焊接作業(yè)終端上刷卡確認作業(yè)派工單。選擇具體作業(yè)內(nèi)容可按看板方式動態(tài)展示焊機集群的作業(yè)狀態(tài)。

系統(tǒng)通過群控服務(wù)器自動將焊接派工單的焊接程序傳輸并鎖定至確定的電焊機，焊工只能在焊接程序設(shè)定的微調(diào)范圍進行調(diào)整。焊工一旦開始焊接即自動進入工作狀態(tài)，工業(yè)總線上的電壓監(jiān)視儀對電焊機供電電壓進行監(jiān)測和控制，以保障焊接質(zhì)量。

焊接派工單作業(yè)完工后，焊工再刷卡進入焊接作業(yè)終端，確定作業(yè)完工。焊接作業(yè)完成后可在后臺錄入或錄入焊接檢驗結(jié)果(以焊接派工單號為依據(jù))，或與質(zhì)量系統(tǒng)集成獲得。

5 焊接數(shù)據(jù)分析

焊接過程中所有的運行參數(shù)都將被群控服務(wù)器實時采集，群控服務(wù)器中原始數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)存至更穩(wěn)定的焊機運行信息庫以備進一步統(tǒng)計和分析，結(jié)合焊接作業(yè)派工單可形成綜合統(tǒng)計分析報告和圖表。焊接作業(yè)統(tǒng)計表見表1。焊接檢驗數(shù)據(jù)中對故障、缺陷的統(tǒng)計分析可借助統(tǒng)計過程控制來預(yù)測焊機設(shè)備和焊工的故障發(fā)生期間提前維護或維修，防范故障或缺陷，達到事前質(zhì)量控制，提高質(zhì)量的水平。

表1 焊接作業(yè)統(tǒng)計表

焊接數(shù)據(jù)分析將把焊機運行信息庫與焊機檔案、焊接工藝、焊接作業(yè)計劃、焊接作業(yè)派工單綜合集成起來，組成真正的焊接知識庫，它將對焊接工藝的不斷完善、焊機設(shè)備的維護保養(yǎng)和焊工的技術(shù)水平提高帶來極大的幫助。

6 結(jié)語

造船企業(yè)的焊接過程控制將不再滿足于最為簡單、直接的人為檢查，而是根據(jù)實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)行為(設(shè)備運轉(zhuǎn)、人員操作)進行預(yù)先策劃和動態(tài)監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，輔以過程控制方法論手段，進行科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)備維護和產(chǎn)品質(zhì)量過程分析，支持現(xiàn)場生產(chǎn)過程的判定和及時控制處理，提高設(shè)備生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量水平。 焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢是自動化的不斷應(yīng)用，全自動焊接及焊接機器人將不斷深入應(yīng)用，焊接信息化管理也將不斷探索在新技術(shù)、新工藝環(huán)境中的應(yīng)用，逐步實現(xiàn)準備、焊接、檢驗的自動化作業(yè)、智能化控制，減少人為干涉，提高焊接生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，持續(xù)提高焊接管理水平，提升造船企業(yè)的競爭能力。

[1]楊敏.船舶制造基礎(chǔ)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[2]劉玉君，李艷君，李瑞.現(xiàn)代造船技術(shù)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012.

[3]張光先，陳冬巖，李朋.焊接設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及群控系統(tǒng)[J].電焊機,2013(5):10-16.

[4]馬逢時.六西格瑪管理統(tǒng)計指南[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2007.

2014-07-08

朱韓鋼(1979-)，男，工程師，從事企業(yè)信息化管理、船舶先進制造技術(shù)研究推進工作。

U671.99

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