朱韓鋼,邢小龍
(1.江蘇新時(shí)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(shí)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(jì)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(jìn)行全過程管控,實(shí)時(shí)采集焊接數(shù)據(jù),綜合統(tǒng)計(jì)分析焊接運(yùn)行信息,考核及預(yù)測焊機(jī)、焊工的焊接績效,洞悉故障發(fā)生的原因和可能的時(shí)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
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(jìn)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(yàn)控制,也無法采集焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析來實(shí)施過程控制。因此,通過實(shí)施焊接信息化管理,可加強(qiáng)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(jì)效益的支撐手段?;诖?,對焊接過程的信息化應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行一些探討。
焊接信息化管理不僅僅是簡單的焊機(jī)群控管理,它將焊機(jī)群控與造船工藝和生產(chǎn)管理緊密集成,實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的主要目標(biāo):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(jìn)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(jī)(帶有無線模塊)通過無線群控基站與焊機(jī)群控服務(wù)器組成數(shù)控焊機(jī)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(shí)提供運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。
(2)焊機(jī)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(jī)供電電壓進(jìn)行監(jiān)測,按照焊機(jī)群控原理,對由 PLC 控制(或無線控制)的焊機(jī)進(jìn)行排隊(duì)通電控制,使每個(gè)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(jì)劃則由作業(yè)部門依據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃規(guī)劃焊機(jī)作業(yè)生產(chǎn)計(jì)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(jī)、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(yùn)行焊接參數(shù),并被適時(shí)轉(zhuǎn)存至焊機(jī)運(yùn)行信息庫,對違反工藝規(guī)范的動作進(jìn)行主動干預(yù)。焊接數(shù)據(jù)分析將基于焊機(jī)運(yùn)行信息庫內(nèi)容進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)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(jìn)行實(shí)名追溯。
焊接工程管理包括焊機(jī)檔案、焊工檔案、焊接知識庫和焊接工藝管理。
2.1焊機(jī)檔案
管理每臺焊機(jī)的基本臺賬信息(企業(yè)焊機(jī)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(rèn)證等級,各類證書的取證時(shí)間、合格項(xiàng)目、有效期、復(fù)試結(jié)果。
焊接數(shù)據(jù)分析會將焊機(jī)運(yùn)行信息庫中對應(yīng)焊工作業(yè)數(shù)據(jù):作業(yè)時(shí)間、工程項(xiàng)目、作業(yè)任務(wù)號、焊接程序(焊接類別)、檢驗(yàn)結(jié)果等梳理匯總統(tǒng)計(jì)記錄進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可在系統(tǒng)中建立焊接工藝評定報(bào)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工期、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工時(shí)以及相應(yīng)的適用焊接程序。
根據(jù)項(xiàng)目生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間要求,編制焊接作業(yè)計(jì)劃,如圖3所示。
圖3 焊接工藝管理和焊接作業(yè)計(jì)劃結(jié)構(gòu)
焊接作業(yè)計(jì)劃的制定需要按照生產(chǎn)計(jì)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(jī),批準(zhǔn)后將生成相應(yīng)的焊接作業(yè)派工單。
焊接過程控制是依據(jù)規(guī)劃的焊接工藝裝備及焊接計(jì)劃、焊接派工單派發(fā)內(nèi)容實(shí)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(rèn)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(rèn)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(jī)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(jī),焊工只能在焊接程序設(shè)定的微調(diào)范圍進(jìn)行調(diào)整。焊工一旦開始焊接即自動進(jìn)入工作狀態(tài),工業(yè)總線上的電壓監(jiān)視儀對電焊機(jī)供電電壓進(jìn)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(jìn)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(yàn)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。
焊接過程中所有的運(yùn)行參數(shù)都將被群控服務(wù)器實(shí)時(shí)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(jī)運(yùn)行信息庫以備進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和分析,結(jié)合焊接作業(yè)派工單可形成綜合統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告和圖表。焊接作業(yè)統(tǒng)計(jì)表見表1。焊接檢驗(yàn)數(shù)據(jù)中對故障、缺陷的統(tǒng)計(jì)分析可借助統(tǒng)計(jì)過程控制來預(yù)測焊機(jī)設(shè)備和焊工的故障發(fā)生期間提前維護(hù)或維修,防范故障或缺陷,達(dá)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(jì)表
焊接數(shù)據(jù)分析將把焊機(jī)運(yùn)行信息庫與焊機(jī)檔案、焊接工藝、焊接作業(yè)計(jì)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(jī)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和焊工的技術(shù)水平提高帶來極大的幫助。
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(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù),對生產(chǎn)行為(設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、人員操作)進(jìn)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(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)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(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備、焊接、檢驗(yàn)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。
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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(jìn)制造技術(shù)研究推進(jìn)工作。
U671.99
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