船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)及工具包設(shè)計(jì)研究

侯木

(武昌船舶重工集團(tuán)有限公司武漢430060)

摘要基于知識(shí)庫(kù)的船體焊接工藝設(shè)計(jì)方法是隨著智能化普及應(yīng)用而提出的一種新型船舶焊接工藝設(shè)計(jì)方法。為了提高焊接設(shè)計(jì)的效率，克服以往工藝方法依賴(lài)焊接專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，分析了基于知識(shí)庫(kù)快速化、智能化實(shí)現(xiàn)焊接工藝設(shè)計(jì)的基本原理和系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)了船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)及工具包的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并給出了船體焊接工藝知識(shí)詳細(xì)構(gòu)成。該方法可同時(shí)為大型船舶、橋梁和海工裝備的焊接工藝設(shè)計(jì)制造提供極大的便利。

關(guān)鍵詞船體焊接工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)工具包智能化

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.055

收稿日期：2015-01-15

1開(kāi)發(fā)船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)的必要性

船體焊接工藝設(shè)計(jì)復(fù)雜，影響船體焊接質(zhì)量工藝參數(shù)繁多。目前，大多數(shù)焊接工藝人員只能通過(guò)手工查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及查閱企業(yè)歷史資料，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)完成焊接工藝設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)效率難以提高。另外，由于每個(gè)工藝人員能力、經(jīng)驗(yàn)、工作習(xí)慣、責(zé)任心存在差異，使得焊接工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)化程度低，從而影響施焊工作開(kāi)展。

為了實(shí)現(xiàn)快速化、智能化焊接工藝設(shè)計(jì)，有必要開(kāi)發(fā)船體工藝焊接知識(shí)庫(kù)及工具包，在船體焊接工藝設(shè)計(jì)中引入知識(shí)管理技術(shù)，將焊接工藝員從繁重的查手冊(cè)、查標(biāo)準(zhǔn)等重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，并且將企業(yè)焊接工藝人員多年來(lái)積累的豐富經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效的利用，提高焊接工藝設(shè)計(jì)的效率。

2船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)

2.1　船體焊接工藝知識(shí)要素分析

在船體生產(chǎn)制造中，焊接工藝必須根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格的焊接工藝評(píng)定(WPQ)，形成焊接工藝評(píng)定報(bào)告(PQR)，其后，生成焊接工藝指導(dǎo)書(shū)(WPS)，并且依據(jù)WPS制定焊接工藝規(guī)程，以保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和性能[1]。船體焊接工藝設(shè)計(jì)中主要關(guān)注如下幾個(gè)方面的問(wèn)題：焊接方法的選擇、焊接位置的選擇、坡口形式的設(shè)計(jì)、加工步驟的安排和工藝成本分析等[2]。船體焊接工藝設(shè)計(jì)中許多問(wèn)題的可統(tǒng)計(jì)性差，影響因素多，因素與因素之間的相互聯(lián)系難以明確表達(dá)。因此，解決這類(lèi)問(wèn)題要借助于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，比較適合于選用工藝知識(shí)庫(kù)。

2.2　船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)組成

船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)包含6大類(lèi)庫(kù)：焊接工藝基礎(chǔ)參數(shù)庫(kù)、母材庫(kù)、焊材庫(kù)、焊接規(guī)范參數(shù)庫(kù)、檢驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)、施焊要求庫(kù)[3]。其中：焊接工藝基礎(chǔ)參數(shù)包括：焊接方法庫(kù)、接頭形式庫(kù)、坡口信息庫(kù)、設(shè)備信息庫(kù)，母材庫(kù)包括：種類(lèi)及規(guī)格庫(kù)、力學(xué)性能庫(kù)。

2.3　船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)信息模型

系統(tǒng)主要由系統(tǒng)客戶(hù)端、系統(tǒng)服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器組成，見(jiàn)圖1。

圖1　船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)信息模型

系統(tǒng)客戶(hù)端依據(jù)系統(tǒng)功能，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了不同的用戶(hù)接口，滿(mǎn)足不同工藝設(shè)計(jì)和管理人員的需求。系統(tǒng)服務(wù)端負(fù)責(zé)工藝數(shù)據(jù)的處理和工藝決策的推理。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要為焊接工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供信息的存儲(chǔ)、查詢(xún)和管理服務(wù)，積累基礎(chǔ)焊接知識(shí)、推理規(guī)則和專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，是企業(yè)的重要信息資源之一。

3船體焊接工藝過(guò)程智能化應(yīng)用工具包

基于知識(shí)庫(kù)的快速化、智能化，實(shí)現(xiàn)了船體焊接工藝過(guò)程智能化應(yīng)用工具包的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)智能化應(yīng)用工具包，根據(jù)焊接工藝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可以選擇產(chǎn)生式規(guī)則表示方法，作為船舶焊接工藝決策基礎(chǔ)。

選擇產(chǎn)生式規(guī)則表示除了符合焊接工藝知識(shí)特點(diǎn)外，還具有易于擴(kuò)展、易于進(jìn)行一致性檢查等實(shí)現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)對(duì)焊接工藝決策需求分析，在引入知識(shí)管理技術(shù)對(duì)焊接工藝知識(shí)庫(kù)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，焊接工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以建立焊接工藝決策過(guò)程，見(jiàn)圖2。

圖2船體焊接智能工藝設(shè)計(jì)流程圖

3.1　焊接工藝設(shè)計(jì)集成環(huán)境

作為用戶(hù)建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)用平臺(tái)，是系統(tǒng)應(yīng)用的重要前提，此模塊將用以建立工藝評(píng)定數(shù)據(jù)、文檔的存儲(chǔ)線索，同時(shí)，也作為PDM與焊接工藝規(guī)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成的接口模塊，可以從PDM系統(tǒng)中得到產(chǎn)品數(shù)據(jù)，建立焊接工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

3.2　焊接工藝指導(dǎo)工具

完成焊接工藝指導(dǎo)書(shū)(WPS)的編制、校對(duì)、審核、歸檔、瀏覽、打印等工作。焊接工藝指導(dǎo)為

工藝人員提供一個(gè)方便實(shí)用的工藝設(shè)計(jì)環(huán)境和工具，將工藝人員從大量繁瑣的工藝標(biāo)準(zhǔn)的選擇、工藝資源的查找、工藝指導(dǎo)書(shū)的填寫(xiě)和工序圖的繪制等工作中解放出來(lái)，減輕工藝人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

3.3　焊接工藝規(guī)劃工具

焊接工藝規(guī)程，又稱(chēng)焊接細(xì)則，是指導(dǎo)焊工操作的詳細(xì)工藝說(shuō)明書(shū)，是以工藝評(píng)定為基礎(chǔ)，以具體產(chǎn)品為服務(wù)對(duì)象的詳盡焊接工藝。每當(dāng)有新產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)，焊接工藝評(píng)定可能會(huì)有可替代的，但多數(shù)焊接工藝規(guī)程要重新編制，因此，企業(yè)內(nèi)部積存了高于工藝評(píng)定1倍甚至幾倍的焊接工藝規(guī)程，造成重復(fù)編制和遺漏等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3.4　焊接工藝評(píng)定工具

產(chǎn)品投產(chǎn)之前，必須對(duì)所采用的焊接工藝進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，驗(yàn)證合格后，方可用于產(chǎn)品的焊接生產(chǎn)。由于影響焊接性能和質(zhì)量的工藝參數(shù)眾多，每種重要參數(shù)的改變，如預(yù)熱溫度、熱處理溫度、焊接能量超出規(guī)定的范圍，都要進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。因此，各船廠積累了大量的焊接工藝評(píng)定規(guī)則。

4結(jié)論

武昌造船廠在船體焊接工藝智能化方面開(kāi)發(fā)建設(shè)了船體焊接工藝知識(shí)庫(kù)及應(yīng)用工具包，引入知識(shí)管理和專(zhuān)家推理，建立了基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的焊接工藝評(píng)定專(zhuān)家管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了船舶焊接工藝評(píng)定過(guò)程中的數(shù)據(jù)和流程的全過(guò)程管理。這對(duì)提升船舶焊接工藝評(píng)定的技術(shù)水平和推動(dòng)企業(yè)的信息化建設(shè)都有著十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]許小平，周飛霓，盧本．船舶鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

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