雷京

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

摘 要：該程序可以自動統(tǒng)計焊縫類型、焊縫長度、焊角高、焊材重量、焊材及工時，并準確計算船體分段各個階段的焊材需求量及工時，包括小合攏、中合攏、拼板及框架等各個階段。統(tǒng)計方法由經(jīng)驗預估轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撚嬎?，大大?jié)約焊材成本，整體提高了焊材及勞務管理水平。

關(guān)鍵詞：焊縫長度計算；焊材計算；程序開發(fā)

中圖分類號：U671.8 文獻標識碼：A

1 前言

快速高效、節(jié)約成本是公司發(fā)展的重要內(nèi)容，如何在焊材管理上做到精確快速的統(tǒng)計是一個比較棘手的問題。本課題通過計算結(jié)構(gòu)焊縫等信息，精確的計算出分段的焊縫類型形式、焊材重量、焊縫長度等，從而給焊材和工時定額提供數(shù)據(jù)支持。

目前大多數(shù)船廠焊材預估都是根據(jù)母型船數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗比例系數(shù)來計算的，誤差較大。該程序的開發(fā)，可以根據(jù)分段計算出所有角焊縫和對接焊縫的類型及長度，并由此準確的計算出該分段所需要的焊材和施工工時。

該程序的開發(fā)平臺是AVEVA焊接計劃模塊，使用了kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等內(nèi)置模塊，該模塊提供了基本的計算方法，但需要進行二次開發(fā)，根據(jù)圖紙信息進行初始化配置，并根據(jù)配置文件和分段結(jié)構(gòu)信息提取所需要的焊縫類型和長度，如角焊信息：焊角高、焊縫長、相鄰板厚及仰角焊、平角焊、橫角焊等；對接焊信息：相鄰板厚及仰對接焊、平對接焊、橫對接焊等，最后通過編寫VBA程序得到所需要的信息數(shù)據(jù)。

2 開發(fā)研究的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 確定焊接信息統(tǒng)計格式

（1）與相關(guān)人員討論需求信息，提取根據(jù)模型信息數(shù)據(jù)分析可以得到的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行整理輸出，無法直接提取的數(shù)據(jù)還需要進行初始化配置和計算。該過程與三維建模有密切聯(lián)系，需要在工程建立初期給予足夠的重視，以方便后期分析處理焊縫數(shù)據(jù)；

（2）根據(jù)現(xiàn)有的模式確定表格信息，如焊縫形式、焊縫長度、坡口信息等，具體需求如下：焊縫名稱、相鄰的零件名稱、相鄰的零件板厚、相鄰零件的坡口、焊接類型（對接/角接）、角接焊角高、焊縫長度、焊接類型（平、立、橫、仰等）；

（3）需要相關(guān)單位提供所需信息，比如焊材計算公式及工時定額等，根據(jù)上述表格信息可以計算出各焊縫焊材的用量及定額工時等，從而統(tǒng)計分段焊材用量和工時；

（4）確定如何整理輸出結(jié)果以方便統(tǒng)計最終焊材定額信息，該過程是最重要的階段，通過數(shù)據(jù)模型和初始化信息抽取計算焊縫并得到詳細數(shù)據(jù)，進而按格式整理輸出表格。

2.2 程序編寫及需解決的問題

（1）熟悉kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等內(nèi)置模塊功能，以上模塊是AVEVA程序本身的計算功能，可以得到焊縫的初步信息，但是格式與計算規(guī)則還需要后期定義；

（2）對收集的問題分類后單獨分析編寫程序的可行性，如何確定焊接類型，對接角接等，該信息可以通過配置文件weldPosition.Def實現(xiàn)定義；

通過定義相鄰板的位置信息角度等，確定該角焊縫的焊接形式，比如F-F表示平角接，其旋轉(zhuǎn)角度不超過10o，傾斜不超過5o，其余定義相似；

（3）將程序分解成若干階段，通過kcs_weld及KcsWeldTable確定如何提取信息、輸出結(jié)果等，確定焊縫長度、確定焊角高度、統(tǒng)計分段的焊材質(zhì)量等；

（4）通過遞歸函數(shù)解決批量計算的問題，可以一次性計算分段所有焊縫。

2.3 編寫測試程序代碼

（1）按階段編寫調(diào)試程序，首先測試單個板架能否實現(xiàn)數(shù)據(jù)抽取和計算，該步驟是順利調(diào)試程序的關(guān)鍵，通過一步一步的實現(xiàn)單個功能，然后推廣到按分段或按類型，最后將相關(guān)的程序確定輸入與輸入連接，進而實現(xiàn)程序的自動計算；

（2）程序自動提取焊縫信息，KcsWeldTable對焊接信息進行整理；

（3）通過遞歸函數(shù)計算自動所有分段裝配；

（4）判斷焊縫的類型位置：平角焊、立角焊、橫角焊、仰角焊、平對接、立對接、橫對接、仰對接等，通過角度定義文件實現(xiàn)；

（5）抽取零件的板厚、坡口、焊縫長度等信息；

（6）自動判斷焊角高，方法是將退審的焊接規(guī)格表轉(zhuǎn)化為TB能夠識別的初始化配置文件，然后在建模時寫入板架類型；

（7）通過焊材經(jīng)驗公式計算相應的焊材用量；

（8）結(jié)合我廠的物量統(tǒng)計表格，編寫VBA程序進行分類整理。

2.4 使用過程

（1）分段板架寫入FUN信息，即填寫板架類型；

（2）選擇焊縫計算程序；

（3）得到該分段的所有焊縫信息；

（4）利用編寫的VBA程序處理焊縫信息，統(tǒng)計結(jié)果包括：

① 按裝配名稱分類統(tǒng)計；

② 按焊接類型分類統(tǒng)計；

③ 按焊角高分類統(tǒng)計；

④ 根據(jù)焊接類型及焊接高統(tǒng)計焊縫長度；

⑤ 區(qū)分CO2焊和埋弧SAW焊；

（5） 修正結(jié)果，按相關(guān)格式出報表，區(qū)分為拼板、小合攏、中合攏，框架等：

① 對于重要的D.P和F.P結(jié)果需再校對一次，確保無誤；

② 對于特殊型材的焊角高進行修正，（比如舷側(cè)外板頂部縱骨等）；

③ 對于特殊外板的焊角高進行修正。

2.5 數(shù)據(jù)分析

某39 000 DWT船領(lǐng)用焊材記錄數(shù)據(jù)與計算統(tǒng)計結(jié)果見表1。

（1）小合攏

CO2+Sup71領(lǐng)用值明顯偏大，因為小合攏裝配誤差及焊角高是可以控制的，焊接環(huán)境也較好，按照焊角+10%來看，系數(shù)應該是1.2左右，再加上損耗等，系數(shù)取1.3～1.4是比較合理的，所以配額應該是在169.6～182.6 kg，而500 kg的領(lǐng)用估算值太大。埋弧焊計算比較簡單，領(lǐng)用值也是估算大了。

（2）拼板

CO2+Sup71領(lǐng)用值明顯偏小， 埋弧焊絲則基本吻合。

（3）中合攏

考慮裝配誤差（導致增加焊角）、精度和焊接等因素，焊角高會偏大，損耗也較多，系數(shù)取1.4～1.5較為合理。配額應該在972.58～1042.05 kg，所以預估領(lǐng)用是合理的。

綜合上述數(shù)據(jù)對比，可以非常清晰的調(diào)節(jié)焊材分配，細化到分段小合攏、中合攏和拼板等階段，由以前粗放型的按比例估算，變?yōu)榫毣亩~及管理，做到以核心數(shù)據(jù)來管理控制生產(chǎn)階段的焊材分配工作。

3 經(jīng)濟效益

該程序已經(jīng)在我廠的某39 000 DWT實船上使用，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過對比后準確可靠，由其是能夠獨立區(qū)分拼板、小合攏、大合攏的物量，極具參考價值：

（1）分段各階段焊材理論定額準確度，達到98%以上；

（2）物量工時準確度，達到96%以上；

（3）節(jié)約人工統(tǒng)計工時1 500 h。

4 結(jié)束語

該項目結(jié)合船廠的實際需求并通過編程實現(xiàn)焊縫的自動計算，精確統(tǒng)計焊材和物量，極大的提高了焊材定額的準確率，對分段各階段的工時定額也起到了指導作用。該項目主要創(chuàng)新點是利用軟件編程提取并分析三維模型數(shù)據(jù)，將以前的人工粗略估算提高為自動精確理論計算，并通過后處理編程得到適合船廠的數(shù)據(jù)報表。

該項目在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，通過自動化編程將復雜的統(tǒng)計預估工作變得精準快速及有效，并通過實船數(shù)據(jù)得到很好的驗證，給公司的焊材及勞務定額提供了準確數(shù)據(jù)信息。希望該程序能夠為將來的自動化焊接機器人提供數(shù)據(jù)支持，為我國的船舶工業(yè)4.0提供一定的幫助。

參考文獻

[1] AVEVA Corporation. TRIBON M3 System Manager. 2012.

[2] AVEVA Corporation. Vitesse Hull of TRIBON M3. 2012.

[3] 孫良，褚朱宏 . TRIBON M3裝配計劃的應用及開發(fā)[J]. 江蘇船舶，2011.

[4] 田原. VB.NET程序設計[M]. 北京交通大學出版社， 2006.