張 坤，王其財

張 坤1，王其財2

（1.上汽通用東岳汽車北廠車身，山東 煙臺 264000；2.上汽通用東岳汽車信息系統(tǒng)部，山東 煙臺 264000）

文章介紹了汽車焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化的研究方案、數(shù)字化監(jiān)控的網(wǎng)絡架構(gòu)、技術(shù)的創(chuàng)新及難點、實現(xiàn)的功能等。焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化研究能在焊接質(zhì)量檢查方面達到高效、快捷、智能的目的；通過網(wǎng)絡技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)搭建焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化平臺；焊接質(zhì)量檢查員工通過此平臺能夠便捷輸入、智能查詢，得到焊接質(zhì)量大數(shù)據(jù)，分析提升焊接質(zhì)量；結(jié)合先進的智能制造技術(shù)，對實際焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化進行研究，從大數(shù)據(jù)的角度加強對焊接質(zhì)量問題的匯總分析和問題解決，提升汽車整體的焊接質(zhì)量和智能制造能力。

智能制造；焊接工藝；質(zhì)量檢查；數(shù)字化

引言

隨著工業(yè)4.0的不斷發(fā)展，其概念和意義逐漸凸顯，信息化技術(shù)促進了產(chǎn)業(yè)變革，智能化制造的著陸倒變得更加清晰明了。汽車制造業(yè)一直處于工業(yè)制造的前沿，并引領(lǐng)了智能制造的發(fā)展方向。處于汽車制造業(yè)前端的車身車間（焊接車間）應用最多的工藝就是電阻點焊焊接[1]，電阻點焊工藝的設計、設備[2]、質(zhì)量、檢查等方面都體現(xiàn)了焊接行業(yè)制造水平。針對電阻點焊的質(zhì)量檢查，由原先的紙質(zhì)記錄發(fā)展到數(shù)字化檢查記錄變得尤為重要，符合工業(yè)4.0的發(fā)展方向，同時也為其他汽車制造檢查工藝提供了數(shù)字化研究的成功案例。汽車焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化研究主要將工業(yè)生產(chǎn)線的車型信息、IT網(wǎng)絡上位系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)這三個主要部分，通過以太網(wǎng)進行聯(lián)通，最終實現(xiàn)檢查車型信息、檢查內(nèi)容、檢查記錄完全數(shù)字化、自動化、智能化的功能。

1 汽車焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化研究方案

目前處于汽車制造業(yè)前端的車身車間，對于焊接質(zhì)量的檢查記錄主要是以紙質(zhì)記錄為準，紙質(zhì)記錄有記錄浪費時間、記錄紙張量大、檢查記錄查找困難、紙質(zhì)記錄存放占用空間等諸多缺點。焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化的研究能從根本上解決相關(guān)問題，達到高效、快捷、智能的效果。

焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化方案的研究應該從手工紙質(zhì)記錄相關(guān)內(nèi)容入手，確保紙質(zhì)記錄的相關(guān)內(nèi)容在實現(xiàn)數(shù)字化后都能夠體現(xiàn)，內(nèi)容不缺失。紙質(zhì)記錄主要內(nèi)容有車型信息、車輛代號、檢查循環(huán)號、檢查圖示、檢查焊點信息、質(zhì)量狀態(tài)記錄、缺陷記錄、記錄時間、檢查人等等相關(guān)信息。

對檢查記錄相關(guān)內(nèi)容進行研究后，對于車型信息、車輛代號等內(nèi)容可以通過工業(yè)制造網(wǎng)絡[3]自動獲得；對于檢查循環(huán)、檢查圖示、檢查焊點信息等內(nèi)容可以通過IT上位機以太網(wǎng)絡進行程序設置并導入系統(tǒng)；對于質(zhì)量狀態(tài)記錄、缺陷記錄、記錄時間、檢查人等相關(guān)信息可以通過現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)進行錄入。

2 焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化網(wǎng)絡架構(gòu)

通過對焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化的研究，再集合工業(yè)制造網(wǎng)絡、IT上位機以太網(wǎng)絡、現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)的聯(lián)通，可以構(gòu)成整個系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)（如圖1）。

各個區(qū)域之間信息通過網(wǎng)絡進行聯(lián)通，良好配合，可以實現(xiàn)焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化的智能轉(zhuǎn)變。

圖1 焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化網(wǎng)絡架構(gòu)

3 焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)的技術(shù)難點

3.1 工業(yè)網(wǎng)絡實時嵌入

汽車制造的車型信息、車輛代號等信息，是跟隨車輛制造過程不斷收集、傳遞的[4]，將此部分造車信息中關(guān)于焊接質(zhì)量檢查的內(nèi)容進行優(yōu)化提取，并最終嵌入到整個焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)中，是此系統(tǒng)的第一個技術(shù)難點。部分車輛制造信息見圖2。

圖2 制造車輛信息

3.2 質(zhì)量檢查信息的準確錄入

車輛的檢查內(nèi)容每輛都不同，大部分采用循環(huán)檢查的方式進行。針對車輛都需要檢查哪些焊點、處于檢查的第幾個循環(huán)等信息，需要通過IT上位以太網(wǎng)[5]進行程序推送，并結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡提取車型有效信息，生成最終需要檢查的檢查信息。具體的焊點檢查信息示例如圖3。

圖3 焊接檢查信息

3.3 檢查記錄的精確查找

圖4 檢查記錄快速查找示例

焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化中最大的優(yōu)勢就是數(shù)字化，即能夠?qū)崿F(xiàn)每一輛車、每一個焊點、每一個時間段、每一個缺陷等信息能夠準確記錄，并能精確、快速地查找。查找示例如圖4。

4 數(shù)字化系統(tǒng)設計原則

為更好地實現(xiàn)焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)的開發(fā)，從各個方面進行考量整個系統(tǒng)，并對數(shù)字化系統(tǒng)設計設定原則。

立足長遠，圍繞實際需求，堅持6個方面核心原則（如圖5），貫徹“協(xié)同共享”的頂層設計策略，充分發(fā)揮中心平臺作用，激發(fā)各區(qū)域參與積極性，打造面向基層管理者的現(xiàn)場無紙化管理平臺。

圖5 數(shù)字化設計原則

5 焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化數(shù)據(jù)庫建立

焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)需要將具體檢查內(nèi)容通過IT上位以太網(wǎng)進行匯總，并與工業(yè)網(wǎng)絡聯(lián)通。其中數(shù)字化系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)主要由2部分組成：焊點配置清單數(shù)據(jù)庫和焊點位置檢查圖片數(shù)據(jù)庫。這兩部分相互聯(lián)系、一一對應，焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)中每一頁顯示內(nèi)容都由這兩部分組成，其他的所有功能都在這兩部分的基礎(chǔ)上開展。

5.1 焊點配置清單數(shù)據(jù)庫

表1 焊點配置清單模板

CHECKSTATIONCARTYPESOLDERGUNNOSOLDERNOSOLDERSTATIONCYCLENOIMPORTANT RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L69-2TRL020L111 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L70-2TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L71-2TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L16-3TRL020L111 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L55-2TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L22-PROCRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L30-3TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L31-3TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L17-3TRL020L110 RL180L1E2YBRBC12713S-OP1L1L28-3TRL020L110 RL180L1E2YBRBC-10125L-OP21L63-2TRL030L211 RL180L1E2YBRBC-10125L-OP2300L1433-2TRL030L210 RL180L1E2YBRBC-10125L-OP2300L1443-2TRL030L210

焊點配置清單數(shù)據(jù)庫，需要按照同一模板（如表1）進行匯總。模板中包含的信息主要有：檢查工位、車型、焊槍號[6]、焊點號、焊接工位、檢查循環(huán)號、是否關(guān)注焊點等。焊點配置清單只有按照統(tǒng)一模板模式錄入后，才能被成功調(diào)用；焊點配置清單中對應的檢查循環(huán)號與焊點位置檢查圖片的標注號要保持一致，才能在系統(tǒng)終端的檢查顯示屏幕上顯示出正確的信息，焊點配置清單中的焊點號與焊點位置檢查圖片中呈現(xiàn)的焊點才能對應匹配。

5.2 焊點位置檢查圖片數(shù)據(jù)庫

焊點位置檢查圖片數(shù)據(jù)庫是根據(jù)檢查工位、車型、檢查循環(huán)號等相關(guān)信息，層層調(diào)取、層層對接后形成的。其主要用途是為焊點檢查數(shù)據(jù)庫中需要檢查的焊點提供對應的焊點圖片，能讓現(xiàn)場高效、快速、準確地找到需要檢查的焊點。

焊點位置檢查圖片需要在統(tǒng)一的模板上進行截圖，確保每個焊點在圖片上清晰可見且位置清晰可辨識，并統(tǒng)一導入到系統(tǒng)軟件中進行調(diào)用。焊點位置截圖時，需要使用統(tǒng)一格式進行保存，并修改映像屬性中圖片寬度為984、高度820（如圖6）。這樣在系統(tǒng)中呈現(xiàn)的焊點畫面就會清晰明了、圖片不失真。

(a) (b)

6 焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化實現(xiàn)功能

通過對焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化研究，結(jié)合工業(yè)網(wǎng)絡、IT上位以太網(wǎng)絡、現(xiàn)場焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)的聯(lián)通，最終實現(xiàn)焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化，為高效、準確、智能的焊接檢查工作提供便利。

焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)實現(xiàn)的功能主要有以下幾個：檢查記錄的電子化錄入（如圖7）、檢查記錄按時間、車號查詢及缺陷快速查詢（如圖8）等。

圖7 檢查記錄電子化錄入

圖8 檢查記錄按時間、車號查詢及缺陷快速查詢

焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化系統(tǒng)的開發(fā)，最終實現(xiàn)的功能，直接解決了紙質(zhì)版記錄存在的各種問題，并且在工作量、檢查記錄、快速查詢、檢查內(nèi)容準確等方面都得到了高質(zhì)量提升，是智能制造的典型案例。

7 結(jié)語

汽車焊接質(zhì)量檢查數(shù)字化研究實現(xiàn)了焊接質(zhì)量檢查的高效性、準確性、智能化。伴隨著汽車行業(yè)自動化程度越來越高，智能制造的戰(zhàn)略意義更為重大，其中數(shù)字化、網(wǎng)絡化、大數(shù)據(jù)、自動化等方面就是智能制造的直接體現(xiàn)。工業(yè)4.0是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，是智能化的時代。中國的制造業(yè)也處在高速蓬勃發(fā)展的階段，我們既面臨機遇，又面臨諸多挑戰(zhàn)。在新時代，中國制造2025為實現(xiàn)制造強國戰(zhàn)略指明了方向。

[1] 陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.

[2] 畢惠琴.焊接方法及設備[M].北京:機械工業(yè)出版社,1981.

[3] 汪晉寬.工業(yè)網(wǎng)絡技術(shù)[M].北京:北京郵電大學出版社,2007.

[4] 王海.工業(yè)控制網(wǎng)絡 [M].北京:化學工業(yè)出版社,2018.

[5] GE.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2015.

[6] 胡繩蓀.焊接自動化技術(shù)及其應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.

Body Welding Spots Quality Digitized Check Research

ZHANG Kun1, WANG Qicai2

( 1.SAIC-GM Dongyue Automobile DY-NPBS, Shandong Yantai 264000;2.SAIC-GM Dongyue Automotive Information System Department, Shandong Yantai 264000 )

This paper introduces the scheme of the digitized body welding quality check, the network structure of digitization, the technological innovation and difficulties, and the realized functions, etc.The digital research of welding quality check can achieve the goal of efficiency, speed and intelligence in welding quality inspection; and build a welding quality check digital platform through network technology, big data and industrial internet technology; the welding quality inspection employees can easily enter,intelligent query, get welding quality big data, analyze and improve welding quality; base on the advanced intelligent manufacturing technology to study the digitalization of actual welding quality inspection, strengthen the summary analysis and problem solving of welding quality problems from the big data, to enhance the carwelding quality and the ability of intelligent automobile manu- facturing.

Intelligent manufacturing; Welding process; Quality inspection; Digital

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1671-7988(2022)01-149-04

U466

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CLC NO.:U466

張坤（1986—），男，上汽通用東岳汽車有限公司北廠車身項目焊接工程師，主要從事汽車制造工程工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.001.034