楊軍偉

中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司 北京 101320

1 序言

隨著數(shù)字化大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展，機器代工必將代替現(xiàn)有的人工記錄、手寫紙質(zhì)版的方式，成為核電施工發(fā)展的趨勢。原有的以消耗焊接材料量和記錄、報備施工作業(yè)量為焊工日常工作量和績效的考評方式，存在有效工時統(tǒng)計困難，數(shù)據(jù)統(tǒng)計誤差，缺乏真實性和權(quán)威性，無法精確記錄、統(tǒng)計焊工在某段時間內(nèi)的工作時長，管理者無法全面、準(zhǔn)確、及時地觀察到施工廠區(qū)的真實狀態(tài)，以及無法實時了解焊工信息和各焊工的工作地點等現(xiàn)象[1]。在執(zhí)行生產(chǎn)過程中，制定工時定額對提高生產(chǎn)效率具有重大意義[2]。生產(chǎn)中，常采用的辦法有：①根據(jù)工人人均每天焊接材料消耗量來統(tǒng)計焊接所需工時， 該方法完全憑經(jīng)驗， 不同的人得到的結(jié)果有差別， 誤差較大[3]。②根據(jù)以往類似工程推算所需工時。

隨著各種采集焊接參數(shù)的方法逐漸增多，可以通過采集焊接過程中焊接電流等參數(shù)，確定焊接有效時長。目前，應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要依托于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及各類傳感器，通過實時采集、監(jiān)控、記錄焊接過程中的相關(guān)信息，可實現(xiàn)焊接過程的追根溯源[4]，如為了有效監(jiān)測焊接過程，可設(shè)計一種基于PLC等技術(shù)的焊接參數(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)[5]。焊接有效工時分析系統(tǒng)通過焊接過程參數(shù)采集相關(guān)技術(shù)，可精確獲取不同時刻在線焊工人員數(shù)和焊工焊接引弧、熄弧的具體時間以及工作區(qū)域，分析焊工的工作時間分布和累計工作時長，將焊接信息以采集的方式通過直觀、簡潔的圖形，全面、準(zhǔn)確、及時地展示給管理者，同時數(shù)據(jù)具有追溯性，節(jié)省了技術(shù)人員記錄、統(tǒng)計的時間，減少了管理層的工作量，提高了項目管理效率和工程管理自動化水平。

2 焊接有效工時分析系統(tǒng)的特點

焊接有效工時分析系統(tǒng)是一種采集、統(tǒng)計和分析焊工有效焊接時長的系統(tǒng)，由焊機智能采集終端、信號傳輸設(shè)備（網(wǎng)關(guān)、中繼器）、信息卡、服務(wù)器和可視化界面5部分組成（見圖1）。主要是通過夾在焊機焊槍線上并內(nèi)置裝有霍爾傳感器的焊機智能采集終端的鉗頭，感應(yīng)焊工工作時焊槍線上電流的變化，會將信號傳遞至芯片做信息處理，此時芯片中的時鐘會標(biāo)定電流的發(fā)生和停止時間，即完成焊工有效工作時長的采集，經(jīng)終端的天線將信息通過信號傳輸設(shè)備發(fā)送至服務(wù)器并展示在可視化界面上（見圖2），實現(xiàn)焊接時長的統(tǒng)計和分析。焊接有效工時分析系統(tǒng)具體功能如下。

圖1 焊機智能采集終端使用現(xiàn)場

圖2 可視化界面

1）采集終端完成對焊工焊接時間的采集、記錄。

2）刷信息卡，實現(xiàn)讀取、識別焊工身份信息。

3）在可視化界面實時顯示在線焊工總?cè)藬?shù)和在線設(shè)備總數(shù)。

4）實時顯示故障設(shè)備、掉線設(shè)備、在線設(shè)備臺數(shù)及占總數(shù)百分比。

5）統(tǒng)計待上傳數(shù)據(jù)和已上傳數(shù)據(jù)的數(shù)量及占總數(shù)百分比。

6）能夠分析每個焊工每天/每周/每月的工作時間分布和工作時長。

7）記錄焊工在某段時間內(nèi)的工作地點。

8）可分析某房間或整個項目部任意時刻焊接工作情況。

9）設(shè)定時間/區(qū)域，依據(jù)焊工工作時長、熟練度對焊工個人進行排名。

10）能夠通過PC端和手機端進行數(shù)據(jù)查看。

11）界面對終端進行電池電量不足、中繼器未連接等信息報警。

3 焊接有效工時分析系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)調(diào)試

在施工現(xiàn)場投入使用前，需對系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)和功能調(diào)試，做好試用的準(zhǔn)備工作。調(diào)試人員根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境和施工單位的要求在使用廠區(qū)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的布網(wǎng)。在布網(wǎng)時，需要對網(wǎng)關(guān)與中繼器和中繼器之間的實際傳輸距離進行測試，在滿足系統(tǒng)正常運行的情況下，盡可能地減少中繼器的數(shù)量，降低成本費用。調(diào)試人員需登錄系統(tǒng)后臺管理界面，錄入焊工的身份信息和房間區(qū)域，同時使用寫卡器對焊工信息卡和房間信息卡進行寫卡操作，保證后臺管理界面和信息卡內(nèi)容一致。若后續(xù)有新入職和離職的人員，只需在后臺管理界面和焊工信息卡中添加、更改信息即可。在完成布網(wǎng)和信息錄入后，需要對每臺終端進行各功能的測試，同時做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和及時性（見圖3）。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸

3.2 人員培訓(xùn)

系統(tǒng)在調(diào)試完畢后，要對焊工和技術(shù)人員進行相關(guān)的培訓(xùn)，系統(tǒng)的功能實用性和相關(guān)人員的使用熟練度是決定系統(tǒng)能否成功推廣、應(yīng)用于施工現(xiàn)場的關(guān)鍵因素。系統(tǒng)的操作比較簡單方便，只需三步：第一步，焊工在進入廠房后需要在采集終端的刷卡區(qū)刷房間區(qū)域卡，待區(qū)域燈閃爍，即完成終端對房間信息卡的錄入，此操作不僅反映出焊工在該段時間內(nèi)的作業(yè)地點，同時也為施工項目省去了一筆打卡機的費用；第二步，焊工在焊接開始前需將采集終端的鉗頭夾在焊機的焊槍線上；第三步，刷焊工信息卡，終端自動實現(xiàn)對焊接作業(yè)人身份的讀取和識別。若房間區(qū)域沒有發(fā)生變化，則無需刷終端房間區(qū)域卡，若終端屬于個人負責(zé)，則最后一步可省略。具體操作流程如圖4所示。

圖4 操作流程

3.3 常見問題與原因分析

焊接有效工時分析系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，出現(xiàn)的常見問題與原因分析見表1。

表1 常見問題與原因分析

3.4 系統(tǒng)優(yōu)化

（1）硬件優(yōu)化 施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變和使用不當(dāng)，經(jīng)常出現(xiàn)鉗頭外殼斷裂的情況，甚至發(fā)生終端外殼破損的問題，導(dǎo)致設(shè)備不能正常使用。為此，查詢資料并與材料廠家進行咨詢、溝通，將原有的材料換成ABS材質(zhì)注塑，該材質(zhì)具有出眾的抗破壞能力，符合現(xiàn)場施工的要求。

（2）軟件優(yōu)化 系統(tǒng)在實際使用中，管理員發(fā)現(xiàn)有一模一樣的數(shù)據(jù)出現(xiàn)，通過走訪排查發(fā)現(xiàn)，由于終端屬于個人負責(zé)且部分焊工短期內(nèi)所使用的焊機都是同一個焊機，白天下班后，焊工未將加持的終端取下，而上夜班的焊工直接將自己的終端也加持在同一個焊機的焊槍線上，因此出現(xiàn)了雷同的數(shù)據(jù)。為此，進行了軟件優(yōu)化，使終端具備防雷同數(shù)據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象，同時在可視化界面的報警日志中加入了雷同數(shù)據(jù)報警。

4 焊接有效工時分析系統(tǒng)注意事項和維護

系統(tǒng)定期維護能夠保證其正常、安全、高效地工作，通過介紹更多的注意事項和維護方法，使得相關(guān)技術(shù)人員更加了解系統(tǒng)原理和操作流程，可以對系統(tǒng)進行一些簡單的自檢、自修操作，從而減少系統(tǒng)發(fā)生故障和返修的次數(shù)，保證系統(tǒng)更好地服務(wù)于現(xiàn)場，達到延長系統(tǒng)使用周期的目的。

注意事項及維護要求如下：

1）使用前確保焊工已刷信息卡。

2）在焊接施工之前要確保終端電量充足，網(wǎng)關(guān)、中繼器已通電。

3）檢查中繼器和天線的連接狀態(tài)是否良好。

4）天線要盡量放置在窗口或除鐵板之外的地方，避免干擾。

5）注意系統(tǒng)線路是否破損，一旦有破損，應(yīng)禁止使用。

6）焊接前檢查終端的鉗頭是否夾緊、正確到位。

7）終端的螺絲是否松動，若有松動應(yīng)及時擰緊。

8）系統(tǒng)的設(shè)備一定要采取固定措施，防止其滑落造成人員傷亡。

9）刷卡前后，檢查終端指示燈是否有異常，若有異常，則應(yīng)查明原因并排除。

10）焊接前，注意一個焊槍線上只能有一個終端，否則數(shù)據(jù)無效。

11）如果終端電源指示燈閃爍，則應(yīng)在一周內(nèi)更換電池，且不可隨意丟棄廢舊電池。

12）觀察可視化界面的數(shù)據(jù)顯示是否正常，如若有偏差，則應(yīng)及時聯(lián)系維護人員進行修理。

5 結(jié)束語

焊接有效工時分析系統(tǒng)將工人信息、有效工時信息和設(shè)備等關(guān)鍵數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地采集、統(tǒng)計和分析并顯示出來，結(jié)合施工現(xiàn)場對焊接作業(yè)進行有效管理，可提高焊接工作效率，并為管理人員提供數(shù)據(jù)支持，對我國核電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展具有一定的積極作用。