智能化焊接车间工艺管理设计及应用

刘瑞涛 阎洪

摘  要：全球新一轮的科技革命，引发了新一轮的产业革命，世界各国因此争相调整、适应、实施必要改革。在我国，中国工信部和中国工程院把“互联网+制造”即工业4.0，的核心目标定义为智能制造。由智能制造延伸到具体工厂，就是智能工厂。智能工厂涵盖智能化焊接车间，智能化焊接车间针对焊接现场可以实现焊机状态实时监控、焊接参数在线控制、焊接数据海量存储以及焊接数据统计、分析的综合化焊机管理系统。通过智能化焊接车间工艺管理，可有效提高焊接质量管理、执行焊接工艺规范、焊材用量统计、工人生产效率统计、焊接工时统计以及焊机故障排查的信息化管理，从而实现焊接生产管理精细化、科学化的目标，提高焊接车间的整体管理水平。

关键词：焊接工艺管理;数字化焊接;智能化焊接管理;焊材成本管理;焊机群控管理系统

中图分类号：TM621  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）03-0000-00

0前言

智能制造就是将制造技术与网络技术、先进传感技术相结合的新型制造模式。数字化车间生产模式作为智能制造的典型生产模式，必将是未来生产制造企业的发展方向。在智能化车间的建设中，需要实现信息化、自动化、网络化的管理技术与生产技术的有效结合，提高车间生产与管理水平。智能化焊接车间采用工业以太网（无线、有线方式均可）连接，上位机系统采用B/S（浏览器＼服务器）架构，可方便的与企业网络连接实现数据远程共享。在通信控制器内部设计有数据存储器，可保证网络意外断开后的数据完整性。检测设备运行状况、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。为用户焊接工艺评定提供数据基础、焊接参数执行、焊接参数超限报警。焊接数据实时监控、历史焊接数据追溯。数据统计分析输出产品完成情况报表。焊材、气体消耗成本统计分析。智能终端（手机、PAD）远程监控。与OA、ERP、PDM系统接口，为企业管理提供大数据支持。

1智能化焊接车间工艺管理设计架构

智能化焊接车间焊机群控管理系统，是车间所有焊机集中管理系统，该软件基于浏览器/服务器（B/S）结构，主要实现焊机数字化管理和精细化控制，以及其他品牌焊机的焊接数据监控与管理。主要特点：焊接数据传输方式的多样化、人机交互界面的简便化、系统访问方式的多样化，群控服务器连入企业局域网或互联网后，企业用户可以在网络可达的范围内使用任何联网设备（电脑、手机等）通过浏览器随时随地了解焊接信息，方便焊接事务的管理及控制，如图1所示。

2智能化焊接车间工艺管理设计

焊接车间在正常生产过程中受车间环境、焊机位移等因素影响，导致网络内焊机暂时无法与服务器通信，系统自动检测到网络异常后，自动进行数据暂存，等网络畅通后，自动将暂存数据上传到服务器。群控系统焊接系统采用B/S（浏览器/服务器）架构，除群控服务器之外，其他访问群控系统的计算机都不需要安装任何软件，即可实现远程访问群控系统。采用IC卡智能管理技术，与群控系统结合使用可实现焊工信息管理和焊机不同权限的设置管理。数字化焊机的监控与管理，不断完善用户需求，自身模拟焊机的监视功能，根据客户的需求，新增控制功能，并在多个行业成功协助客户管理车间内多品牌焊机。为协助企业车间生产管理控制数字化、智能化，群控系统可与企业信息人员联合开发，实现与生产管理系统交互，如图2所示。

3智能化焊接车间工艺管理

3.1 焊接工艺规范管理

工艺规范管理通过wcapp对焊接设备工艺参数进行设定并通过群控系统下传，焊接设备只能遵循下传的工艺规范进行焊接作业;焊工可在工艺规范管理设定的参数范围内设置给定电流或电压，实际焊接过程中的实际焊接电流与电压只能在软件给定的范围内波动，保证焊接设备严格按照工艺规范约定来执行，如图3所示。

3.2人员信息管理

人员信息管理分为焊工信息及维修人员信息，为群控系统焊接过程中焊工及维修人员工号录入及实现焊接数据的多维度统计与分析提供数据基础。每台自动焊接设备都为相关的操作、工艺、维护人员发放各自唯一的、功能相匹配的用户名和密码。

3.3焊接工艺定额分析

3.3.1焊接工时定额

焊接车间工人的工时统计往往不是很准确，并且零件种类较多，耗时耗力。数据统计功能可按焊工、焊机查询实际焊接时间、焊工开始焊接时间、最后一次焊接时间、焊丝消耗、气体消耗等数据，查询条件可以按日、月、年查询，也可以设定开始日期与结束日期进行查询，并以报表的形式体现，方便管理部门对工时、焊材消耗的及时把握，页面显示的统计报表可保存为excel文件。

3.3.2 焊丝用量统计

数字化的焊接电源，安装通信控制器监测送丝速度，然后根据焊接时间，从而计算出一段时间内的焊材消耗量，无需额外加传感器设备。

3.3.3 保护气体用量统计

数字化焊机的通信控制器以及配其他焊机的焊接数据采集仪都预留了气流量接口，用户根据生产管理的需求，需要气瓶外接气体流量传感器。

3.4焊接质量管理

3.4.1 质量监控

自动化焊接设备借助先进的传感器技术，在焊接过程中自动地做出缺陷避免、提高效率响应。在发现焊接参数超出工艺允許范围，自动报警或停机，并将报警信息反馈给数字化车间控制系统。实时显示车间内焊机的运行状态，实时查看当前焊机的焊接曲线，便于工艺部门对工艺参数实时跟踪。灰色：离线、蓝色：待机、绿色：工作、黄色：参数超限、红色：报警。报警信息以列表的形式实时显示报警信息，报警列表显示系统所有焊机报警历史信息详情，并提供备注用于填写针对故障信息的意见，便于后期管理。

汇总信息体现车间内焊机整体运行状态，今日排行榜体现实时焊机过程中不同考核参数对应的最优焊机、焊工信息及相应的考核参数值。方便管理部门对考核参数的实时把握。报警信息实时显示生产过程中正在报警的焊机列表详细信息，方便用户对多台焊机报警情况进行实时监控。

3.4.2 焊接质量信息追溯

显示指定焊机在选定时间段内的数据并以曲线形式展示，用户通过分析数据曲线，可轻松了解历史焊接参数，如图4所示。

4总结

通过智能化管理设计，可实现焊接过程的智能化、规范化、信息化;保证焊接程序管理与工艺的规范;提高操作者的管理与授权能力。焊接车间的工艺管理能够检测设备运行状况、故障、能耗、工人排班、出勤考核、工作效率分析。为用户焊接工艺评定提供数据基础、焊接参数执行、焊接参数超限报警、焊接数据实时监控、历史焊接数据追溯等功能。数据统计分析输出产品完成情况报表。焊材、气体消耗成本统计分析，为企业管理提供大数据支持。焊接车间智能化、数字化能够大大提升车间综合管理，为焊接质量科学分析提供基础数据、为焊接质量改善提供保障。

收稿日期：2020-02-05

作者简介：刘瑞涛（1983—），男，贵州贵阳人，工程硕士，工程师，研究方向：工程机械工艺、智能制造工艺布局及数字化焊接。