隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應用越來越廣泛，促使傳統(tǒng)工業(yè)不斷向智能制造轉(zhuǎn)型。其中，比較典型的應用是通過生產(chǎn)過程的實時參數(shù)采集、設備監(jiān)控、工位能力確認以及過程檢測,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控、智能診斷、智能排產(chǎn)以及質(zhì)量控制過程的自動記錄。

目前，部分企業(yè)焊接人員的能力參差不齊，導致焊工對工藝執(zhí)行存在偏差，從而嚴重影響焊接質(zhì)量。德州迪格特電子科技有限公司開發(fā)的焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)，基于焊機設備的智能化改造以及與公司ERP系統(tǒng)的有效集成，實現(xiàn)了焊接過程的信息化管理、焊接參數(shù)的自動記錄、焊接偏差的實時預警以及產(chǎn)能計算等，從而有效了提高焊接過程的質(zhì)量控制和生產(chǎn)的合理安排。

1 系統(tǒng)概述

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)（德州迪格特電子科技有限公司）通過對普通焊機和智能焊機的組網(wǎng)，可實現(xiàn)班組與班組、焊機與焊機以及焊機與人之間的通信。車間調(diào)度人員可根據(jù)工位能力，從ERP系統(tǒng)中導出工單并下發(fā)到焊工。

焊工根據(jù)焊接工程師在系統(tǒng)中設置的焊接工藝參數(shù)實施焊接，同時實時采集焊接參數(shù)，并進行超規(guī)范報警。焊接完成后由檢驗員進行焊縫無損檢測，而系統(tǒng)在所有工序完成并經(jīng)檢驗合格后，根據(jù)需要制作完工數(shù)據(jù)報表。該焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)支持焊機狀態(tài)管理、焊工管理以及工藝規(guī)程管理等多種管理模式。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Web應用服務器采用 Tomcat應用服務器，用于系統(tǒng)程序的部署。數(shù)據(jù)庫服務器主要安裝數(shù)據(jù)庫管理軟件，用于存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)。文件服務器主要用于存放系統(tǒng)中上傳的附件。上述3個服務器可以按照硬件服務器性能獨立部署，也可以進行合并，如應用服務器和文件服務器合并為一個服務器。用戶電腦可以通過 IE 瀏覽器訪問系統(tǒng)。無線路由器采用IEEE 802.11b標準，使用2.4GHz頻段，傳輸速度為11Mb/s，且信號為球面信號。由于連接焊接設備的網(wǎng)絡屬于工控網(wǎng)，因此根據(jù)網(wǎng)絡安全管理要求，工控網(wǎng)應與辦公網(wǎng)絡進行隔離，以確保工控網(wǎng)的安全和聯(lián)網(wǎng)設備的安全。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)采集模塊

對于手工數(shù)字焊機，基于通信協(xié)議，通過特定的指令與焊機進行數(shù)據(jù)交互，解析從焊機獲取的數(shù)據(jù)后獲得相關(guān)焊機參數(shù)，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡提交給服務器。服務器端可輸入相關(guān)焊機的設定參數(shù)，通過通信協(xié)議的直接轉(zhuǎn)換實現(xiàn)遠程參數(shù)的設定。每臺焊機連接一臺焊機數(shù)據(jù)采集儀和一臺氣體流量傳感器(適用于氣體保護焊機)，用于采集焊機啟停機時間以及運行時的電壓、電流和氣體流量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。焊接速度可通過設置焊縫的實際長度和采集的實際焊接時間進行計算獲得。該焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)可以連接普通焊機、各類協(xié)議開放的數(shù)字化智能焊機以及焊接機器人。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 設備管理

基于焊機的組網(wǎng)，生產(chǎn)部門可獲取車間所有設備的實際工作狀況。通過看板了解各臺設備的工作效率、當前開停狀況、歷史工作時間、故障狀況、焊機氣體及焊絲消耗、焊接成本以及班組業(yè)績等，從而實現(xiàn)焊機的全局監(jiān)控與管理。焊接狀態(tài)監(jiān)控的實時界面，如圖2所示。

圖2 焊接實時狀態(tài)監(jiān)控的界面

4.2產(chǎn)能分配

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)與公司ERP系統(tǒng)集成，可使生產(chǎn)管理人員從ERP系統(tǒng)中導出工單信息到焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)，并根據(jù)當前焊機工作狀況進行產(chǎn)能分工。工單包含具體需要焊接的產(chǎn)品信息。焊接人員可在本地操作屏上打開工作日志瀏覽自己的工作安排，由焊工設置焊機綁定后即可實施焊接。

該系統(tǒng)還可提供工單管理看板，使生產(chǎn)管理人員了解當前的工單執(zhí)行情況。

4.3 質(zhì)量管理

焊接實際參數(shù)超過規(guī)范時會產(chǎn)生潛在質(zhì)量風險，如未熔合和咬邊等缺陷可能會影響成形或機械性能。針對每道焊縫進行編號管理，作業(yè)人員可結(jié)合工藝卡在終端上的指示及引導，按焊接順序要求依次進行焊縫作業(yè)，且每道焊縫與工藝規(guī)程編號對應。焊工焊完一個工藝規(guī)程后，在觸控終端上按下操作結(jié)束按鈕，即可自動進入下道工序的準備中。

焊接參數(shù)超過規(guī)范時會以聲或光進行報警，提醒焊工已超規(guī)范并進行糾偏。為方便質(zhì)量現(xiàn)場巡視人員對焊接過程進行抽查與監(jiān)控，觸控終端在焊接過程中以三維圖形著色顯示正在焊接的焊縫，以方便巡視人員進行符合性抽查，如圖3所示。

圖3 焊接過程監(jiān)測及報警過程

4.4 焊工管理

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)中焊工管理模板能錄入焊工的資質(zhì)，包括經(jīng)評估的焊接方法、證書評估日期以及下次評估時間。焊接工藝中設置焊工資質(zhì)后，可自動尋找合適資質(zhì)的焊工。焊工的工位可以固定，也可以根據(jù)需要使用不同工位的焊機進行綁定后實施機動工作。焊工與焊機的隨機綁定，如圖4所示。此外，系統(tǒng)也可以查詢焊工的業(yè)績，包括每天的工作量,焊工對焊材、焊料和能源的消耗與產(chǎn)出比，以及焊工實施焊接過程中的超規(guī)范統(tǒng)計等。

圖4 焊工與焊機的隨機綁定

4.5 統(tǒng)計分析

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)具有靈活的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，可使員工在管理看板上瀏覽所需要的數(shù)據(jù)，自動生成各種報告或圖表，以滿足不同角色管理人員的個性化要求，并可對設備的實時狀態(tài)進行圖形化展現(xiàn)，如圖5 所示。此外，管理人員能夠直觀了解焊接車間的工作效率，發(fā)現(xiàn)進度瓶頸，從而提出針對性的解決方案。

圖5 焊接過程的圖形化展示

5 結(jié)語

基于制造行業(yè)離散化生產(chǎn)特點以及用戶對產(chǎn)品交期和質(zhì)量的高要求，焊接過程網(wǎng)絡化管理是焊接工廠未來發(fā)展的趨勢。德州迪格特電子科技有限公司搭建此系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了焊接過程的網(wǎng)絡化監(jiān)測和信息化管理，并取得了以下成果：

（1）通過焊機組網(wǎng)實現(xiàn)了各焊機實時運行狀態(tài)的可視化管理，有效提高了焊機運行效率，優(yōu)化了產(chǎn)能配置，并實現(xiàn)了精準施策；

（2）設備管理信息化，使故障維修得到及時響應，有效保障了生產(chǎn)力；

（3）種類繁多的工藝文件能做到標準化處置，且版本得到了有效控制；

（4）焊接人員只需按電腦提示順序?qū)嵤┖附樱苊饬斯に囄募?guī)定與執(zhí)行層出現(xiàn)“兩張皮”的現(xiàn)象；

（5）極大地提升了質(zhì)量管理水平，且焊接參數(shù)實時再現(xiàn)，改變了手工記錄不方便和不準確的現(xiàn)狀，為質(zhì)量追溯和問題分析提供了客觀的數(shù)據(jù)支撐。

審核編輯 黃宇