隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)用是通過生產(chǎn)過程的實時參數(shù)采集、設(shè)備監(jiān)控、工位能力確認(rèn)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(dǎo)致焊工對工藝執(zhí)行存在偏差，從而嚴(yán)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(shè)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(yù)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(dǎo)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(shè)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(jìn)行超規(guī)范報警。焊接完成后由檢驗員進(jìn)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(luò)結(jié)構(gòu)

焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，Web應(yīng)用服務(wù)器采用 Tomcat應(yīng)用服務(wù)器，用于系統(tǒng)程序的部署。數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(wù)器主要用于存放系統(tǒng)中上傳的附件。上述3個服務(wù)器可以按照硬件服務(wù)器性能獨立部署，也可以進(jìn)行合并，如應(yīng)用服務(wù)器和文件服務(wù)器合并為一個服務(wù)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(biāo)準(zhǔn)，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(shè)備的網(wǎng)絡(luò)屬于工控網(wǎng)，因此根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全管理要求，工控網(wǎng)應(yīng)與辦公網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離，以確保工控網(wǎng)的安全和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(luò)提交給服務(wù)器。服務(wù)器端可輸入相關(guān)焊機的設(shè)定參數(shù)，通過通信協(xié)議的直接轉(zhuǎn)換實現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)的設(shè)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(hù)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(shè)置焊縫的實際長度和采集的實際焊接時間進(jìn)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(shè)備管理

基于焊機的組網(wǎng)，生產(chǎn)部門可獲取車間所有設(shè)備的實際工作狀況。通過看板了解各臺設(shè)備的工作效率、當(dāng)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(dǎo)出工單信息到焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)，并根據(jù)當(dāng)前焊機工作狀況進(jìn)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(shè)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(dāng)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(fēng)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(jìn)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(dǎo)，按焊接順序要求依次進(jìn)行焊縫作業(yè)，且每道焊縫與工藝規(guī)程編號對應(yīng)。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(jìn)入下道工序的準(zhǔn)備中。

焊接參數(shù)超過規(guī)范時會以聲或光進(jìn)行報警，提醒焊工已超規(guī)范并進(jìn)行糾偏。為方便質(zhì)量現(xiàn)場巡視人員對焊接過程進(jìn)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(jìn)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(shè)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(jìn)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(shè)備的實時狀態(tài)進(jìn)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(jìn)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(luò)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(luò)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(zhǔn)施策；

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

（3）種類繁多的工藝文件能做到標(biāo)準(zhǔn)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?，避免了工藝文件?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(zhǔn)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