焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)

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(shí)時(shí)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(shí)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(jī)設(shè)備的智能化改造以及與公司erp系統(tǒng)的有效集成，實(shí)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(shí)時(shí)預(yù)警以及產(chǎn)能計(jì)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(jī)和智能焊機(jī)的組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)班組與班組、焊機(jī)與焊機(jī)以及焊機(jī)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(shí)施焊接，同時(shí)實(shí)時(shí)采集焊接參數(shù)，并進(jìn)行超規(guī)范報(bào)警。焊接完成后由檢驗(yàn)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(yàn)合格后，完成報(bào)表。該焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)支持焊機(jī)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(gè)服務(wù)器可以按照硬件服務(wù)器性能獨(dú)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(gè)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。
3 系統(tǒng)采集模塊
對于手工數(shù)字焊機(jī)，基于通信協(xié)議，通過特定的指令與焊機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，解析從焊機(jī)獲取的數(shù)據(jù)后獲得相關(guān)焊機(jī)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(jī)的設(shè)定參數(shù)，通過通信協(xié)議的直接轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)的設(shè)定。每臺焊機(jī)連接一臺焊機(jī)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(jī))，用于采集焊機(jī)啟停機(jī)時(shí)間以及運(yùn)行時(shí)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(shí)際長度和采集的實(shí)際焊接時(shí)間進(jìn)行計(jì)算獲得。該焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)可以連接普通焊機(jī)、各類協(xié)議開放的數(shù)字化智能焊機(jī)以及焊接機(jī)器人。
4系統(tǒng)主要功能
4.1設(shè)備管理
基于焊機(jī)的組網(wǎng)，生產(chǎn)部門可獲取車間所有設(shè)備的實(shí)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(shí)間、故障狀況、焊機(jī)氣體及焊絲消耗、焊接成本以及班組業(yè)績等，從而實(shí)現(xiàn)焊機(jī)的全局監(jiān)控與管理。焊接狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)時(shí)界面，如圖2所示。
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(jī)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(jī)綁定后即可實(shí)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(shí)際參數(shù)超過規(guī)范時(shí)會產(chǎn)生潛在質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，如未熔合和咬邊等缺陷可能會影響成形或機(jī)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(gè)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(shí)會以聲或光進(jìn)行報(bào)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。
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(shí)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(jī)進(jìn)行綁定后實(shí)施機(jī)動工作。焊工與焊機(jī)的隨機(jī)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(shí)施焊接過程中的超規(guī)范統(tǒng)計(jì)等。
4.5統(tǒng)計(jì)分析
焊接過程監(jiān)測系統(tǒng)具有靈活的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，可使員工在管理看板上瀏覽所需要的信息，并生成各種報(bào)告或圖表，以滿足不同角色管理人員的個(gè)性化要求，并可對設(shè)備的實(shí)時(shí)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。
5結(jié)語
基于制造行業(yè)離散化生產(chǎn)特點(diǎn)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(shí)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(jī)組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了各焊機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的可視化管理，有效提高了焊機(jī)運(yùn)行效率，優(yōu)化了產(chǎn)能配置，并實(shí)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(shí)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(shí)時(shí)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。