焊接生產(chǎn)過(guò)程管理信息化

.焊接生產(chǎn)過(guò)程管理信息化3.1概述我們對(duì)企業(yè)信息化應(yīng)有一個(gè)全面的理解，廣義地說(shuō)，凡是利用電子信息技術(shù)于企業(yè)的生產(chǎn)、管理、辦公和商務(wù)活動(dòng)的都是企業(yè)信息化的一部分。因此，可以把制造業(yè)信息化大體分為5個(gè)層面，具體地說(shuō)，（1）技術(shù)的信息化，主要指CAD、CAPP、CAE、CAM等為代表的信息化；（2）數(shù)據(jù)處理的信息化，就是使企業(yè)大量的生產(chǎn)、管理數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、共享、處理，分析；（3）管理和辦公的信息化，要在上述基礎(chǔ)上，最終完成企業(yè)的管理信息系統(tǒng)（MIS）；（4）企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理一體化的信息化，是指將物流、資金流等信息資源集中管理起來(lái)，開發(fā)MRP11（制造資源計(jì)劃）系統(tǒng)、PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)等：（5）信息化從企業(yè)內(nèi)部延伸到外部，如：利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)施供應(yīng)鏈管理SCM系統(tǒng)、客戶關(guān)系管理CRM系統(tǒng)等。由于企業(yè)本身和現(xiàn)代企業(yè)管理的理念不斷發(fā)展，企業(yè)信息化也必然要不斷地發(fā)展和進(jìn)化。全面的企業(yè)信息化涉及面很廣，投入資金和人力很多，因此風(fēng)險(xiǎn)也很大，在沒有做好充分準(zhǔn)備之前，通常只能采取漸進(jìn)的過(guò)程。我們這里的討論只限于與焊接生產(chǎn)過(guò)程管理信息化相關(guān)的問(wèn)題，不包括企業(yè)的全面信息化。3.2焊接生產(chǎn)過(guò)程管理信息化應(yīng)用焊接生產(chǎn)過(guò)程管理信息化應(yīng)用的有很多方面，下面僅舉一些常見的例子。3.2.1弧焊工藝規(guī)程制定系統(tǒng).在焊接施工過(guò)程中焊接工藝規(guī)程是最重要的指導(dǎo)性文件。制定焊接工藝規(guī)程的依據(jù)是焊接工藝指導(dǎo)書（WPS）。凡沒有進(jìn)行過(guò)工藝評(píng)定時(shí)，工藝人員就要根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和自己的經(jīng)驗(yàn)提出焊接工藝評(píng)定委托書，簡(jiǎn)稱PPQR。工藝評(píng)定合格后提出焊接工藝評(píng)定報(bào)告（PQR）。WPS是在PQR的基礎(chǔ)上形成的。由此可見，制定一套焊接工藝規(guī)程文件要求嚴(yán)格，但過(guò)程繁瑣，因此開發(fā)能夠編制、檢索焊接工藝規(guī)程文件的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件系統(tǒng)十分必要。所以在20年前國(guó)外就開發(fā)了這種軟件，例如；英國(guó)的Weldspec、丹麥的WELDplan等軟件。國(guó)內(nèi)在1990年前后清華大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)和企業(yè)合作也開發(fā)了類似的系統(tǒng)。由于焊接的標(biāo)準(zhǔn)種類繁多，如；美國(guó)的ASME辰，AWSD1.1，API，歐洲的EN287/288等，在我國(guó)有關(guān)焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)則有；JB4708（鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定），JB4420（鍋爐焊接工藝評(píng)定），JB6963（鋼制件熔化焊接工藝評(píng)定）等，所以很難編制一個(gè)通用的弧焊工藝規(guī)程制定系統(tǒng)。如果要把相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定和要求嵌入程序中，這就要求軟件系統(tǒng)應(yīng)該具有一定的“智能”功能，所以國(guó)內(nèi)也把這種軟件稱為“弧焊工藝專家系統(tǒng)”。這類軟件經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)幾次改版升級(jí)，新版本增加了功能，提高了性能，除了在單機(jī)上運(yùn)行的版本外，有的還發(fā)行了網(wǎng)絡(luò)版。3.2.2焊接結(jié)構(gòu)材料用量和焊材用量計(jì)算和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)焊接結(jié)構(gòu)材料用量和焊材用量計(jì)算和統(tǒng)計(jì)是每一個(gè)企業(yè)針對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都需要作的工作。過(guò)去有的企業(yè)往往采取根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行粗估，在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的情況下，如果對(duì)產(chǎn)品提不出比較準(zhǔn)確的材料預(yù)算清單，幾乎無(wú)法得到用戶的訂單。按照現(xiàn)代企業(yè)管理的要求，對(duì)產(chǎn)品中的焊接結(jié)構(gòu)材料用量和焊材用量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，不是一件困難的事，但是如果一個(gè)產(chǎn)品是由上千個(gè)零件、數(shù)百條焊縫焊接而成，用手工計(jì)算起來(lái)既費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，又非?？菰锓爆崳捎糜?jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算并匯總就很方便了。編制這樣一個(gè)程序并不復(fù)雜，但也存在一些問(wèn)題。問(wèn)題首先在于焊接結(jié)構(gòu)中每一零件幾何形狀和尺寸、每一焊縫坡口幾何形狀和尺寸的數(shù)據(jù)來(lái)源。如果這個(gè)企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了MRP11（制造資源計(jì)劃）系統(tǒng)或PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)，以上所需的數(shù)據(jù)一般都可以從中提取。就目前企業(yè)信息化的水平來(lái)看，大多數(shù)企業(yè)不具備這個(gè)條件。如果企業(yè)已經(jīng)應(yīng)用了CAD系統(tǒng)，按說(shuō)這些數(shù)據(jù)可以由CAD圖中的明細(xì)表和標(biāo)題欄中獲得，但是企業(yè)的設(shè)計(jì)部門往往沒有對(duì)明細(xì)表（BOM）和標(biāo)題欄中數(shù)據(jù)輸入提出明確的規(guī)范，因此要從CAD圖中的明細(xì)表和標(biāo)題欄直接取得所需的數(shù)據(jù)幾乎沒有可能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)可以通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)部門提出要求來(lái)解決，暫時(shí)只能采用建立“中間明細(xì)表”的方案來(lái)解決，也就是說(shuō)把設(shè)計(jì)圖紙上不規(guī)范、不完整的明細(xì)表，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序改造為符合要求的“中間明細(xì)表”，這一明細(xì)表也可以作為將來(lái)實(shí)施CAPP（計(jì)算機(jī)輔助工藝編制系統(tǒng)）時(shí)的工藝BOM使用。焊接結(jié)構(gòu)材料用量和焊材用量計(jì)算時(shí)要考慮材料利用率等工藝因數(shù)。計(jì)算完畢后，要按產(chǎn)品、按部件對(duì)不同牌號(hào)、不同規(guī)格的材料用量進(jìn)行匯總，這都需要通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決。3.2.3焊工技術(shù)檔案管理和焊工技能的數(shù)字化為了保證焊接質(zhì)量，根據(jù)國(guó)家的或行業(yè)的規(guī)定，不管是手工焊焊工、自動(dòng)焊焊工，甚至是焊接機(jī)器人的操作者，都要進(jìn)行培訓(xùn)、經(jīng)過(guò)考試合格后才能持證上崗，才能焊接在資格認(rèn)可允許范圍內(nèi)的產(chǎn)品。這些規(guī)定與制定弧焊工藝規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)類似，各國(guó)、各行業(yè)均有所不同。因此，一個(gè)焊工需要經(jīng)過(guò)多種考試，持有若干證書，才能適應(yīng)工作的需要。在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)這種資格證書規(guī)定了有效期，有效期滿后必須重新考試。此外，授權(quán)單位可以根據(jù)焊工的焊接工作業(yè)績(jī)延長(zhǎng)證件的有效期或者終止其資格認(rèn)可。所以，焊接工程管理人員需要隨時(shí)掌握所管部門內(nèi)的焊工各種資格認(rèn)可以及平時(shí)業(yè)績(jī)的情況。英國(guó)TWI早在20年前就開發(fā)了Welderqual軟件對(duì)焊工技術(shù)檔案管理。其它國(guó)家也有類似的軟件。我國(guó)也有一些單位開發(fā)了這類軟件，但是也是因?yàn)樗罁?jù)的標(biāo)準(zhǔn)不一，這類軟件沒有通用化?，F(xiàn)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO正通過(guò)國(guó)際焊接學(xué)會(huì)IIW建立了統(tǒng)一的國(guó)際焊工考試標(biāo)準(zhǔn)，焊工按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了考試，就不再需要按照其它標(biāo)準(zhǔn)重新考試，因而今后焊工技術(shù)檔案管理軟件也有可能統(tǒng)一起來(lái)了，我國(guó)也正在向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。3.2.4焊接結(jié)構(gòu)件焊接裝配CAPP系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)輔助工藝人員進(jìn)行工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，提高工藝過(guò)程設(shè)計(jì)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化水平，使得企業(yè)中的工藝經(jīng)驗(yàn)和信息資源可以共享，減少工藝人員的重復(fù)勞動(dòng)，提高工藝編制的效率和質(zhì)量。近年來(lái)人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到CAPP系統(tǒng)的重要性，但是由于焊接工藝的特殊性，以焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程為主的CAPP系統(tǒng)還有待開發(fā)。焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的全過(guò)程應(yīng)該包括：焊接結(jié)構(gòu)件中每一零件生產(chǎn)工藝路線的確定，零件和部件在裝配焊接時(shí)工序和工步的安排和技術(shù)要求，最后形成完整的焊接結(jié)構(gòu)件。所以，焊接結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的CAPP可以概括為：在計(jì)算機(jī)輔助下編制焊接結(jié)構(gòu)件零（部）件工藝路線表、焊接裝配工藝過(guò)程卡、焊接裝配工序卡等。編制焊接結(jié)構(gòu)件零（部）件工藝路線表，首先要根據(jù)產(chǎn)品圖紙列出產(chǎn)品中的零部件的明細(xì)表（BOM），其中的數(shù)據(jù)最好由CAD或PDM系統(tǒng)的明細(xì)表和標(biāo)題欄中直接提取，然后根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)習(xí)慣、企業(yè)中現(xiàn)有設(shè)備的能力等條件制定零部件的工藝路線，例如：板材的下料可以是剪切或氣割，氣割又可以選擇數(shù)控切割或手工切割等，下料后要不要打磨、開坡口、校正等。計(jì)算機(jī)輔助編制焊接結(jié)構(gòu)件工藝路線表系統(tǒng)的功能可以因企業(yè)要求的不同而不同，最簡(jiǎn)單的 CAPP系統(tǒng)只要計(jì)算機(jī)給出結(jié)構(gòu)件零(部)件工藝路線表的模板，其中的內(nèi)容完全由工藝人員輸入。稍完善一些的CAPP系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)中存儲(chǔ)有若干典型的焊接結(jié)構(gòu)件零部件工藝路線以便工藝人員直接選用，再進(jìn)一步還可以根據(jù)企業(yè)的具體條件在系統(tǒng)的程序中寫入一些規(guī)則，使系統(tǒng)具有一定的智能化的功能。當(dāng)然要使系統(tǒng)完全智能化不太可能，系統(tǒng)可以為用戶提供自行編制或修改工藝路線的能力，這樣系統(tǒng)就具有了一定的柔性。焊接結(jié)構(gòu)件工藝路線表中既然已經(jīng)列出了每一零部件的明細(xì)表和工藝路線中的每一道工藝，所以往往將每一零部件的材料用量和工藝路線中的每一道工藝所需的工時(shí)也一并填入表中。有了這張內(nèi)容比較完整的表，其中的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣不僅便于修改和檢索，而且使得工藝數(shù)據(jù)得以共享、企業(yè)制定工藝路線的經(jīng)驗(yàn)得以繼承。焊接裝配工藝過(guò)程卡、焊接裝配工序卡等工藝卡片的內(nèi)容和格式，因企業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣和生產(chǎn)規(guī)模等不同而不同。為了能由計(jì)算機(jī)輔助編制這些工藝卡片也可以開發(fā)和上面編制焊接結(jié)構(gòu)件工藝路線表類似的軟件。這些軟件智能化和網(wǎng)絡(luò)化的程度要根據(jù)企業(yè)的具體情況來(lái)決定，總之這些軟件只有在企業(yè)中得到應(yīng)用才能產(chǎn)生價(jià)值。實(shí)際上國(guó)外還開發(fā)了其它的焊接應(yīng)用軟件，常用的有：焊接方法和焊接材料選擇軟件、焊接預(yù)熱和焊后熱處理要求軟件、焊接裂紋分析專家系統(tǒng)、焊接結(jié)構(gòu)斷裂和疲勞性能分析系統(tǒng)、焊接工程技術(shù)人員和焊工的教育與培訓(xùn)多媒體軟件等，我們?cè)诖瞬蛔饕灰唤榻B。4.焊接信息數(shù)據(jù)庫(kù)和互聯(lián)網(wǎng)的利用4.1焊接數(shù)據(jù)庫(kù)許多國(guó)家自從上世紀(jì)80年代以來(lái)就建立了一些和焊接有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如；焊接母材和焊接材料的化學(xué)成分與性能數(shù)據(jù)庫(kù)、焊接CCT圖庫(kù)以及與焊接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)庫(kù)等，這些數(shù)據(jù)庫(kù)不斷在更新、擴(kuò)充。例如；日本金屬研究所編制的焊接CCT圖庫(kù)中已經(jīng)收集了200多種材料的CCT圖。這些數(shù)據(jù)庫(kù)大部分免費(fèi)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就可以查閱。由于建立數(shù)據(jù)庫(kù)需要投入較多的人力物力，在我國(guó)基本上沒有焊接方面的數(shù)據(jù)庫(kù)。4.2焊接互聯(lián)網(wǎng)站的利用為了利用互聯(lián)網(wǎng)這種可以高速傳播信息的工具，國(guó)外一些大的焊接學(xué)術(shù)、研究單位從上世紀(jì)90年代初期開始，紛紛建立了自己的網(wǎng)站，如：美國(guó)焊接學(xué)會(huì)AWS()，英國(guó)焊接研究所TWI(www.twi.co.uk)，德國(guó)焊接學(xué)會(huì)(www.dvs-ev.de)等，隨后焊接方面的企業(yè)也先后建立了自己的網(wǎng)站?，F(xiàn)在可以檢索到的有關(guān)焊接的網(wǎng)站數(shù)以千計(jì)。這些網(wǎng)站可以提供我們豐富的焊接信息資源。例如，在AWS、TWI網(wǎng)站上都設(shè)有FAQ(常見技術(shù)問(wèn)題解答)，BBS(電子公告系統(tǒng))等。在BBS中可以根據(jù)用戶所關(guān)心的問(wèn)題設(shè)立許多專題組，用戶可以在上面進(jìn)行討論、交流經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)在1999年，中國(guó)焊接協(xié)會(huì)、焊接學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的“中國(guó)焊接信息網(wǎng)”()和成都電焊機(jī)研究所主辦了“中國(guó)焊接資訊網(wǎng)”()先后開通，兩個(gè)網(wǎng)站各有特色。這幾年，我國(guó)有的焊接企業(yè)也建立了自己的網(wǎng)站。但總的來(lái)看我國(guó)各網(wǎng)站內(nèi)容還有待充實(shí)，更新也不夠及時(shí)。4.3通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取焊接文獻(xiàn)資料近幾十年科技文獻(xiàn)數(shù)量以幾何級(jí)數(shù)膨脹，盡管如此，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)海量?jī)?chǔ)存技術(shù)把這些文獻(xiàn)都儲(chǔ)存在文獻(xiàn)庫(kù)中已不成問(wèn)題，但要查找一篇需要的資料則有如大海撈針，花費(fèi)大量時(shí)間。由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，利用高速網(wǎng)通過(guò)文獻(xiàn)檢索軟件系統(tǒng)，查找到需要的文獻(xiàn)，再由互聯(lián)網(wǎng)上下載到本地計(jì)算機(jī)上，幾乎是唾手可得。工程技術(shù)人員最常用的文獻(xiàn)檢索工具是SCI和EioSCKScienceCitationIndex科學(xué)引文索引），側(cè)重于基礎(chǔ)科學(xué)，工程技術(shù)方面的報(bào)道很少，但具有權(quán)威性。Ei（TheEngineeringIndex工程索引）則是根據(jù)美國(guó)工程學(xué)會(huì)圖書館所收藏的工程技術(shù)文獻(xiàn)編制的，其內(nèi)容包括了科技期刊、會(huì)議論文集、大學(xué)學(xué)報(bào)，還選擇了一部分圖書和標(biāo)準(zhǔn)，所以很適合工程技術(shù)人員使用。我們希望能夠有專門為焊接領(lǐng)域文獻(xiàn)服務(wù)的電子檢索工具，如果直接能夠從網(wǎng)絡(luò)上把原文全文下載并打印出來(lái)就更理想了。實(shí)際上從國(guó)外有關(guān)焊接的網(wǎng)站上就可以查閱到與本專業(yè)密切相關(guān)的資料。例如:在AWS網(wǎng)站上查閱到美國(guó)焊接雜志創(chuàng)刊以來(lái)的所有文章。另外，特別要提到英國(guó)TWI收集編制的JoinIT焊接資料庫(kù)，該庫(kù)匯總了TWI多年來(lái)積累的報(bào)告、論文、數(shù)據(jù)等資料。更重要的是通過(guò)它還可以鏈接到焊接專題文獻(xiàn)資料庫(kù)Weldasearch，它收集了從1967年以來(lái)的焊接和連接相關(guān)的各類文獻(xiàn)，幾乎就是一個(gè)全面的焊接和連接相關(guān)文獻(xiàn)資料的電子圖書館。JoinIT的網(wǎng)址是（http://）。至于焊接方面的中文文獻(xiàn)資料可以通過(guò)中國(guó)焊接信息網(wǎng)和中國(guó)焊接資訊網(wǎng)檢索，或者直接通過(guò)中國(guó)期刊網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)字化期刊網(wǎng)、中文全文電子期刊網(wǎng)都可以檢索到焊接中文期刊中的全文資料，包括:焊接學(xué)報(bào)、焊接、焊接技術(shù)、中國(guó)焊接（英文版）、電焊機(jī)、焊管