導(dǎo)語(yǔ)：焊接設(shè)備數(shù)據(jù)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速發(fā)展，全球的數(shù)據(jù)量正以驚人的速度增長(zhǎng)，對(duì)當(dāng)今和未來(lái)的科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)生產(chǎn)、生活帶來(lái)重大影響。焊接是工業(yè)生產(chǎn)的一種關(guān)鍵工藝，焊接設(shè)備的智能控制和數(shù)據(jù)記錄更是國(guó)內(nèi)外焊接專業(yè)科研工作者的研究熱點(diǎn)。隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，開(kāi)發(fā)智能化的焊接參數(shù)采集終端、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸焊接過(guò)程參數(shù)，并通過(guò)大數(shù)據(jù)分析手段，建立基于焊接設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接作業(yè)的全過(guò)程監(jiān)控與分析，對(duì)工程項(xiàng)目焊接設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，精確掌握焊接資源投入、精確把控焊接人工時(shí)、提高焊接工效、提升項(xiàng)目管理水平，對(duì)于提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有較高的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：焊接監(jiān)測(cè)；大數(shù)據(jù)；焊接電源

1項(xiàng)目焊接管理中存在的問(wèn)題

焊接作為一種特殊工藝過(guò)程，在建筑安裝企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，但是在目前的項(xiàng)目焊接管理中還存在如下問(wèn)題。1.1焊接功效缺乏有效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。目前的焊接生產(chǎn)普遍缺乏統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)追溯、定期報(bào)表等手段，導(dǎo)致現(xiàn)代管理理念在焊接生產(chǎn)中難以推廣。焊接效率不高的原因在于沒(méi)有對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，導(dǎo)致項(xiàng)目整體管理水平難以得到提高。焊接施工在設(shè)備和人員的調(diào)配、焊接工時(shí)的指定等方面都僅僅靠簡(jiǎn)單的通用項(xiàng)目管理系統(tǒng)和管理人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理，對(duì)于設(shè)備的利用率缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)于焊接工時(shí)的制定缺乏科學(xué)量化的依據(jù)。事實(shí)上，除了焊接操作人員本身的工作效率以外，焊接工效往往會(huì)受到組對(duì)、焊前坡口清理、焊前預(yù)熱、零部件的到貨情況、相關(guān)文件的準(zhǔn)備情況、焊接檢查和記錄、焊接材料、施工作業(yè)環(huán)境、交叉作業(yè)等方面的影響。這些影響因素中，沒(méi)有精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，難以確定主因，從而無(wú)法針對(duì)施工管理改進(jìn)提供最優(yōu)改進(jìn)方案。這種現(xiàn)狀造成了項(xiàng)目管理人員無(wú)法對(duì)實(shí)際焊接情況做實(shí)時(shí)的掌控，也無(wú)法對(duì)下一步的工作形成很好的計(jì)劃性，可能導(dǎo)致在某一個(gè)階段所有的人員和設(shè)備都閑置的情況，而另一個(gè)階段又可能會(huì)出現(xiàn)焊工又必須加班加點(diǎn)，同時(shí)還需要大量人員配合催進(jìn)度、趕工期，管理人員和技術(shù)人員到處“救火”，忙的一團(tuán)糟的情況。1.2焊接成本控制困難，項(xiàng)目盈利能力難以估計(jì)。近年來(lái)，人工成本不斷攀升，造成施工成本增加，企業(yè)利潤(rùn)降低。傳統(tǒng)粗略的對(duì)產(chǎn)品焊接人工時(shí)的統(tǒng)計(jì)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段企業(yè)精細(xì)管理的要求。傳統(tǒng)的焊接人工時(shí)的統(tǒng)計(jì)是管理人員進(jìn)行人工時(shí)的抽樣統(tǒng)計(jì)分析，存在統(tǒng)計(jì)取樣數(shù)量不足，不能持續(xù)地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析的問(wèn)題，還可能造成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)失真。1.3焊接作業(yè)監(jiān)控困難，焊接信息反饋速度慢。焊接作業(yè)監(jiān)控往往需要到施工現(xiàn)場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn)，無(wú)法對(duì)項(xiàng)目全面的焊接作業(yè)進(jìn)行宏觀管理。焊接工作量的統(tǒng)計(jì)、焊接質(zhì)量的監(jiān)控等都需要通過(guò)班長(zhǎng)日?qǐng)?bào)、周報(bào)等形式逐層上報(bào)，信息溝通和處理的時(shí)效性差，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不能及時(shí)反饋給管理者以相關(guān)的信息。1.4能源浪費(fèi)、過(guò)程管理困難。若焊接設(shè)備長(zhǎng)期待機(jī)，便會(huì)造成電能的浪費(fèi)；設(shè)備的長(zhǎng)期空載運(yùn)轉(zhuǎn)降低了設(shè)備的使用壽命。而施工項(xiàng)目的手工報(bào)表記錄，無(wú)法準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地反映設(shè)備的狀態(tài)，給施工管理造成困難。1.5設(shè)備的布置和調(diào)度。工廠預(yù)制設(shè)備的優(yōu)化定制布局、現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接位置的移動(dòng)性，對(duì)實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備的動(dòng)態(tài)調(diào)度，缺乏第一手的數(shù)據(jù)和規(guī)律分析。

2系統(tǒng)目標(biāo)

通過(guò)對(duì)焊接設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及遠(yuǎn)程訪問(wèn)，建立一套信號(hào)采集、信息通信、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)、大數(shù)據(jù)分析為一體的集群焊接設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)：查看任意時(shí)間段及各生產(chǎn)區(qū)域焊接設(shè)備實(shí)際焊接時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、待機(jī)時(shí)間、設(shè)備利用率/閑置率/負(fù)荷率、設(shè)備維修保養(yǎng)記錄、超規(guī)范焊接等，為各級(jí)管理者對(duì)焊接工序進(jìn)行精細(xì)化管理、提高生產(chǎn)緊湊性、提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持，使得各級(jí)管理部門(mén)共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3研究過(guò)程中存在的難點(diǎn)

3.1數(shù)據(jù)采集模塊的研制。數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)采用獨(dú)立的傳感器，既能適應(yīng)多廠家多類(lèi)型的焊機(jī)，又能避免對(duì)焊接設(shè)備控制回路的干擾，安裝了無(wú)線通訊芯片，能夠穩(wěn)定地向手持移動(dòng)終端或服務(wù)器發(fā)送采集數(shù)據(jù)。3.2無(wú)網(wǎng)絡(luò)情況下數(shù)據(jù)的記錄和傳送。通過(guò)采集模塊自帶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，以及移動(dòng)終端在一定區(qū)域內(nèi)的組網(wǎng)，將存儲(chǔ)在模塊中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器。

4系統(tǒng)架構(gòu)

基于焊接設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用了多級(jí)服務(wù)器采集數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)的方式。數(shù)據(jù)采集，主要作用是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，具有以下功能：（1）具有傳感系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接電源運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，采集焊接過(guò)程中關(guān)鍵工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接電壓、送絲速度、焊接速度、焊接熱輸入、熱絲電流、振動(dòng)頻率等；（2）具有反饋系統(tǒng)，如按鍵功能，用于記錄焊縫信息、焊工信息等；（3）具有顯示和存儲(chǔ)功能，能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，滿足設(shè)備運(yùn)行若干小時(shí)數(shù)據(jù)連續(xù)記錄容量。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，提供多種網(wǎng)絡(luò)通信接口，將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備再通過(guò)路由器將數(shù)據(jù)上傳至多層級(jí)服務(wù)器。

5手持移動(dòng)終端設(shè)計(jì)

手持移動(dòng)終端主要作用：在沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，通過(guò)自帶的無(wú)線功能，將數(shù)據(jù)自動(dòng)采集模塊中記錄的焊接設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至移動(dòng)終端，通過(guò)移動(dòng)終端上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。中間傳輸裝置主要解決在一定的區(qū)域內(nèi)，搭建一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為節(jié)點(diǎn)，將該裝置網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)上傳至中間計(jì)算機(jī)（小型服務(wù)器），中間傳輸裝置再將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行屏蔽空間內(nèi)所有焊接設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，并轉(zhuǎn)存至服務(wù)器。數(shù)據(jù)通訊鏈路如圖2所示。

6實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，除服務(wù)器之外，其他訪問(wèn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)無(wú)須安裝任何軟件，在局域網(wǎng)環(huán)境下，在瀏覽器地址欄中輸入對(duì)應(yīng)服務(wù)器的域名，輸入用戶名及密碼后即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)該系統(tǒng)。采用免費(fèi)開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化處理。該系統(tǒng)能夠?qū)⒑附庸に囈?guī)程、焊接設(shè)備、焊接操作人員、焊口信息等納入數(shù)據(jù)庫(kù)持久化存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物、料、法的全流程監(jiān)督管理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)表分析等功能模塊。主要實(shí)現(xiàn)功能如下：（1）焊口、焊工、焊機(jī)管理，可以對(duì)焊口、焊工、焊機(jī)進(jìn)行編輯控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)三者之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)；（2）工藝規(guī)程管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的判斷與分析；（3）報(bào)表分析，能夠輸出焊接設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的各類(lèi)報(bào)表，如包含集群內(nèi)焊接設(shè)備負(fù)荷率/空載率/閑置率、設(shè)備利用率、設(shè)備閑置率、超時(shí)待機(jī)統(tǒng)計(jì)、焊口焊接工時(shí)數(shù)、焊接工藝超標(biāo)統(tǒng)計(jì)及回溯等，便于管理用戶保存及分析生產(chǎn)過(guò)程涉及的焊工數(shù)據(jù)、焊口數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)、質(zhì)量評(píng)估數(shù)據(jù)，以及對(duì)焊接設(shè)備數(shù)據(jù)以及焊機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控采集。每臺(tái)焊機(jī)的狀態(tài)以采樣頻率為1s計(jì)算，100臺(tái)焊機(jī)每天工作8小時(shí)將產(chǎn)生2880000條數(shù)據(jù)，一個(gè)月將近產(chǎn)生1億條記錄。因此在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到實(shí)際企業(yè)中存在焊接實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的查詢分析的需要，其對(duì)實(shí)時(shí)性和訪問(wèn)快速性要求很高，且查詢流程復(fù)雜，涉及海量數(shù)據(jù)，需要從數(shù)據(jù)庫(kù)物理存儲(chǔ)以及對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理等方面進(jìn)行優(yōu)化。將整套系統(tǒng)分為項(xiàng)目、事業(yè)部、公司、集團(tuán)四個(gè)層級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)部署，每層之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，在系統(tǒng)后臺(tái)每小時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次預(yù)處理，有效減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和優(yōu)化數(shù)據(jù)處理速度。

7結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化及海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，構(gòu)建了符合焊接企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合系統(tǒng)化管理，也可以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中焊縫質(zhì)量的客觀評(píng)估，可有效滿足項(xiàng)目焊接管理中實(shí)際焊接生產(chǎn)全過(guò)程管控的實(shí)際需求，可進(jìn)行多焊機(jī)、多任務(wù)以及焊接質(zhì)量的查詢和管理，實(shí)踐表明：該系統(tǒng)具有良好的可靠性和實(shí)時(shí)性，為集群化焊接設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化管控提供了有效手段。

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作者:袁海武 程定富 陳金強(qiáng) 單位:中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)有限公司