劉金龍　柳振國　李江　閆偉男　馬曉健

摘要：智能焊接云管理系統(tǒng)iWeldCloud是通過焊接設備的物聯(lián)網(wǎng)連接，它將設備、人員、材料、工藝等數(shù)據(jù)整合到一個平臺來進行管理，為焊接行業(yè)用戶提供數(shù)據(jù)管理服務及遠程設備運維服務，其應用對管控焊接質(zhì)量、提升焊接效率具有明顯的改善作用。通過設備智能化、管理智能化、服務智能化三個方面的技術開發(fā)及應用，分別從焊接設備使用企業(yè)與焊接設備制造企業(yè)兩個角度闡述了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術與傳統(tǒng)焊接產(chǎn)業(yè)結(jié)合應用的先進思想與應用示范。

關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)平臺;遠程服務;焊接工藝;效率提升

中圖分類號：TG408 文獻標志碼：B 文章編號：1001-2303（2020）02-0045-04

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.02.09

0 前言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被認為是人類的第三次技術浪潮，它通過機器、設備的網(wǎng)絡互聯(lián)，結(jié)合軟件與大數(shù)據(jù)分析技術來激發(fā)生產(chǎn)力，創(chuàng)造新價值。唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司（以下簡稱松下）面向焊接制造行業(yè)推出了一套具有行業(yè)特點的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——智能焊接云管理系統(tǒng)，簡稱iWeldCloud，它通過焊接設備的物聯(lián)網(wǎng)連接，基于云平臺為用戶提供一種數(shù)字化管理工具，將焊接設備、人員、材料、工藝等數(shù)據(jù)整合到一個平臺來進行管理，為用戶提供設備監(jiān)控、設備管理、工藝管理、生產(chǎn)管理等多方面的數(shù)據(jù)管理服務，更為重要的是，通過焊接設備將用戶與公司緊密連接到一個平臺，公司能精準地為客戶提供工藝指導、軟件更新、故障診斷等擴展性服務。系統(tǒng)框架如圖1 所示[1-5]。

1 系統(tǒng)特點

iWeldCloud是部署在阿里云的SaaS系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)的軟件產(chǎn)品，它是一種完全創(chuàng)新的軟件應用模式，焊接制造企業(yè)在無需安裝傳統(tǒng)軟件采購模式（購買、搭建、維護基礎設施）情況下能夠采用先進技術的較佳途徑。用戶購買焊接設備后可獲取平臺賬號，使用瀏覽器即可登錄系統(tǒng)的管理界面。

iWeldCloud是面向焊接制造企業(yè)的專用互聯(lián)網(wǎng)平臺，它具備設備連接能力、系統(tǒng)集成能力和數(shù)據(jù)應用能力，如圖2所示。

數(shù)據(jù)連接能力是一項基礎能力，需要解決焊接車間現(xiàn)場多種設備的數(shù)據(jù)采集與交互問題。焊接車間現(xiàn)場會產(chǎn)生來源于多種類型設備的運行數(shù)據(jù)，包括電焊機、機器人、由PLC作為控制器的自動化焊接工作站、具有人機交互功能的智能硬件終端、以及其他類型的加工設備及數(shù)據(jù)源。

系統(tǒng)集成能力表征一套信息化系統(tǒng)能否與其他信息化系統(tǒng)之間實現(xiàn)方便有效的數(shù)據(jù)共享。iWeldCloud具有完善的Web API接口，能夠與焊接制造企業(yè)的第三方信息化系統(tǒng)進行友好對接，例如焊接工藝資源系統(tǒng)WRP、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES、焊縫質(zhì)量系統(tǒng)、BI系統(tǒng)以及其他業(yè)務系統(tǒng)，iWeldCloud通過Web API接口傳遞設備狀態(tài)、焊接參數(shù)、規(guī)范符合率、材料用量、作業(yè)者工時等數(shù)據(jù)，接收焊接工藝要求、生產(chǎn)計劃、工單信息、檢測質(zhì)量等數(shù)據(jù)，只有焊接生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)流傳與整合起來，才能發(fā)揮更好的改善作用。

數(shù)據(jù)應用能力能夠反映一套信息化系統(tǒng)的智能化程度與業(yè)務適應性。iWeldCloud系統(tǒng)中管理的數(shù)據(jù)包括設備數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)等，如何將這些數(shù)據(jù)通過有效的整合與智能化算法，提煉出對業(yè)務部門有價值的指導性建議，并成為業(yè)務人員愿意使用的數(shù)字化工具，是iWeldCloud開發(fā)團隊的開發(fā)目標，不同人員需要不同的管理模塊，通過對數(shù)據(jù)的有效應用與挖掘能夠幫助使用者解決實際問題。

2 系統(tǒng)構成

2.1 設備智能化

設備智能化屬性如圖3所示。搭載IOT模塊的焊接設備，通過移動互聯(lián)網(wǎng)自動傳輸設備參數(shù)到云端，通過APP可方便進行設備管理。焊接設備通過云端連接，隨時獲取豐富的焊接工藝軟件包，以滿足復雜多變的焊接要求，其功能選項可無限擴展。

焊接設備通過AI技術具備了感知、交互、自動決策的能力。例如，焊接設備與智能卡的應用可以幫助用戶建立智能化的人機協(xié)作環(huán)境，設備通過感知外部環(huán)境，自動匹配最優(yōu)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)焊接權限管理與工藝參數(shù)的有效管控。

2.2 管理智能化

iWeldCloud提供的各種APP可實現(xiàn)焊接工藝規(guī)范化管理、作業(yè)者資質(zhì)管理、焊接成本管理、品質(zhì)追溯與績效分析。焊接過程控制對焊接質(zhì)量具有重要影響，管理者希望每個焊接工位都能嚴格執(zhí)行工藝要求，以確保焊接質(zhì)量的一致性，iWeldCloud能精確匹配焊接規(guī)范數(shù)據(jù)庫、焊接設備、作業(yè)者資質(zhì)，有效控制焊接質(zhì)量。在自動化焊接領域，系統(tǒng)集成商會根據(jù)用戶需求設計搭建由掃碼、搬運、焊接、檢測組成的智能焊接工作站，通過iWeldCloud的應用，可自動采集工件編號、生產(chǎn)節(jié)拍、焊接參數(shù)、焊縫檢測等關鍵數(shù)據(jù)，實現(xiàn)焊接過程的可追溯管理。

iWeldCloud系統(tǒng)與MES系統(tǒng)、焊接工藝資源WRP系統(tǒng)集成應用的模型如圖4所示。通過數(shù)據(jù)通道的建立，幫助焊接用戶實現(xiàn)從原材料、工藝設計到車間執(zhí)行、數(shù)據(jù)分析等過程的縱向連接，數(shù)據(jù)孤島的打通是工廠邁向數(shù)字化與智能化的關鍵步驟。

2.3 服務智能化

iWeldCloud提供了一個焊接專家團隊與用戶進行數(shù)據(jù)共享的互動平臺，構建了基于云平臺的智能化服務體系，基于設備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的提取，以及智能化算法的應用，提供以下技術支持與指導：

（1）當焊接設備發(fā)生停機類故障時，立即發(fā)出服務流程，協(xié)助用戶進行故障排除。

（2）通過提取焊接參數(shù)特征，主動提供如引弧不良、斷弧、粘絲等焊接異常的優(yōu)化建議。

（3）根據(jù)設備運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，主動為用戶推送維保知識與方法，實現(xiàn)設備的預防性維護。

基于iWeldCloud平臺進行遠程運維服務的實際數(shù)據(jù)如圖5所示。

3 應用案例

iWeldCloud系統(tǒng)最重要的價值體現(xiàn)是提升焊接用戶現(xiàn)場管理水平，下面通過實際應用案例闡述iWeldCloud系統(tǒng)如何幫助工廠現(xiàn)場進行生產(chǎn)改善。

3.1 規(guī)范管控

某機械制造用戶原來為了確保每個焊接工位嚴格執(zhí)行焊接規(guī)范，現(xiàn)場管理者采用將送絲機調(diào)整旋鈕上鎖的方法進行控制，既不靈活又增加了現(xiàn)場改造的工作量。使用iWeldCloud的工藝規(guī)范管控，一方面簡化了焊機操作，工藝人員將制定好的工藝規(guī)范直接下發(fā)到設備并鎖定，作業(yè)者可以快速調(diào)用規(guī)范參數(shù);另一方面保證了工藝規(guī)范的可控性，無需質(zhì)量監(jiān)管人員現(xiàn)場巡視，節(jié)約了工作成本。規(guī)范管理應用如圖6所示。

3.2 作業(yè)者實名制管理

某核電設備用戶的現(xiàn)場焊機大多為模擬焊機，為實現(xiàn)人機綁定，在焊機外部增加了參數(shù)采集裝置并安裝IC讀卡器，被授權的IC卡才能啟動焊機;通過應用松下GL5全數(shù)字IoT焊機，作業(yè)者權限管理功能全部內(nèi)置到設備上，通過RFID非接觸式讀卡，可確保在高粉塵環(huán)境下的穩(wěn)定性，同時還可以通過iWeldCloud靈活配置作業(yè)者卡片與機器的權限關系，方便管理者準確統(tǒng)計和評價作業(yè)者的工時績效。RFID刷卡應用如圖7所示。

3.3 焊接產(chǎn)品追溯

某汽車零部件用戶在生產(chǎn)線上增加了掃碼槍來采集工件的二維碼，通過應用iWeldCloud，將掃碼槍采集數(shù)據(jù)與焊機相關聯(lián)，焊機可自動判斷當前采集的二維碼、是否啟動焊接，每次焊接過程均會記錄下來并存在云服務器，幫助用戶形成每個工件產(chǎn)品的焊接記錄，實現(xiàn)工件的可追溯，如圖8所示。

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