化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)開發(fā)*

王東東 梁 燦 白文杰 段 權(quán)

(西安交通大學化學工程與技術(shù)學院)

在化工設(shè)備的制造過程中，特別是壓力容器的制造，焊接占著十分重要的地位，焊接的質(zhì)量將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和使用壽命，同時對企業(yè)的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率和長期發(fā)展也具有決定意義。因此，對焊接工藝中焊接生產(chǎn)過程、焊縫信息、焊后處理及無損檢測等必須施以嚴格的管理[1～3]。計算機的迅速發(fā)展使焊接工藝面臨著先進制造技術(shù)變革的挑戰(zhàn)，同時，向焊接生產(chǎn)中引入計算機技術(shù)將是加快焊接生產(chǎn)現(xiàn)代化的一項重要手段[4]。

計算機輔助焊接(CAPP)是其中最主要的應(yīng)用之一，其本質(zhì)為一種數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，主要用于對母材性能、焊接工藝、工藝評定及焊工資格等方面的數(shù)據(jù)資料進行儲存、管理和應(yīng)用。利用計算機在數(shù)據(jù)處理上的優(yōu)勢，對焊接工藝過程中的參數(shù)進行采集、存儲，進而幫助工程師進行高效的焊接工藝文件管理，最終使焊接技術(shù)向自動化、智能化方向發(fā)展。但是目前國內(nèi)焊接領(lǐng)域已有的CAPP 系統(tǒng)具有移植性差、功能不完善、操作不方便等缺點[5，6]，還遠遠不能滿足實際生產(chǎn)的需要，急需開發(fā)出新一代的CAPP 系統(tǒng)。基于上述需求，筆者利用Microsoft SQL Server 2000作為后臺數(shù)據(jù)庫，結(jié)合Windows環(huán)境下廣泛使用的可視化編程工具Visual Basic 6.0開發(fā)了化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)分析和總體設(shè)計

通過調(diào)查企業(yè)內(nèi)部對焊縫的管理方式并進行仔細分析，要求系統(tǒng)具有以下功能：

a. 具有良好的人機交互界面，便于操作人員的操作；

b. 因該系統(tǒng)的使用對象較多，故必須有完善的權(quán)限管理功能；

c. 完全人性化設(shè)計，無需專業(yè)人士指導(dǎo)即可操作本系統(tǒng)；

d. 系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)還原功能，能夠保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性；

e. 全方位、方便的數(shù)據(jù)查詢、修改功能；

f. 規(guī)范、完善的基礎(chǔ)信息設(shè)置；

g. 用戶可自行對表格中的字段進行添加和修改；

h. 對查詢到的記錄進行打印；

i. 數(shù)據(jù)庫的初始化；

3.交流式建筑學專業(yè)教室與工作室模式的教學空間類型相似，具有通透靈活的空間特點和專用式安靜、封閉的空間特征，是一種混合式的教學功能空間。

j. 利用聲發(fā)射參數(shù)分析法對焊縫安全進行模糊評價和安全預(yù)警，并給出可能的缺陷類型；

k. 提供一定的幫助信息。

系統(tǒng)的開發(fā)主要是針對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行存儲和操作，考慮到系統(tǒng)的功能要求，在系統(tǒng)的后臺服務(wù)器端可以利用Microsoft SQL Server 2000建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，前端界面可以利用Visual Basic 6.0進行開發(fā)。微軟提供的SQL Server 2000具有較高的數(shù)據(jù)安全性與可維護性，本系統(tǒng)在投入使用后，后期數(shù)據(jù)維護比較容易，同時，Visual Basic 6.0組件功能強大，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能操作，并提高軟件開發(fā)的效率和安全性。

本系統(tǒng)是一個典型的數(shù)據(jù)庫開發(fā)應(yīng)用程序，其功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)由登錄模塊、信息管理模塊、安全評價模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)安全模塊和幫助信息模塊組成：

b. 信息管理模塊。該模塊主要用于焊縫基本信息、焊評信息、焊縫維修記錄的初始化、顯示、修改、刪除、增加、查詢、打印及排序等操作。

c. 安全評價模塊。該模塊主要利用聲發(fā)射參數(shù)分析法，對焊縫進行模糊評價和安全預(yù)警，并給出可能的缺陷類型。

d. 系統(tǒng)設(shè)置模塊。該模塊主要用于用戶密碼的修改、權(quán)限的設(shè)置、焊縫信息表字段的增加和刪除、用戶信息的管理以及系統(tǒng)皮膚的更換。

e. 數(shù)據(jù)安全模塊。該模塊用于管理數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)等操作。

f. 幫助信息模塊。該模塊包括關(guān)于、幫助、重新登錄。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

選擇Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為系統(tǒng)運行提供后臺服務(wù)，數(shù)據(jù)庫的名稱為“化工設(shè)備焊縫安全管理信息”，數(shù)據(jù)庫中包含焊縫基本信息表、焊評信息表、維修記錄表和焊工信息表。焊縫基本信息表中包含了焊縫的母材、焊接方法、尺寸及無損檢測等信息；焊評信息表中保存了焊縫焊接工藝評定的信息；維修記錄表中保存了焊縫維修時間、方法、人員及缺陷尺寸等信息；焊工信息表中保存了所有焊工的基本信息和權(quán)限。

2.1 系統(tǒng)登錄

啟動系統(tǒng)后，首先彈出歡迎界面，1.5s后界面自動消失，同時彈出系統(tǒng)登錄界面(圖2)。系統(tǒng)登錄主要用于對登錄系統(tǒng)的用戶進行安全性檢查，以防止非法用戶進入該系統(tǒng)。只有合法的用戶才可以登錄系統(tǒng)，同時根據(jù)不同的用戶為其分配相應(yīng)的操作權(quán)限。如果用戶的用戶名或密碼錯誤，系統(tǒng)會給出相應(yīng)的提示。在界面的狀態(tài)欄中顯示操作員信息及系統(tǒng)時間。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

2.2 信息管理

信息管理模塊由焊縫基本信息子模塊、焊評信息子模塊和焊縫維修記錄子模塊組成。其中，焊縫基本信息中包含了母材、焊接方法、焊條牌號、焊接參數(shù)及無損檢測等(圖3)；焊評信息中包含了焊接工藝評定中拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、化學成分檢驗的結(jié)果數(shù)據(jù)以及工藝評定的時間、結(jié)果等；焊縫維修記錄中包含了焊縫維修時間、方法、參數(shù)以及實施人員等。其原理為：利用VB的adodc控件連接數(shù)據(jù)庫，同時作為datagrid控件的數(shù)據(jù)源來顯示所有記錄，也作為datacombo控件的數(shù)據(jù)源來顯示相應(yīng)字段的所有記錄；另一方面利用SQL語言中的查詢、添加、刪除及修改等語句來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。界面設(shè)計簡單明了，主要包括菜單欄、狀態(tài)欄和工作區(qū)，為用戶提供了便捷的訪問路徑。其中，菜單欄顯示打印及返回等基本功能按鈕，狀態(tài)欄顯示系統(tǒng)運行時間和用戶信息，工作區(qū)內(nèi)顯示了所有的信息記錄及對應(yīng)的功能按鈕。在焊縫基本信息子模塊，用戶可以通過焊縫號、母材材料、焊接方法和無損檢測中的任意一種進行查詢相關(guān)記錄，也可通過其中的任意組合來查詢相關(guān)記錄；在焊評信息子模塊，用戶可以通過焊縫號查詢對應(yīng)記錄；在焊縫維修記錄子模塊，系統(tǒng)實現(xiàn)了模糊查詢，用戶可自行選擇查詢字段，然后輸入關(guān)鍵字，便可查找對應(yīng)記錄，同時，用戶還可在界面右上角選擇記錄按照維修時間的升序或降序排列。另外，在所有的子模塊中，擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶可以對所有記錄進行初始化、修改、刪除、增加及表格的初始化。

圖3 焊縫基本信息界面

2.3 安全評價

聲發(fā)射作為一種先進的無損檢測技術(shù)，可以對焊縫的安全進行有效的檢測，而在多年的生產(chǎn)實踐和研究中發(fā)展起來的參數(shù)分析法是對信號處理的一種經(jīng)典分析法。目前參數(shù)分析法仍然在聲發(fā)射檢測中被廣泛使用，一直以來幾乎所有對聲發(fā)射源的研究都采用簡化波形特征參數(shù)。

安全評價模塊基于聲發(fā)射參數(shù)分析法，涵蓋了對焊縫缺陷聲發(fā)射信號的處理與分析功能，以及對缺陷基于模糊評價的安全等級劃分與預(yù)警功能。安全評價模塊建立在大量實踐經(jīng)驗上，直觀易操作，實現(xiàn)了對焊縫缺陷的判斷并且為劃分其安全等級提供了依據(jù)。劃分等級和預(yù)警功能的實現(xiàn)，極大地方便了對聲發(fā)射源特性的考察，并且實現(xiàn)了對缺陷實際有害程度的評估，便于及時制定檢修計劃，從而實現(xiàn)在工程應(yīng)用中有效預(yù)報出潛在危險，降低事故發(fā)生可能性和維修成本。由于本軟件界面設(shè)計采用VB 6.0，使得系統(tǒng)界面清晰直觀，易于操作。

用戶輸入相應(yīng)的上升時間、持續(xù)時間、幅度、振鈴計數(shù)及有效電壓值等聲發(fā)射參數(shù)，通過模糊評價實現(xiàn)對焊縫缺陷的安全等級評價，界面顯示檢修預(yù)警周期，并提供可能的缺陷類型(圖4)。

圖4 焊縫安全評價界面

2.4 系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)置模塊主要由密碼修改、用戶管理、權(quán)限管理、表格字段的更改和系統(tǒng)皮膚更換組成。所有用戶可在登錄成功后對其密碼進行修改，系統(tǒng)要求用戶兩次輸入新密碼，只有在兩次輸入密碼相同的情況下才可以完成修改；用戶管理中包含了用戶的用戶名、密碼、姓名及資格等信息(圖5)，為了對私人信息進行保護，只有擁有權(quán)限的用戶可以進入該模塊，同時系統(tǒng)提供相應(yīng)的查詢、修改功能；權(quán)限管理中包含了所有用戶的焊縫基本信息表修改權(quán)限、焊評表修改權(quán)限、維修表修改權(quán)限、用戶表權(quán)限和備份權(quán)限，只有管理員可以進入該模塊，并為其他用戶分配相應(yīng)權(quán)限；表格字段的更改主要用于在焊縫基本信息表、焊評表、維修表中對表格字段進行增加和刪除，用戶輸入指定的列名稱、字段類型及大小，系統(tǒng)便可向相應(yīng)表格中添加或刪除該字段；系統(tǒng)自帶20種皮膚，用戶可根據(jù)自身愛好進行更換。

圖5 用戶管理界面

2.5 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)安全模塊主要由數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)組成。為了防止意外事件發(fā)生，如病毒、硬盤的損壞或突然掉電，管理員需要經(jīng)常做好數(shù)據(jù)庫的備份，就是把當前的數(shù)據(jù)庫文件復(fù)制到另一個目錄。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)是數(shù)據(jù)庫備份的逆操作,就是把備份的數(shù)據(jù)庫文件覆蓋到當前目錄。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)界面如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)界面

2.6 幫助信息

幫助信息模塊主要由幫助、關(guān)于和重新登錄子模塊組成。其中，“幫助”主要介紹系統(tǒng)功能、使用方法和操作過程中可能出現(xiàn)的問題；“關(guān)于”主要介紹系統(tǒng)開發(fā)的依據(jù)標準、作者和運行平臺；“重新登錄”只是在用戶已經(jīng)登錄的情況下，重新返回登錄模塊，主要用于用戶的切換。

3 結(jié)論

3.1 針對化工企業(yè)對焊縫安全管理的實際需要，建立了一個實用的化工設(shè)備焊縫安全管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了對焊縫基本信息、焊評信息、焊縫維修記錄的存儲，同時提供查詢、修改、打印等功能；系統(tǒng)能通過聲發(fā)射參數(shù)分析法實現(xiàn)對焊縫缺陷的安全等級評價，并給出檢修預(yù)警周期。

3.2 通過為用戶分配權(quán)限來保證數(shù)據(jù)的一致性、保密性；對表格字段的更改、皮膚更換可以最大程度的提高系統(tǒng)的適應(yīng)性；數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)保證數(shù)據(jù)的安全可靠。

3.3 系統(tǒng)采用良好的人機對話模式，界面設(shè)計友好，使操作者無需具備專業(yè)的計算機知識，便可完成所有操作。

3.4 系統(tǒng)在Windows XP和Windows 7 (x86)平臺下進行測試后可以穩(wěn)定運行，同時滿足化工設(shè)備焊縫安全管理工作的需要。

[1] 劉翠榮,王成文.焊接生產(chǎn)與工程管理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010：97～100.

[2] 李亞江,劉強,王娟.焊接質(zhì)量控制與檢驗[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006：185～205.

[3] 朱其芳，趙欽新.動力機械與設(shè)備制造工藝學[M].西安：西安交通大學出版社，2010：121～122.

[4] 張建勛.現(xiàn)代焊接生產(chǎn)與管理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006：151～157.

[5] 付榮華，康慧，曲平.焊接專家系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].熱加工工藝，2006, 35(3) :53～55.

[6] 喬尚飛，魏艷紅.計算機輔助焊接工藝設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀[J].焊接，2002, (7) : 5～8.