技工院校焊接專業數字化管理系統的開發與應用

黃強

摘 要：數字化已經成為裝備制造業發展的新趨勢，技工院校在為企業提供高技能人才的同時，也需要緊跟行業發展的步伐。本文主要介紹了焊接專業數字化管理系統的結構和功能，為培養適應未來發展的高技能人才提供思路和參考。

關鍵詞：焊接專業 數字化管理 系統開發

焊接作為材料加工的重要手段，廣泛應用于制造領域中，而數字化是裝備制造產業信息化、柔性化的基礎環節。將制造技術與網絡技術、先進傳感技術等相結合，建立包含焊接試驗、焊接工藝制定、焊接教學管理、焊接質量監測、焊接設備管理、材料管理的數據庫平臺和網絡信息管理系統，是焊接專業實現數字化和信息化提升乃至與智能制造接軌邁出至關重要的一步，也為技工院校培養適應企業未來發展的高素質高技能人才打下堅實的基礎。

一、焊接專業數字化管理系統開發的背景

縱觀技工院校焊接專業發展的歷程，結合人社部對一體化教學的要求，大多數技工院校都在努力探索和實踐“產教一體”的焊接專業人才培養模式，最終能實現學校工廠合一、教師師傅合一、教室車間合一、學生學徒合一、作品產品合一的教學模式。但學校要將企業文化、管理方式、質量要求、效益效率綜合為教學內容，并讓學員理解和實踐尚存諸多困難和不足。因此改變傳統的教學管理模式，引入數字化管理系統就成為較好的解決方案和必然途徑。

筆者歸納職業院校所用的類似焊接系統的發展，經歷了焊機聯網版、焊機聯網+工位監控版、數字化工位等版本，可以看出該系統的實用性、使用范圍和數字化程度越來越高，但也反映出與企業實際脫節、教學應用少、過程控制欠缺等問題，這也促使我們開發出更好的系統應用于實踐。

二、焊接專業數字化管理系統概述

數字化管理系統是基于信息技術的生產管理、工藝管理、質量管理、物流管理、材料管理、教學管理的平臺，是數字化焊接設備、信息技術、網絡技術、傳感技術等先進技術的結合，使操作者（學習者）、管理者（教師）、生產任務（學習任務）、生產過程（學習過程）和設備不再是一個孤立的焊接單元，而是整個數字化管理系統的一部分，多者的結合，實現了對焊接品質、效率、成本和教學質量的透明化和量化管理。系統開發的關鍵技術在于對焊接生產特點的充分了解，是焊接生產過程有用信息的可靠采集、分析、應用、歸檔、存儲、反饋等的綜合體現。

三、焊接專業數字化管理系統的結構

1.基礎結構

一是軟件結構。采用客戶端/服務器（C/S）結構的軟件結構形式，如圖1所示。

二是聯網方式。可以采用有線、無線、U盤等方式進行數據傳輸，并實現手機、電腦、平板等硬件端和微信、網頁等軟件端的實時管理和查詢。

2.系統模塊和框架

在焊接系統日益完善的基礎上，我們通過市場了解、企業調研、專家訪問、開發研討和思路創新，在焊接管理系統1.0上主要體現系統管理、工藝管理、材料管理、設備管理、質量控制、教學管理和人員管理等七大模塊（圖2），并在系統的延續性和擴展性上持續更新，使之同樣能在企業車間運行，并一定程度上超前于大多數企業的實際管理水平。

四、焊接專業數字化管理系統的功能

本系統針對不同的模塊覆蓋不同的功能，且模塊間信息相互交叉讀取和協助，實現多功能、多任務和全方位的管理功能。

1.管理系統涵蓋的基本功能

系統應該滿足的基本功能包括不同操作人員的管理和授權、焊前預加工及工藝管理、焊接材料的出入庫管理、焊接過程中的質量控制與管理、焊后檢測、焊接數據歸檔及信息追溯、焊接教學和成績管理和設備管理等內容。

2.具體功能介紹

首先是操作者的管理與授權。系統為相關的操作人員發放各自唯一的、功能相匹配的用戶名和密碼，按照工作內容給予使用權限，自動記錄使用情況和教學情況，并跟蹤其工作軌跡，在非安全或跨區域進行提示。

其次是焊前預加工及工藝管理。系統可以管理產品或作品的相關信息，輔以專家工藝系統，可以按規范格式生成工藝報告和按需分配任務，參數提前進入規定設備并提示，實現企業生產規范自動管理和人性化管理相結合。

再次是焊接材料的出入庫管理。系統對不同材料建立信息庫，分配唯一的材料編碼，輔以掃描設備，實現材料的精準管理和提示，并生成材料使用報告，減少浪費和損壞，提高操縱者的效益意識。

還有焊接過程中的質量控制和追溯。包括：系統中的設備借助傳感技術，在焊接過程中自動地做出一些避免缺陷、提高效率的響應；系統發現焊接參數、設備運行狀況等超出允許范圍，自動報警或停機，并將報警信息反饋給系統；按照需求增加實時跟蹤、熱成像等功能，實現操作過程的可視化、數據化跟蹤并提示；對焊接全過程的工藝參數、宏觀微觀視頻、周圍環境條件進行記錄并存儲，保證一旦出現產品質量問題能夠實現全生產過程追溯，判斷問題產生的原因，為后續質量改善提供保證。

之后是焊后檢測管理。系統借助傳感技術對焊接完成的焊縫按照質量要求進行外觀成形快速檢測，對進行X光、超聲波探傷等檢測記錄結果進行自動分析。

還有就是焊接教學管理。在教學過程中，針對任一學員都進行精細化和個性化管理，不同學員訓練的進度和成績單獨存儲；在實習過程中，針對不同課題、不同進度進行語音講解和操作提示；按照學習內容進行針對性考核，并生成學習報告和成績單，且教學進度和成績可以通過各種客戶端進行查詢。

最后是設備管理。記錄每臺設備的編號、安裝位置、安全區域、責任人、采購時間、累計操作時間、使用率、實施保養提示等信息，并形成設備工作報告。

五、小結

時下，隨著大數據、“互聯網+”、“工業4.0”和“中國制造2025”等社會經濟的發展變化，信息技術、網絡技術、傳感技術、過程控制等技術手段的更新、推廣、應用逐步加快，企業現代化生產要求技工院校高技能人才培養必將進入數字化、精細化、高效化的發展軌道，筆者希望拙文能對技工院校焊接專業的同仁們在數字化管理系統的開發上提供思路和參考，為高技能人才創新培養提供技術支持。

參考文獻：

[1] 蔡東紅，王旭光，楊旭東等.數字化焊接車間的技術基礎與結構[J].電焊機，2012（42）.

[2] 劉金龍，李江，李海泉等.基于焊接制造協同管理的信息化平臺[J].金屬加工（熱加工），2016（16）.

[3] 蘇憲東.焊接數據的網絡監控[J].電焊機，2011（41）.

（作者單位：長治技師學院）