導語：焊接設(shè)備數(shù)據(jù)分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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，對當今和未來的科技、經(jīng)濟發(fā)展以及社會生產(chǎn)、生活帶來重大影響。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)記錄更是國內(nèi)外焊接專業(yè)科研工作者的研究熱點。隨著工業(yè)4.0時代的到來，開發(fā)智能化的焊接參數(shù)采集終端、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實時傳輸焊接過程參數(shù)，并通過大數(shù)據(jù)分析手段，建立基于焊接設(shè)備的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對焊接作業(yè)的全過程監(jiān)控與分析，對工程項目焊接設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行分析，精確掌握焊接資源投入、精確把控焊接人工時、提高焊接工效、提升項目管理水平，對于提升企業(yè)經(jīng)濟效益具有較高的價值。

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

1項目焊接管理中存在的問題

焊接作為一種特殊工藝過程，在建筑安裝企業(yè)的生產(chǎn)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，但是在目前的項目焊接管理中還存在如下問題。1.1焊接功效缺乏有效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。目前的焊接生產(chǎn)普遍缺乏統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)追溯、定期報表等手段，導致現(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有對大量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，導致項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、焊接工時的指定等方面都僅僅靠簡單的通用項目管理系統(tǒng)和管理人員的經(jīng)驗來管理，對于設(shè)備的利用率缺乏準確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，對于焊接工時的制定缺乏科學量化的依據(jù)。事實上，除了焊接操作人員本身的工作效率以外，焊接工效往往會受到組對、焊前坡口清理、焊前預熱、零部件的到貨情況、相關(guān)文件的準備情況、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，沒有精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，難以確定主因，從而無法針對施工管理改進提供最優(yōu)改進方案。這種現(xiàn)狀造成了項目管理人員無法對實際焊接情況做實時的掌控，也無法對下一步的工作形成很好的計劃性，可能導致在某一個階段所有的人員和設(shè)備都閑置的情況，而另一個階段又可能會出現(xiàn)焊工又必須加班加點，同時還需要大量人員配合催進度、趕工期，管理人員和技術(shù)人員到處“救火”，忙的一團糟的情況。1.2焊接成本控制困難，項目盈利能力難以估計。近年來，人工成本不斷攀升，造成施工成本增加，企業(yè)利潤降低。傳統(tǒng)粗略的對產(chǎn)品焊接人工時的統(tǒng)計已經(jīng)難以滿足現(xiàn)階段企業(yè)精細管理的要求。傳統(tǒng)的焊接人工時的統(tǒng)計是管理人員進行人工時的抽樣統(tǒng)計分析，存在統(tǒng)計取樣數(shù)量不足，不能持續(xù)地進行統(tǒng)計和分析的問題，還可能造成統(tǒng)計數(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)場才能實現(xiàn)，無法對項目全面的焊接作業(yè)進行宏觀管理。焊接工作量的統(tǒng)計、焊接質(zhì)量的監(jiān)控等都需要通過班長日報、周報等形式逐層上報，信息溝通和處理的時效性差，出現(xiàn)問題時不能及時反饋給管理者以相關(guān)的信息。1.4能源浪費、過程管理困難。若焊接設(shè)備長期待機，便會造成電能的浪費；設(shè)備的長期空載運轉(zhuǎn)降低了設(shè)備的使用壽命。而施工項目的手工報表記錄，無法準確實時地反映設(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。工廠預制設(shè)備的優(yōu)化定制布局、現(xiàn)場安裝焊接位置的移動性，對實現(xiàn)焊接設(shè)備的動態(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

通過對焊接設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)進行采集及遠程訪問，建立一套信號采集、信息通信、數(shù)據(jù)遠程訪問、大數(shù)據(jù)分析為一體的集群焊接設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可以實現(xiàn)：查看任意時間段及各生產(chǎn)區(qū)域焊接設(shè)備實際焊接時間、關(guān)閉時間、待機時間、設(shè)備利用率/閑置率/負荷率、設(shè)備維修保養(yǎng)記錄、超規(guī)范焊接等，為各級管理者對焊接工序進行精細化管理、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，使得各級管理部門共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3研究過程中存在的難點

3.1數(shù)據(jù)采集模塊的研制。數(shù)據(jù)采集模塊通過采用獨立的傳感器，既能適應多廠家多類型的焊機，又能避免對焊接設(shè)備控制回路的干擾，安裝了無線通訊芯片，能夠穩(wěn)定地向手持移動終端或服務(wù)器發(fā)送采集數(shù)據(jù)。3.2無網(wǎng)絡(luò)情況下數(shù)據(jù)的記錄和傳送。通過采集模塊自帶的數(shù)據(jù)存儲功能，以及移動終端在一定區(qū)域內(nèi)的組網(wǎng)，將存儲在模塊中的數(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)備的實時監(jiān)測與數(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，主要作用是實現(xiàn)現(xiàn)場設(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)對焊接電源運行狀態(tài)的監(jiān)測，采集焊接過程中關(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）具有顯示和存儲功能，能夠?qū)λ杉臄?shù)據(jù)進行存儲，滿足設(shè)備運行若干小時數(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)備再通過路由器將數(shù)據(jù)上傳至多層級服務(wù)器。

5手持移動終端設(shè)計

手持移動終端主要作用：在沒有無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，通過自帶的無線功能，將數(shù)據(jù)自動采集模塊中記錄的焊接設(shè)備運行數(shù)據(jù)上傳至移動終端，通過移動終端上傳至服務(wù)器，實現(xiàn)實時監(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)，搭建一個無線網(wǎng)絡(luò)作為節(jié)點，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)上傳至中間計算機（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，實現(xiàn)實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理，進行屏蔽空間內(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實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化

實時監(jiān)測與數(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，除服務(wù)器之外，其他訪問系統(tǒng)的計算機無須安裝任何軟件，在局域網(wǎng)環(huán)境下，在瀏覽器地址欄中輸入對應服務(wù)器的域名，輸入用戶名及密碼后即可實現(xiàn)遠程訪問該系統(tǒng)。采用免費開源數(shù)據(jù)庫MySQL實現(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)庫持久化存儲，實現(xiàn)人、機、物、料、法的全流程監(jiān)督管理。實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、實時監(jiān)測、報表分析等功能模塊。主要實現(xiàn)功能如下：（1）焊口、焊工、焊機管理，可以對焊口、焊工、焊機進行編輯控制，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，可以實現(xiàn)對焊機實時數(shù)據(jù)的判斷與分析；（3）報表分析，能夠輸出焊接設(shè)備運行數(shù)據(jù)的各類報表，如包含集群內(nèi)焊接設(shè)備負荷率/空載率/閑置率、設(shè)備利用率、設(shè)備閑置率、超時待機統(tǒng)計、焊口焊接工時數(shù)、焊接工藝超標統(tǒng)計及回溯等，便于管理用戶保存及分析生產(chǎn)過程涉及的焊工數(shù)據(jù)、焊口數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、質(zhì)量評估數(shù)據(jù)，以及對焊接設(shè)備數(shù)據(jù)以及焊機實際運行狀態(tài)的監(jiān)控采集。每臺焊機的狀態(tài)以采樣頻率為1s計算，100臺焊機每天工作8小時將產(chǎn)生2880000條數(shù)據(jù)，一個月將近產(chǎn)生1億條記錄。因此在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中需要考慮到實際企業(yè)中存在焊接實時監(jiān)測以及對實時數(shù)據(jù)的查詢分析的需要，其對實時性和訪問快速性要求很高，且查詢流程復雜，涉及海量數(shù)據(jù)，需要從數(shù)據(jù)庫物理存儲以及對數(shù)據(jù)的預處理等方面進行優(yōu)化。將整套系統(tǒng)分為項目、事業(yè)部、公司、集團四個層級的數(shù)據(jù)庫部署，每層之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步，在系統(tǒng)后臺每小時對實時數(shù)據(jù)進行一次預處理，有效減少數(shù)據(jù)存儲容量和優(yōu)化數(shù)據(jù)處理速度。

7結(jié)論

本文所設(shè)計的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化及海量數(shù)據(jù)存儲，構(gòu)建了符合焊接企業(yè)實際生產(chǎn)過程的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合系統(tǒng)化管理，也可以實現(xiàn)焊接過程中焊縫質(zhì)量的客觀評估，可有效滿足項目焊接管理中實際焊接生產(chǎn)全過程管控的實際需求，可進行多焊機、多任務(wù)以及焊接質(zhì)量的查詢和管理，實踐表明：該系統(tǒng)具有良好的可靠性和實時性，為集群化焊接設(shè)備和生產(chǎn)過程的網(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 單位:中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司