焊接生产与研究中的信息化（三）

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　　3.3焊接机器人和生产自动化集成系统

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　　据不完全统计全球工业用机器人已有100万台，其中焊接机器人占30%-50%。对机器人焊接过程控制的内容很多，就弧焊来说，包括；焊接参数的稳定、焊枪位置和姿态的确定、焊缝实时跟踪等方面，对控制的精度要求也越来越高。对于一台焊接机器人往往配有多种形式的传感器，需要同时处理大量的数据，如遇到离线编程等复杂情况PC机则是必须的工具，有时还需要工作站才能完成任务。这方面许多成果已用于生产，已经见到公开报道的如：日本用于核反应堆修复的焊接机器人、法国西雅基公司开发的12个自由度的双机器人协同控制焊接系统是引人注目的例子。

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　　日本在汽车工业、船舶制造、重型机械制造、建筑钢结构制造中已大量的装备了焊接机器人。近年日本已经报道施工现场焊接时应用了机器人。在一些大的工厂焊接生产已经组成了以焊接机器人为核心的自动化集成系统。例如；NKK在上世纪90年代初就在桥梁箱梁腹板、翼缘、隔板的生产线上配置了机器人26台，在造船生产线上配置了机器人10台，从而取得了巨大的经济效益。

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　　近几年，由于焊接动态过程实时控制能力的提高，三维CAD设计系统的实施，离线编程软件的应用，加上引入了一些智能控制方法，如；模糊逻辑、人工神经元网络等，这样可以预期远程控制的智能化焊接机器人集成系统在不远的将来就能实现。

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　　4.焊接生产过程管理信息化

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　　4.1概述

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　　我们对企业信息化应有一个全面的理解，广义地说，凡是利用电子信息技术于企业的生产、管理、办公和商务活动的都是企业信息化的一部分。因此，可以把制造业信息化大体分为5个层面，具体地说，(1)技术的信息化，主要指CAD、CAPP、CAE、CAM等为代表的信息化；(2)数据处理的信息化，就是使企业大量的生产、管理数据用计算机进行存储、共享、处理，分析；(3)管理和办公的信息化，要在上述基础上，最终完成企业的管理信息系统(MIS)；(4)企业生产、经营、管理一体化的信息化，是指将物流、资金流等信息资源集中管理起来，开发MRPⅡ(制造资源计划)系统、PDM(产品数据管理)系统等：(5)信息化从企业内部延伸到外部，如：利用网络平台实施供应链管理SCM系统、客户关系管理CRM系统等。由于企业本身和现代企业管理的理念不断发展，企业信息化也必然要不断地发展和进化。全面的企业信息化涉及面很广，投入资金和人力很多，因此风险也很大，在没有做好充分准备之前，通常只能采取渐进的过程。

　　我们这里的讨论只限于与焊接生产过程管理信息化相关的问题，不包括企业的全面信息化。

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　　4.2焊接生产过程管理信息化应用

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　　焊接生产过程管理信息化应用的有很多方面，下面仅举一些常见的例子。

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　　4.2.1弧焊工艺规程制定系统.

　　在焊接施工过程中焊接工艺规程是最重要的指导性文件。制定焊接工艺规程的依据是焊接工艺指导书(WPS)。凡没有进行过工艺评定时，工艺人员就要根据相应的标准和自己的经验提出焊接工艺评定委托书，简称PPQR。工艺评定合格后提出焊接工艺评定报告(PQR)。WPS是在PQR的基础上形成的。由此可见，制定一套焊接工艺规程文件要求严格，但过程繁琐，因此开发能够编制、检索焊接工艺规程文件的数据库软件系统十分必要。所以在20年前国外就开发了这种软件，例如；英国的Weldspec、丹麦的WELDplan等软件。国内在1990年前后清华大学和哈尔滨工业大学和企业合作也开发了类似的系统。由于焊接的标准种类繁多，如；美国的ASMEⅨ，AWS D1.1，API，欧洲的EN287/288等，在我国有关焊接工艺评定标准则有；JB 4708(钢制压力容器焊接工艺评定)，JB 4420(锅炉焊接工艺评定)，JB 6963(钢制件熔化焊接工艺评定)等，所以很难编制一个通用的弧焊工艺规程制定系统。如果要把相关标准中的规定和要求嵌入程序中，这就要求软件系统应该具有一定的“智能”功能，所以国内也把这种软件称为“弧焊工艺专家系统”。这类软件经过十多年的发展，国内外都已经几次改版升级，新版本增加了功能，提高了性能，除了在单机上运行的版本外，有的还发行了网络版。

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　　4.2.2焊接结构材料用量和焊材用量计算和统计系统

　　焊接结构材料用量和焊材用量计算和统计是每一个企业针对每一个产品都需要作的工作。过去有的企业往往采取根据经验进行粗估，在当前市场经济的情况下，如果对产品提不出比较准确的材料预算清单，几乎无法得到用户的订单。按照现代企业管理的要求，对产品中的焊接结构材料用量和焊材用量进行准确的计算，不是一件困难的事，但是如果一个产品是由上千个零件、数百条焊缝焊接而成，用手工计算起来既费时、费力，又非常枯燥繁琐，采用计算机进行计算并汇总就很方便了。

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　　编制这样一个程序并不复杂，但也存在一些问题。问题首先在于焊接结构中每一零件几何形状和尺寸、每一焊缝坡口几何形状和尺寸的数据来源。如果这个企业已经实施了MRPⅡ(制造资源计划)系统或PDM(产品数据管理)系统，以上所需的数据一般都可以从中提取。就目前企业信息化的水平来看，大多数企业不具备这个条件。如果企业已经应用了CAD系统，按说这些数据可以由CAD图中的明细表和标题栏中获得，但是企业的设计部门往往没有对明细表(BOM)和标题栏中数据输入提出明确的规范，因此要从CAD图中的明细表和标题栏直接取得所需的数据几乎没有可能。从长远来说可以通过对设计部门提出要求来解决，暂时只能采用建立“中间明细表”的方案来解决，也就是说把设计图纸上不规范、不完整的明细表，通过计算机程序改造为符合要求的“中间明细表”，这一明细表也可以作为将来实施CAPP(计算机辅助工艺编制系统)时的工艺BOM使用。焊接结构材料用量和焊材用量计算时要考虑材料利用率等工艺因数。计算完毕后，要按产品、按部件对不同牌号、不同规格的材料用量进行汇总，这都需要通过建立数据库来解决。

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