技工院校焊接专业数字化管理系统的开发与应用

黄强

摘 要：数字化已经成为装备制造业发展的新趋势，技工院校在为企业提供高技能人才的同时，也需要紧跟行业发展的步伐。本文主要介绍了焊接专业数字化管理系统的结构和功能，为培养适应未来发展的高技能人才提供思路和参考。

关键词：焊接专业 数字化管理 系统开发

焊接作为材料加工的重要手段，广泛应用于制造领域中，而数字化是装备制造产业信息化、柔性化的基础环节。将制造技术与网络技术、先进传感技术等相结合，建立包含焊接试验、焊接工艺制定、焊接教学管理、焊接质量监测、焊接设备管理、材料管理的数据库平台和网络信息管理系统，是焊接专业实现数字化和信息化提升乃至与智能制造接轨迈出至关重要的一步，也为技工院校培养适应企业未来发展的高素质高技能人才打下坚实的基础。

一、焊接专业数字化管理系统开发的背景

纵观技工院校焊接专业发展的历程，结合人社部对一体化教学的要求，大多数技工院校都在努力探索和实践“产教一体”的焊接专业人才培养模式，最终能实现学校工厂合一、教师师傅合一、教室车间合一、学生学徒合一、作品产品合一的教学模式。但学校要将企业文化、管理方式、质量要求、效益效率综合为教学内容，并让学员理解和实践尚存诸多困难和不足。因此改变传统的教学管理模式，引入数字化管理系统就成为较好的解决方案和必然途径。

笔者归纳职业院校所用的类似焊接系统的发展，经历了焊机联网版、焊机联网+工位监控版、数字化工位等版本，可以看出该系统的实用性、使用范围和数字化程度越来越高，但也反映出与企业实际脱节、教学应用少、过程控制欠缺等问题，这也促使我们开发出更好的系统应用于实践。

二、焊接专业数字化管理系统概述

数字化管理系统是基于信息技术的生产管理、工艺管理、质量管理、物流管理、材料管理、教学管理的平台，是数字化焊接设备、信息技术、网络技术、传感技术等先进技术的结合，使操作者（学习者）、管理者（教师）、生产任务（学习任务）、生产过程（学习过程）和设备不再是一个孤立的焊接单元，而是整个数字化管理系统的一部分，多者的结合，实现了对焊接品质、效率、成本和教学质量的透明化和量化管理。系统开发的关键技术在于对焊接生产特点的充分了解，是焊接生产过程有用信息的可靠采集、分析、应用、归档、存储、反馈等的综合体现。

三、焊接专业数字化管理系统的结构

1.基础结构

一是软件结构。采用客户端/服务器（C/S）结构的软件结构形式，如图1所示。

二是联网方式。可以采用有线、无线、U盘等方式进行数据传输，并实现手机、电脑、平板等硬件端和微信、网页等软件端的实时管理和查询。

2.系统模块和框架

在焊接系统日益完善的基础上，我们通过市场了解、企业调研、专家访问、开发研讨和思路创新，在焊接管理系统1.0上主要体现系统管理、工艺管理、材料管理、设备管理、质量控制、教学管理和人员管理等七大模块（图2），并在系统的延续性和扩展性上持续更新，使之同样能在企业车间运行，并一定程度上超前于大多数企业的实际管理水平。

四、焊接专业数字化管理系统的功能

本系统针对不同的模块覆盖不同的功能，且模块间信息相互交叉读取和协助，实现多功能、多任务和全方位的管理功能。

1.管理系统涵盖的基本功能

系统应该满足的基本功能包括不同操作人员的管理和授权、焊前预加工及工艺管理、焊接材料的出入库管理、焊接过程中的质量控制与管理、焊后检测、焊接数据归档及信息追溯、焊接教学和成绩管理和设备管理等內容。

2.具体功能介绍

首先是操作者的管理与授权。系统为相关的操作人员发放各自唯一的、功能相匹配的用户名和密码，按照工作内容给予使用权限，自动记录使用情况和教学情况，并跟踪其工作轨迹，在非安全或跨区域进行提示。

其次是焊前预加工及工艺管理。系统可以管理产品或作品的相关信息，辅以专家工艺系统，可以按规范格式生成工艺报告和按需分配任务，参数提前进入规定设备并提示，实现企业生产规范自动管理和人性化管理相结合。

再次是焊接材料的出入库管理。系统对不同材料建立信息库，分配唯一的材料编码，辅以扫描设备，实现材料的精准管理和提示，并生成材料使用报告，减少浪费和损坏，提高操纵者的效益意识。

还有焊接过程中的质量控制和追溯。包括：系统中的设备借助传感技术，在焊接过程中自动地做出一些避免缺陷、提高效率的响应；系统发现焊接参数、设备运行状况等超出允许范围，自动报警或停机，并将报警信息反馈给系统；按照需求增加实时跟踪、热成像等功能，实现操作过程的可视化、数据化跟踪并提示；对焊接全过程的工艺参数、宏观微观视频、周围环境条件进行记录并存储，保证一旦出现产品质量问题能够实现全生产过程追溯，判断问题产生的原因，为后续质量改善提供保证。

之后是焊后检测管理。系统借助传感技术对焊接完成的焊缝按照质量要求进行外观成形快速检测，对进行X光、超声波探伤等检测记录结果进行自动分析。

还有就是焊接教学管理。在教学过程中，针对任一学员都进行精细化和个性化管理，不同学员训练的进度和成绩单独存储；在实习过程中，针对不同课题、不同进度进行语音讲解和操作提示；按照学习内容进行针对性考核，并生成学习报告和成绩单，且教学进度和成绩可以通过各种客户端进行查询。

最后是设备管理。记录每台设备的编号、安装位置、安全区域、责任人、采购时间、累计操作时间、使用率、实施保养提示等信息，并形成设备工作报告。

五、小结

时下，随着大数据、“互联网+”、“工业4.0”和“中国制造2025”等社会经济的发展变化，信息技术、网络技术、传感技术、过程控制等技术手段的更新、推广、应用逐步加快，企业现代化生产要求技工院校高技能人才培养必将进入数字化、精细化、高效化的发展轨道，笔者希望拙文能对技工院校焊接专业的同仁们在数字化管理系统的开发上提供思路和参考，为高技能人才创新培养提供技术支持。

参考文献：

[1] 蔡东红，王旭光，杨旭东等.数字化焊接车间的技术基础与结构[J].电焊机，2012（42）.

[2] 刘金龙，李江，李海泉等.基于焊接制造协同管理的信息化平台[J].金属加工（热加工），2016（16）.

[3] 苏宪东.焊接数据的网络监控[J].电焊机，2011（41）.

（作者单位：长治技师学院）