基于云智能焊接管控的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計

潘培松

摘 ?要：隨著我國信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的生產(chǎn)模式都發(fā)生了翻天覆地的變化，在焊接領(lǐng)域中也不例外。特別是大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)投入應用以后，云智能焊接管控系統(tǒng)則開始發(fā)揮較好的作用，能夠結(jié)合實際工況靈活控制電流、速度、氣壓等各類參數(shù)信息，促進了我國焊接體系邁向智能化。文章先闡述了云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計的必要性，接著從多個層面探討了云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計內(nèi)容，分析了整個系統(tǒng)設計的各項細節(jié)內(nèi)容，有助于云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在我國各個企業(yè)中的廣泛應用。

關(guān)鍵詞：云智能焊接;大數(shù)據(jù)分析;系統(tǒng)設計;焊接制造

中圖分類號：TP311.1 ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）35-0072-02

Abstract： With the continuous development of information technology in China， earth-shaking changes have taken place in the production mode of various industries， and there is no exception in the field of welding. In particular， after big data relevant technology was put into use， the cloud intelligent welding management and control system began to play a better role， and was able to flexibly control all kinds of parameter information， such as current， speed， air pressure， and so on， in combination with the actual working conditions. It promotes the welding system of our country to move towards intelligence. This paper first expounds the necessity of the design of cloud intelligent welding management and control big data analysis system， then discusses the design content of cloud intelligent welding management and control big data analysis system from many aspects， and analyzes the details of the whole system design. It is helpful to the wide application of cloud intelligent welding management and control big data analysis system in various enterprises in our country.

Keywords： cloud intelligent welding; big data analysis; system design; welding manufacturing

焊接活動本身就是一項非常復雜的冶金過程，需要充分關(guān)注整個過程中的各個參數(shù)，才能夠保證最終的焊接質(zhì)量。在以前人工焊接模式中，需要焊接人員具有較高的經(jīng)驗，同時各個焊接人員也要具有較強的現(xiàn)場穩(wěn)定性，才能夠保證焊接品質(zhì)。而在當前云計算、大數(shù)據(jù)等各類技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，焊接領(lǐng)域如果能夠全面貫徹物聯(lián)網(wǎng)體系，那么就能夠有效發(fā)揮云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的作用，最終也就能夠逐步實現(xiàn)焊接過程的智能化與自動化。在這種情況下，就有必要深入全面分析云智能焊接管控的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計內(nèi)容以及實現(xiàn)路徑。

1 云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計的必要性

在當前我國工業(yè)體系中，焊接技術(shù)是非常重要的，焊接工藝的最終質(zhì)量往往會直接影響產(chǎn)品品質(zhì)。在傳統(tǒng)焊接模式中，整個焊接過程會受到多種因素的影響。對于焊接人員來說，即便能夠保證各項焊接參數(shù)完全正確，也很難實現(xiàn)預計的焊接質(zhì)量。不僅如此，大部分焊接人員在進行焊接操作的時候，都很難及時發(fā)現(xiàn)各類焊接缺陷，總是在焊接完成以后才能夠得知各類焊接問題，不僅不利于焊接質(zhì)量的保證，同時也影響了最終的焊接效率。而在當前大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)開始廣泛應用的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)焊接模式迎來了變革發(fā)展的可能。對于社會企業(yè)來說，如果能夠使用物聯(lián)網(wǎng)體系來聯(lián)動大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，那么就能夠串聯(lián)焊接過程中的各個參數(shù)信息，最終形成云智能焊接管控系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)來實現(xiàn)焊接工藝參數(shù)與質(zhì)量品質(zhì)的控制。在引入這項技術(shù)以后，整個體系還能夠針對海量焊接數(shù)據(jù)信息進行網(wǎng)絡化分析。而各個焊接操作人員和管理人員則能夠通過移動端便捷查詢各類數(shù)據(jù)分析的最終結(jié)果，能夠顯著提高焊接的質(zhì)量。

2 云智能焊接管控大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設計內(nèi)容

2.1 整體架構(gòu)設計分析

在焊接活動進行的過程中，會產(chǎn)生非常多的數(shù)據(jù)信息，主要有耗材信息、焊縫信息等。這些信息相互之間通常都有一定的聯(lián)系，并且部分信息本身就含有較大的價值。在這種情況下，如果能夠設計一款智能管理系統(tǒng)，那么就可以實現(xiàn)對各類信息的統(tǒng)一管理，同時也能夠充分發(fā)揮各類數(shù)據(jù)信息的價值。結(jié)合當前國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究進度以及各行業(yè)在這方面的應用現(xiàn)狀，這里可以考慮設計一款基于Labview平臺焊接參數(shù)檢測系統(tǒng)，同時融入大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)形成一套云智能焊接管控系統(tǒng)。在本次系統(tǒng)設計過程中，整體架構(gòu)主要分為三層。

第一層，感知層。這一模塊主要是對現(xiàn)場設備進行信息化改革，能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互的基本功能。對于各個設備來說，應該至少能夠附加一些信息采集的工具，同時使用嵌入式的模式融入到設備中。這樣以后，整套系統(tǒng)就可以通過這些設備上的信息采集工具，實現(xiàn)遠程信息采集工作。除此之外，感知層模塊還要實現(xiàn)對焊接電源狀態(tài)的實時監(jiān)控，能夠及時傳遞焊接電壓電流的實時信息，同時還要接受終端對于這些信息的確認，保證整個焊接過程的順利進行。第二層，網(wǎng)絡層。這一模塊主要是提供各類數(shù)據(jù)信息傳播的通道與接口，最終能夠通過無線或有線的方式，將焊接數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綄W(wǎng)絡設備當中，接著通過網(wǎng)絡渠道傳送到云端。這樣以后，其他人員就可以通過智能手機、平板電腦等終端設備跟云端相連，實現(xiàn)焊接數(shù)據(jù)信息共享的功能，提高這些焊接數(shù)據(jù)信息的應用成效。第三層，應用層。這一模塊主要是對各類焊接數(shù)據(jù)信息的全面處理，因此整個模塊通常都會設計在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)體系中，跟企業(yè)內(nèi)部的各個終端實現(xiàn)連接。而企業(yè)內(nèi)部人員則可以根據(jù)自身不同的權(quán)限享受不同規(guī)格的功能，在保證焊接數(shù)據(jù)信息具有一定保密性的同時，也可以進一步提高云智能焊接管控的規(guī)范性與完備性。

2.2 功能模塊的設計與實現(xiàn)

（1）物理層設計。在云智能焊接管控系統(tǒng)的物理層設計過程中，大部分焊機都需要通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息傳輸，同時還要具有各類焊接數(shù)據(jù)信息采集的功能。因此每一臺焊機上都應該設置觸摸屏參數(shù)調(diào)節(jié)模塊，以及焊接數(shù)據(jù)信息采集模塊。不僅如此，在焊機工作場景中，還需要設置額外的監(jiān)控設備，能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接作業(yè)過程的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷以及其他問題。從這個角度來看，整個云智能焊接管控系統(tǒng)的物理層設計內(nèi)容應該至少包括計算機中心、監(jiān)控設備、信息采集傳感器、觸摸屏參數(shù)調(diào)整設備等內(nèi)容，完成基礎(chǔ)的信息采集與傳播等功能。（2）操作層設計。云智能焊接管控系統(tǒng)也應該設計專項的操作系統(tǒng)，并且操作層的設計還應該滿足我國工業(yè)智能制造標準，同時還要在計算機、平板電腦、智能手機等多個終端上都有較強的兼容性。除了自身運行所必備的各類功能以外，操作系統(tǒng)最好設計完善的故障自診斷功能，能夠自主解決可能遇到的各類故障內(nèi)容。在操作控制模塊中，整個系統(tǒng)至少應該擁有焊接電流、電壓、速度、小車行走等各類功能，同時還要融入專家經(jīng)驗模塊，提高整套操作系統(tǒng)的智能化與自動化。在發(fā)現(xiàn)焊接問題的時候，操作層設計系統(tǒng)還應該及時發(fā)出預警信息，最終也就能夠快速處理各類故障。（3）數(shù)據(jù)庫設計。云智能焊接管控系統(tǒng)還需要專項數(shù)據(jù)庫的支撐，才能夠更好發(fā)揮各類焊接數(shù)據(jù)的價值。相關(guān)人員可以考慮使用MySQL數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫的設計過程中，不僅僅要完成各類焊接數(shù)據(jù)的分項儲存與管理，同時還要做好數(shù)據(jù)接口的優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫跟web services、Oracle等接口較好的對接。在具體焊接數(shù)據(jù)信息儲存方面，主要可以分為四個類型，即焊接工藝參數(shù)信息、焊縫信息、耗材信息和人員信息。除了這些基本信息的實時儲存與及時變更以外，數(shù)據(jù)庫還要嘗試構(gòu)建焊接生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)流，并同步各個焊接實時數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)每一個焊縫的全過程數(shù)據(jù)鏈，最終形成對每一條焊縫的閉環(huán)質(zhì)量控制。

2.3 項目設計細節(jié)

（1）設計方案規(guī)劃。在云智能焊接管控系統(tǒng)設計過程中，應該將各類焊接工藝參數(shù)、焊接使用到的設備、焊接人員信息等各類數(shù)據(jù)內(nèi)容都直接歸入到大數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)中去，同時還要完成各類細節(jié)功能模塊的設計工作。具體來講，焊接部門應該先對各個焊機進行編號，同時還要根據(jù)焊接車間的具體工作任務以及不同焊接班組的實際工作情況完成網(wǎng)絡化管理與配置。接著焊接部門就可以針對不同的焊接班組發(fā)放相關(guān)焊接任務，同時完成焊接工藝的規(guī)范化管理和閉環(huán)質(zhì)量控制。在整套方案細節(jié)設計的過程中，需要企業(yè)設計部分對焊縫外觀與質(zhì)量進行分析，同時還要注意搜集質(zhì)檢部門對焊接產(chǎn)品的質(zhì)量檢查信息，最終匯總這些部門關(guān)于焊接的海量數(shù)據(jù)源，并能夠在經(jīng)過必要數(shù)據(jù)整合與統(tǒng)一標準處理以后，放置在數(shù)據(jù)庫中。接下來，云智能焊接管控系統(tǒng)就能夠使用大數(shù)據(jù)技術(shù)模塊，對這些海量數(shù)據(jù)信息進行全面的分析，并能夠建立專項的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時還要構(gòu)建異構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型。通過這個模型，就可以較好消除不同數(shù)據(jù)之間可能出現(xiàn)的沖突，完成差異化數(shù)據(jù)信息的有效集成，提取有價值的焊接數(shù)據(jù)信息。特別是焊機在運作過程中，會不斷產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)信息。比如如果焊機采集信息間隔為1s，那么二百臺焊機一天就會產(chǎn)生上百萬條信息，而一個月就會產(chǎn)生上億條信息。因此在方案設計的時候，還應該結(jié)合企業(yè)的實際情況來實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的儲存與回溯，保證整套系統(tǒng)的性能。（2）各類技術(shù)的應用。在云智能焊接管控系統(tǒng)設計的過程中，還應該融入一些必要的技術(shù)，其主要包括兩個方面。第一，焊接參數(shù)預設技術(shù)。即各個企業(yè)應該能夠結(jié)合焊接工藝標準和內(nèi)部焊接任務，完成各類焊接參數(shù)的預設工作，保證整個系統(tǒng)能夠自動檢測焊接過程的實時參數(shù)，提高焊接質(zhì)量。第二，中間件技術(shù)。這套技術(shù)的使用能夠更好實現(xiàn)各類信息通信的成效，使得信息傳播具有更強的可靠性，有利于各類系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

2.4 設計方案的應用效果

在系統(tǒng)應用的過程中，使用了B/S網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，同時整套系統(tǒng)只需要在服務器中安裝對應軟件，其他訪問系統(tǒng)則不需要進行安裝活動，只需要通過瀏覽器訪問即可。本次所使用的MySQL數(shù)據(jù)庫也進行了一定的優(yōu)化，基本形成了焊接活動全過程的信息數(shù)據(jù)鏈，同時也可以實現(xiàn)對焊接過程的分級管理與集中管控，并且也可以對焊接活動進行實施監(jiān)督，有效保證了焊接質(zhì)量，提高了焊接的智能化與自動化。

3 結(jié)束語

綜合來看，本次設計的云智能焊接管控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的綜合處理，同時還可以直接優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)焊接活動的全過程統(tǒng)一管理。不僅如此，這套系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接過程質(zhì)量的客觀評價，具有較高的可靠性。因此對于各個焊接人員來說，在后續(xù)時間里應該不斷提高自身對于云智能焊接管控體系的認識，同時還要積極搜集相關(guān)資料以及其他企業(yè)的成功應用案例經(jīng)驗。這樣以后，當云智能焊接管控體系在企業(yè)內(nèi)部全面推廣應用的時候，整套系統(tǒng)所受到的阻礙就能夠顯著降低，同時也可以發(fā)揮更好的價值與作用。

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