基于TRIBON的焊接信息管理系统开发_盛春明.pdf

第 31 卷 第 3 期2023 年 3 月Vol.31 No.3Mar.,2023船 舶 物 资 与 市 场 MARINE EQUIPMENT/MATERIALS&MARKETING0 引言TRIBON 在船舶领域有着非常成熟的应用经验，其相关功能在船舶制造过程中发挥着重要作用。其不单单能够支持船体、机电以及涂装等相关专业工作内容的开展，同时还能够针对焊接操作专业完成焊接计划工作模块的开发任务。基于 TRIBON 所开发的焊接计划工作模块能够支持焊接接缝自动生成，实现焊接数据报表的创建与编辑在内的一系列功能。但基于 TRIBON 的焊接计划工作模块，无法完全处理与解决船舶制造企业在焊接操作期间面临的一系列问题，软件在实际应用中面临着一定的不足，应当通过改进 TRIBON 现有功能的方式，形成更具专业性与针对性的焊接信息管理系统。1 焊接信息管理系统功能分析受人力成本及原材料价格的上涨，同时新船价格走低等多方面因素的共同作用与干预，船舶制造产业在我国的规模以及发展速度均相对滞后。目前，船舶制造企业面临的问题是，如何通过对船舶制造模式的创新以及对一系列现代化制造技术的综合应用，促进船舶制造向着精益化方向发展，同时促进船舶制造企业整体竞争实力的提升。焊接作为船舶制造中非常关键的技术之一，成本占船舶建造总成本的 10%50%，且焊接阶段的工艺质量水平会直接对船舶整体建造周期与建造质量产生基于TRIBON的焊接信息管理系统开发盛春明（黄海造船有限公司，山东 威海 264309）摘 要：本文基于当前船舶制造企业制造模式存在的实际问题，立足于传统生产设计流程，提出对焊接工艺流程进行合理改进的计划与方案。在 TRIBON 软件支持下，对焊接信息管理系统的相关功能模块进行分析，围绕基于 TRIBON 的焊接信息管理系统进行开发。对焊接信息管理系统功能进行初步分析，并对其现有三维视图进行编辑，开发焊接信息管理系统相关功能，基于焊接信息管理系统模块设计方案，对焊接信息管理系统的应用功能进行阐述，克服软件自身焊接计划模块存在的缺陷，为船舶制造企业制造工艺的数字化以及管理精细化奠定了可靠基础并提供了理论支持。关键词：TRIBON；焊接；信息管理系统中图分类号：U671.8 文献标识码：A DOI:10.19727/ki.cbwzysc.2023.03.028引用格式 盛春明.基于 TRIBON 的焊接信息管理系统开发 J.船舶物资与市场,2023,31(3):90-92.收稿日期：2022-11-15 作者简介：盛春明（1981-），男，本科，工程师，研究方向为轮机工程和船舶二次开发。影响。以往的设计模式下，船舶制造厂商对焊接计划的落实不够完善，大部分情况下通过分段重量对最终耗材进行计算，无法对每一阶段焊接材料进行分类统计，且涉及到船舶焊接技术的精细化研究内容还相对较少。从这一角度上来说，新型高效焊接技术的推广应用有着非常重要的现实价值，其对控制船舶制造成本，缩短建设周期有着重要的意义1-5。基于 3D 模型重构功能，可以实现船体模型以及焊接模型的再现，并面向有关焊接参数的编辑提供技术支持。用户在将相关参数保存至系统后，能够为信息编辑与原始装配信息的应用提供重要参考，考虑船舶制造产业发展实际，在实际运行中设置相应的焊接物料定额参数以及焊接工时定额参数。需要注意的是，焊接施工期间，受多种因素影响以及现场实际情况复杂性的感染，实际消耗信息与派工单信息会出现一定的差异，现场焊接作业人员必须收集实际操作过程中的耗用参数，在系统中进行登记与记录，基于系统生成相对应的信息反馈报表。同时，以焊接工艺相关参数所构成的数据库为依据，记录船舶制造焊接工艺现场施工结束后的反馈信息参数，通过对比系统计算理论消耗与现场施工实际消耗参数的方式，形成估算误差，后续下一阶段焊接物料定额以及工时定额计算过程中可以以该估算误差作为修正系数。在实际数据伴随焊接工艺进行不断累加的过程中，提高数据库所生成误差估算参数的精确性与可靠性，同时还第 3 期 91 能够使系统自动计算的人力消耗参数以及材料消耗参数更为精确，这对于焊接信息管理系统整体性能的提升非常重要。2 开发编辑三维视图发挥系统所提供的图像保存功能，解析代码文件并进行针对性处理。以板块以及加强筋焊接作业为例，对系统所对应的焊缝信息代码导出情况进行分析，以weldwd_joint 提示该条焊接接缝，weld 代表焊接过程中该焊缝所需对应的焊接信息。生成有针对焊缝#70而言，所需要的#71 焊缝以及#72 焊缝。通过编码合理处理的方式，提示该焊缝所对应的具体方向与轮廓信息。按照此种方式，经程序对相关焊缝信息进行读取。以此为基础，基于对所导出疏忽文件的解析，在 C#语言编程辅助下对接口文件进行读取，并通过搭载 CAD 二次开发平台的方式，面向 CAD 平台进行图形重塑处理，以此种方式支持对船体模型以及焊缝模型的重构操作。3 焊接信息系管理系统模块设计针对面向 TRIBON 的焊接信息管理系统主要功能进行设计，按表现层、逻辑层以及数据层为原则对相关主体功能进行分解。考虑设计原理的复杂程度，通过 3D模型重建的方式对功能目标进行重构。1）3D 模型重构功能目标。对 TRIBON 导出文件转化的中性文件进行读取；基于 CAD 通用平台对船体结构模型进行重构；基于 CAD 平台实现对船舶焊接模型的重构。2）重构功能事件流。通过点击“导入焊缝信息”的方式，对焊缝信息模型所对应相关中性文件进行选取；面向 TRIBON 焊缝信息管理系统进行安全性检查，评估导入格式的合法性；在表现层中基于函数关系面向逻辑层发出数据导入指令；表现层指令传递至逻辑层，并通过函数关系调用标准焊缝信息；标准焊缝信息面向逻辑层返回焊缝数据表集；逻辑层对焊缝数据表集进行接收，经函数对几何模型类进行调用，支持实现对焊缝模型的重构；完成模型重构，并经表现层反馈信号告知用户重构是否成功6-9。4 焊接信息管理系统特点焊接信息管理系统自上至下分为 4 个层次，分别为设备与传感器层、控制层、数据传输层以及信息管理层。在设备与传感器层中配备自动化焊接设备、现场传感器、以及手工焊接设备等。该层通过提供数据通信接口以及可编程控制器的方式，面向设备与网络层搭载数据沟通载体。数据传输的形式多样，包括无线传输、USB 传输以及以太网传输等。在整个焊接信息管理系统的运行过程中，系统具备以下几个方面的特点：首先，系统对多种数据传输方式有良好的支持作用。作为当前应用最为广泛的网络通信传输方式，无线 WiFi 技术以及以太网技术凭借带宽高、兼容性好以及部署简单等一系列优势得到广泛应用。在焊接信息管理系统中可以依赖于用户已有网络搭建焊接设备至机房的通信系统，网络设备配置以交换机以及无线路由器为主。与传统意义上的专用工业总线模块以及无线传输模块进行对比，用户无须经过培训即可对系统进行日常操作与维护，且系统网络故障用户可以自行解决，对维护系统运行稳定性与长期性优势有重要意义。同时，对于焊接生产作业现场无网络通信支持的条件下，可以通过 U 盘模式解决因联网不变而造成的焊接过程数据显示不及时问题。其次，在焊接信息化生产过程中，如何将焊接参数、焊接设备、操作人员、焊缝编号进行全局管控是一个必然要面临的问题，焊接信息管理系统为用户提供了多种信息录入方式，包括插拔式 IC 卡、条码扫描、感应式刷卡及终端机录入等，根据不同行业用户的企业自身条件，为用户推荐最适合其推广的一套工艺、设备、人员及焊缝的管理方法，实现焊接数据的多维度统计与分析。再次，焊接信息管理系统支持气体、焊件温度及变形量等数据的采集。在自动化焊接领域，用户对焊接过程的气体、工件温度及变形量等参数比较关心，通过加装数字化气体流量计、温度传感器、激光测距传感器等，将焊接过程中的实时气体流量、工件温度、工件变形量进行实时测量与记录。这些因素对焊接质量的影响比较重要，焊接信息管理系统能够在这方面为用户带来可靠的数据支撑，有效保障了焊接质量。5 焊接信息管理系统应用以某船体双层底分段为例，将船体与焊缝模型导入基于 TRIBON 的焊接信息管理系统中，确保焊缝拓补至船体模型上，形成如图 1 所示的船体分段模型。基于 TRIBON 的焊接信息管理系统面向设计人员提供了焊接接缝信息编辑功能，避免了传统模式下仅能够针对单一焊缝进行定义的局限性。在将该系统与 CAD平台交互开发与应用的过程当中，焊缝信息导入环节中每一条焊接接缝会被标识形成 CAD 平台的“块”，并在 SQL 数据库中保存。同时，系统支持在对用户所需要标识的焊缝进行寻找时对 ID 号的应用，并支持对焊缝编号的修改以及保存等一系列处理。搜寻数据可以在数据盛春明：基于TRIBON 的焊接信息管理系统开发船舶物资与市场第 31 卷 第 3 期 92 库中加以记录与备份，以满足焊缝编辑操作与数据库信息的同步功能。设计人员可以基于信息管理系统所提供的三维图形功能，直接对希望进行编辑的多条焊接接缝进行勾选处理，并同步支持对相关焊缝信息的修改与调整9-12。除此以外，整个系统平台还支持对焊接工时的定额操作。以 TRIBON 数据库为基础，对焊接装配信息以及系统焊缝属性信息进行收集，支持定额计算与处理。在此过程当中，焊接工时以及焊接物料的计算需要以以下两个方面的数据为依据进行处理，一方面是基于系统装配定义的信息数据，另一方面是以 TRIBON 数据库经验公式为基础所得到焊材利用率或修正系数计算得到。以船舶工程常见 Y 型坡口为例，在对焊材物料定额以及工时定额进行计算时，可采取方式如下：焊接材料物料定额受焊材密度、坡口截面积以及焊缝长度等一系列因素的影响，焊材重量可以由“焊材密度 坡口截面积 焊缝长度 焊材利用率”的方式计算得到。在此基础之上，工时定额的计算需要参考包括焊接速度、焊缝程度等在内的一系列参数，如下式：工时定额（坡口横截面积 焊缝长度）/（焊接速度 焊丝截面积 焊丝熔敷率）工时修正系数。系统还可通过生成派工单的方式，汇总得到与焊接相关的反馈信息报表。在派工单生成环节中，工作人员根据经验数据形成焊接工时定额，并面向焊接作业现场人员进行派发，为工作安排提供指导。在生成报表的过程中，相关数据自动储存至数据库内，系统自动进行全新分析，生成与之相对应的经验参考系数，并作为后续船舶制造焊接工序的定额标准与依据。6 结语本研究考虑船舶制造的实际情况与需求，针对TRIBON进行二次开发的优化，面向焊接操作工艺构建有良好适应性的信息管理系统，围绕焊缝信息代码展开编辑与处理，基于 CAD 系统实现焊接接缝的可视化操作，重构船体以及焊缝模型。同时，基于 TRIBON 的焊缝信息管理系统能够通过生成派工单的方式，将现场操作期间所生成的焊接工艺参数信息集中保管至数据库内，并由焊接操作系统自动对实际消耗进行预估，以促进焊接工艺的改进与优化，促进焊接工作效率的提升，值得引起业内人士的关注与重视。参考文献：1 陈华斌,陈善本.复杂场景下的焊接智能制造中的信息感知与控制方法 J.金属学报,2022,58(4):541-550.2 邓钢,马志,陈伟光,等.多源信息驱动的焊接典型缺陷在线智能识别 J.焊接,2021(12):53-59.3 春兰,包晓艳,洪海涛,等.基于小波频带能的脉冲 VPPA焊接熔透特征信息提取 J.机床与液压,2022,50(13):54-58.4 刘亚良,孙屹博,邹丽,等.基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳寿命分析方法 J.焊接学报,2018,39(4):67-72.5 张强,樊志鹏,王伟譞.基于 ERP 信息管理的智能化焊接生产线物料配送控制系统设计J.现代工业经济和信息化,2022,12(2):41-42+45.6 周灿丰,王龙.遥操作焊接机器人焊接信息采集系统研究 J.焊接,2018(7):1-6.7 袁桂琦,姚屏,龚永康,等.机器人焊接工作站多源信息采集分析系统研发 J.机械制造文摘（焊接分册）,2018(3):15-20.8 杜亮,关凯楠,张禹,等.基于 CBR-RBR 模型的焊接工程信息一体化研究 J.焊接技术,