船舶焊接工程管理系统分析与研究

引言：船舶建造期间船体结构与各部分焊接的工作量较大，实际焊接工艺需要按照材质与部位等因素进行调整，其中手工焊接工作量占比较高，人工焊接水平存在差异，因此有必要加强对焊接工程的科学管理，在系统制定的同一标准要求进行焊接操作，实现对船舶焊接质量的全方位管控。

1 系统需求分析

1.1 系统设计目标

在焊接工程管理环节，选择适宜的软件系统将有利于提高焊接效率，保障焊接质量，目前市面上常用到的软件有泛普、Laserfiche 与 Agile，这些软件凭借着自身优秀的功能与广泛的应用成为工程管理的首选。以数字化为前提的焊接工程管理系统的集成应用是现阶段船舶焊接管理的重要发展趋势，经过不同软件的高效集成促进文档管理的规范化和焊接工艺的自动化，以及焊接任务的智能化，使各项参数被系统自动化采集处理，全方位提高了焊接效率。总的来讲，焊接管理是一项具有较强综合性和系统性的工程管理体系，涉及了工艺优化、质量管理、物料消耗控制等多部分内容。系统的设计需要以加强焊接物量和工时管理为目标，将信息反馈给技术人员，为焊接项目的开展奠定基础。

1.2 系统构建原则

依靠工程管理系统提升焊接工作效率，加强对物量的有序安排，全方位保障焊接质量，使工程能够严格按照计划实施，促进工程管理朝着精细化、智能化的方向发展。为进一步完善工程规划，系统的构建应遵循以下基本原则：（1）统一性原则，即工程领导、系统规划、实施标准达到统一性，保障工程按部就班的实施。（2）先进性原则，加强对计算机、信息技术的应用，提高系统运行效率。（3）可靠性原则，要求焊接工程管理系统在运行期间必须达到稳定与可靠的目标，及时发现超负荷现象，防止系统数据丢失，发挥系统运行对工程管理的指导性作用。（4）实用性原则，即最大程度上满足工程管理需要，支持计算机内数据共享，便于系统对存在各处的数据调用管理，同时为用户提供直观简洁的界面，方便用户进行系统操作。（5）开放性原则，要求系统具有灵活且开放的结构体系，支持数据库内数据的移动管理。（6）可扩展性原则，系统在构建必须考虑未来业务发展需求，随着焊接业务量的增加，以及焊材种类的变化，要求系统软硬件设施必须具有一定扩展性。（7）安全性原则，要求系统必须加强对数据的保护管理，兼顾数据及时传递，提高系统对风险的抵御能力[1]。

1.3 系统功能需求

首先，工程设置需求。创建船舶焊接管理系统，这是提升焊接项目施工效率的有效工具，可以为使用者提供详细的项目实施计划，以便工程管理人员进行实时任务追踪，加强对工程成本的有效控制加强工程质量管理，实现船舶产品质量的显著提升。其中，船舶产品分解结构中涵盖分段分解、区域分解、系统分解等结构，系统中存在海量焊缝信息，这些信息均是从Tribon 中提取得到的，且系统工程设置也是以此为前提制定装配计划。针对特定的焊接要求，比如电阻焊模拟与优化，系统可以为施工人员提供专业化解决方案，创设微观组织结构、力场、电场与热场于一体的有限元分析软件，将软件用于船舶领域，通过对焊接电阻焊过程的模拟，为施工人员提供帮助。

其次，焊接物量管理需求。系统强调对物量的质量管理，为企业提供质量管理服务，用户根据软件确立系统质量管理体系，通过质量检查与记录优化物量管理流程，实现对物量数据的分析统计，依据工程现场的反馈进行数据优化从而达到物量管理要求。

最后，焊接工时管理需求。将物量与工时统计结合在一起，确定二者之间的关系，根据现场实测数据，分析系统在运行期间面临的数据采集和准确性问题。由于企业在船舶制造期间会对部分工程外包，人员流动性较大，所以期间需根据各个阶段做好焊接工时的记录与管理。

2 系统设计

2.1 系统总体设计

以系统架构作为总体设计的关键，明确系统设计层次，优化系统框架，如图1 所示。基于服务架构技术，系统采用SQL Server 中心数据库和C/S 多层结构体系，完成对系统的整体部署。

在系统总体框架中，IT 硬件层主要为系统提供数据库存储、硬件服务器和网络结构服务。数据库层采用MySQL 数据库，应用层为用户提供 Tribon 数据抽取、焊缝和物量统计、数据分析报表、理论与实际数据分析等服务。系统展示层具有工程管理、数据统计、物量和工时定义、数据反馈等功能[2]。

2.2 系统功能设计

图2 为系统模块设计情况，根据不同模块进行功能详细设计。关于系统各功能的设计要点如下：（1）系统设置。随着焊接工程项目规模的扩大，以及船舶工程焊接具有明显的复杂性，加强对焊接工程的高效管理至关重要，系统将会针对不同人员进行用户权限管理，提高系统运行的安全性与稳定性。

（2）系统默认参数设置。船舶焊接参数是固定的，管理人员可以提前编辑参数信息，将焊接方法和工位等数据录入系统，再通过系统的增加、删减与修改功能及时调整参数设置。

（3）系统焊接班组人员设置，对焊接人员基本信息、人数、工人等级等信息变动情况进行录入与删减调整，保障系统内人员数量符合实际变动情况。

（4）系统焊材定额设置，通过对数据分流技术的应用，完成焊接种类、姿态、设备与阶段几方面的物量信息统计，加强对现场的科学指导，根据船体焊接工程进行物量科学管理，支持系统根据工位情况统计信息，为企业成本控制提供科学参考依据。

（5）焊缝分类设置，依据船体组立划分小组，并按照相应的焊接姿态和长度详细划分。

（6）焊缝信息模块，焊接信息会显示在界面中，方便操作人员调用数据。

（7）焊接工时管理，根据焊接时间与质量管理要求计算标准工时，同时兼顾生产效率和季节因素造成的影响。

（8）天气情况查询，外界天气条件是影响焊接工时的重要因素，将天气预报中的当日天气情况显示在系统界面中，以便操作人员进一步完成数据设计。

（9）派工单管理。以任务包分解为基础，根据业务情况详细划分，单独的派工单从属于相应任务包，将任务包分配到不同作业区，结合工时情况进行该任务包实施所需的具体工时。

（10）反馈模块。对焊接物量与工时进行测量分析时，统计得到物量和工时的关系，系统可自动调整修正系数，再对数据库内的误差及时更改，当焊接工艺与设备做出改动时，系统内部数据也会刚正，同时系统数据库更新，确保其与当前用到的焊接工法相吻合[3]。

2.3 系统数据库设计

采用 Microsoft SQL Server 2005 软件建立数据库，其中 SQL 指的是结构化查询语言，以确立数据库间关联为目的，要求 SQL 是数据库标准语言，在系统运行期间起到更新与抽取数据的作用。

系统中的数据来源于Tribon 软件，这是专用于船舶设计与制造的软件，其中的 Assembly Planning模块为系统提供船体装配功能，并以此为基础，Weld Planning 模块能够对装配件展开焊接研究，模块内拥有焊缝数据，详细记载了“焊缝名称”、“连接处名称”、“焊接数据表格”、“焊接层数”、“焊接长度”等信息。将系统用于船舶焊接生产中，设计人员在系统内录入焊接信息，随后管理人员录入焊接默认值，系统支持多个用户的同时访问，为防止用户间出现操作冲突，系统设置了用户权限和相应数据库dbo.UserInfo，以此方便用户安全访问[4]。

3 系统功能实现

信息化时代背景下，企业对在建的船舶项目信息化管理提出了更加详细的要求，由于项目往往需要跨地区、跨部门展开，信息管理难度普遍较大，焊接工程作为整个项目的重要组成部分，有必要结合工程实际情况开发出一款具有前瞻性的焊接管理系统，创建焊接管理控制中心，以项目为基础确立数据采集端。与此同时，系统通过 MySQL 数据库，实现C#和数据库 ADO 接口访问，针对系统的不同模块，所建立的数据库有所不同，系统的具体应用情况如下：

（1）系统登录设置模块功能实现。用户在初次登录时需要对数据库名称进行设置，随后保存信息，再用自己的姓名与密码登录系统，当服务器地址出现变动时，用户可重置相关信息。其中默认参数设置模块会设置与船舶有关的焊接参数，通过web 连接获得派工单信息，系统按照流程图完成工单设计安排。

（2）系统参数设置模块功能实现。模块中设置船舶装配目录名称，依据船舶 Tribon 系统装配路径设置，系统需要对焊接坡口做出修改，在焊接定额模块中奖Tribon 系统内的坡口代码导入系统，有时系统因船舶型号限制而受到影响，此时操作人员可手动设置。

（3）系统焊接工时定额模块功能实现，设置上述模块后，导入 Tribon 生成的焊缝信息，系统将自动计算目标焊接工时。

（4）系统天气情况查询模块功能实现，内场与外场温度不同，焊接环境会对焊接质量产生影响，而天气条件是其中的影响因素。连接中国气象局信息，天气数据平均每2.5h 更新一次，系统也会随即刷新天气数据。

（5）系统焊接派工单模块实现，界面显示船舶焊缝信息，按照施工要求确定焊接任务，系统自动成派工单，操作人员通过扫描设备获得工单信息。

（6）系统反馈模块功能实现。系统可对焊接工时与物量进行分析，以便查找工时浪费的原因，方便操作人员考核，提高其工作积极性，系统统计派工单工时与物量数据，以此掌握焊接工程全方位情况，比如进度情况，搜索该船舶建造进度，反映施工班组进度与工程完成量，对后续焊接生产起到指导作用。再比如焊材消耗统计，对派工单分类汇总，再对施工班组分类，统计焊材消耗情况，完成对各班组数据对比，从中发现消耗差异，从而优化后续施工安排，调整焊接施工计划，提高焊接生产效率。

总结：现代船舶建造是一项规模庞大且复杂的工程，而焊接是其中的重要内容，根据焊接物量定额安排焊接施工，可有效降低焊材损耗，科学制定焊接物量与工时，为材料的采购与施工任务安排提供科学指导。创建船舶焊接工程管理系统，遵循统一性、先进性的原则进行系统优化设计，使各部分模块功能实现，提高制造企业经济效益。

参考文献：

1]姜小泽，李倩怡，徐兵.承压设备焊接管理系统设计及实现[J].锅炉制造，2024，（03）：43-44+47.

[2]王俊.探析影响船舶制造中焊接质量的因素及应对策略[J].水上安全，2023，（03）：130-132.

[3]罗娜娜.焊接生产现场安全管理系统设计[J].信息与电脑（理论版），2023，35（05）：115-117.

[4]刘坚，王鹏宇，郭威，等.船舶建造焊缝无损检测信息管理系统的设计与实现[J].造船技术，2021，49（04）：43-45+68.