確定船體分段焊縫類型、長(zhǎng)度及焊材的程序開發(fā)研究

雷京

（江門市南洋船舶工程有限公司，江門529145）

摘 要：該程序可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)焊縫類型、焊縫長(zhǎng)度、焊角高、焊材重量、焊材及工時(shí)，并準(zhǔn)確計(jì)算船體分段各個(gè)階段的焊材需求量及工時(shí)，包括小合攏、中合攏、拼板及框架等各個(gè)階段。統(tǒng)計(jì)方法由經(jīng)驗(yàn)預(yù)估轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撚?jì)算，大大節(jié)約焊材成本，整體提高了焊材及勞務(wù)管理水平。

關(guān)鍵詞：焊縫長(zhǎng)度計(jì)算；焊材計(jì)算；程序開發(fā)

中圖分類號(hào)：U671.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

快速高效、節(jié)約成本是公司發(fā)展的重要內(nèi)容，如何在焊材管理上做到精確快速的統(tǒng)計(jì)是一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。本課題通過(guò)計(jì)算結(jié)構(gòu)焊縫等信息，精確的計(jì)算出分段的焊縫類型形式、焊材重量、焊縫長(zhǎng)度等，從而給焊材和工時(shí)定額提供數(shù)據(jù)支持。

目前大多數(shù)船廠焊材預(yù)估都是根據(jù)母型船數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗(yàn)比例系數(shù)來(lái)計(jì)算的，誤差較大。該程序的開發(fā)，可以根據(jù)分段計(jì)算出所有角焊縫和對(duì)接焊縫的類型及長(zhǎng)度，并由此準(zhǔn)確的計(jì)算出該分段所需要的焊材和施工工時(shí)。

該程序的開發(fā)平臺(tái)是AVEVA焊接計(jì)劃模塊，使用了kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等內(nèi)置模塊，該模塊提供了基本的計(jì)算方法，但需要進(jìn)行二次開發(fā)，根據(jù)圖紙信息進(jìn)行初始化配置，并根據(jù)配置文件和分段結(jié)構(gòu)信息提取所需要的焊縫類型和長(zhǎng)度，如角焊信息：焊角高、焊縫長(zhǎng)、相鄰板厚及仰角焊、平角焊、橫角焊等；對(duì)接焊信息：相鄰板厚及仰對(duì)接焊、平對(duì)接焊、橫對(duì)接焊等，最后通過(guò)編寫VBA程序得到所需要的信息數(shù)據(jù)。

2 開發(fā)研究的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 確定焊接信息統(tǒng)計(jì)格式

（1）與相關(guān)人員討論需求信息，提取根據(jù)模型信息數(shù)據(jù)分析可以得到的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理輸出，無(wú)法直接提取的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行初始化配置和計(jì)算。該過(guò)程與三維建模有密切聯(lián)系，需要在工程建立初期給予足夠的重視，以方便后期分析處理焊縫數(shù)據(jù)；

（2）根據(jù)現(xiàn)有的模式確定表格信息，如焊縫形式、焊縫長(zhǎng)度、坡口信息等，具體需求如下：焊縫名稱、相鄰的零件名稱、相鄰的零件板厚、相鄰零件的坡口、焊接類型（對(duì)接/角接）、角接焊角高、焊縫長(zhǎng)度、焊接類型（平、立、橫、仰等）；

（3）需要相關(guān)單位提供所需信息，比如焊材計(jì)算公式及工時(shí)定額等，根據(jù)上述表格信息可以計(jì)算出各焊縫焊材的用量及定額工時(shí)等，從而統(tǒng)計(jì)分段焊材用量和工時(shí)；

（4）確定如何整理輸出結(jié)果以方便統(tǒng)計(jì)最終焊材定額信息，該過(guò)程是最重要的階段，通過(guò)數(shù)據(jù)模型和初始化信息抽取計(jì)算焊縫并得到詳細(xì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而按格式整理輸出表格。

2.2 程序編寫及需解決的問(wèn)題

（1）熟悉kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等內(nèi)置模塊功能，以上模塊是AVEVA程序本身的計(jì)算功能，可以得到焊縫的初步信息，但是格式與計(jì)算規(guī)則還需要后期定義；

（2）對(duì)收集的問(wèn)題分類后單獨(dú)分析編寫程序的可行性，如何確定焊接類型，對(duì)接角接等，該信息可以通過(guò)配置文件weldPosition.Def實(shí)現(xiàn)定義；

通過(guò)定義相鄰板的位置信息角度等，確定該角焊縫的焊接形式，比如F-F表示平角接，其旋轉(zhuǎn)角度不超過(guò)10o，傾斜不超過(guò)5o，其余定義相似；

（3）將程序分解成若干階段，通過(guò)kcs_weld及KcsWeldTable確定如何提取信息、輸出結(jié)果等，確定焊縫長(zhǎng)度、確定焊角高度、統(tǒng)計(jì)分段的焊材質(zhì)量等；

（4）通過(guò)遞歸函數(shù)解決批量計(jì)算的問(wèn)題，可以一次性計(jì)算分段所有焊縫。

2.3 編寫測(cè)試程序代碼

（1）按階段編寫調(diào)試程序，首先測(cè)試單個(gè)板架能否實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抽取和計(jì)算，該步驟是順利調(diào)試程序的關(guān)鍵，通過(guò)一步一步的實(shí)現(xiàn)單個(gè)功能，然后推廣到按分段或按類型，最后將相關(guān)的程序確定輸入與輸入連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)計(jì)算；

（2）程序自動(dòng)提取焊縫信息，KcsWeldTable對(duì)焊接信息進(jìn)行整理；

（3）通過(guò)遞歸函數(shù)計(jì)算自動(dòng)所有分段裝配；

（4）判斷焊縫的類型位置：平角焊、立角焊、橫角焊、仰角焊、平對(duì)接、立對(duì)接、橫對(duì)接、仰對(duì)接等，通過(guò)角度定義文件實(shí)現(xiàn)；

（5）抽取零件的板厚、坡口、焊縫長(zhǎng)度等信息；

（6）自動(dòng)判斷焊角高，方法是將退審的焊接規(guī)格表轉(zhuǎn)化為TB能夠識(shí)別的初始化配置文件，然后在建模時(shí)寫入板架類型；

（7）通過(guò)焊材經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算相應(yīng)的焊材用量；

（8）結(jié)合我廠的物量統(tǒng)計(jì)表格，編寫VBA程序進(jìn)行分類整理。

2.4 使用過(guò)程

（1）分段板架寫入FUN信息，即填寫板架類型；

（2）選擇焊縫計(jì)算程序；

（3）得到該分段的所有焊縫信息；

（4）利用編寫的VBA程序處理焊縫信息，統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括：

① 按裝配名稱分類統(tǒng)計(jì)；

② 按焊接類型分類統(tǒng)計(jì)；

③ 按焊角高分類統(tǒng)計(jì)；

④ 根據(jù)焊接類型及焊接高統(tǒng)計(jì)焊縫長(zhǎng)度；

⑤ 區(qū)分CO2焊和埋弧SAW焊；

（5） 修正結(jié)果，按相關(guān)格式出報(bào)表，區(qū)分為拼板、小合攏、中合攏，框架等：

① 對(duì)于重要的D.P和F.P結(jié)果需再校對(duì)一次，確保無(wú)誤；

② 對(duì)于特殊型材的焊角高進(jìn)行修正，（比如舷側(cè)外板頂部縱骨等）；

③ 對(duì)于特殊外板的焊角高進(jìn)行修正。

2.5 數(shù)據(jù)分析

某39 000 DWT船領(lǐng)用焊材記錄數(shù)據(jù)與計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

（1）小合攏

CO2+Sup71領(lǐng)用值明顯偏大，因?yàn)樾『蠑n裝配誤差及焊角高是可以控制的，焊接環(huán)境也較好，按照焊角+10%來(lái)看，系數(shù)應(yīng)該是1.2左右，再加上損耗等，系數(shù)取1.3～1.4是比較合理的，所以配額應(yīng)該是在169.6～182.6 kg，而500 kg的領(lǐng)用估算值太大。埋弧焊計(jì)算比較簡(jiǎn)單，領(lǐng)用值也是估算大了。

（2）拼板

CO2+Sup71領(lǐng)用值明顯偏小， 埋弧焊絲則基本吻合。

（3）中合攏

考慮裝配誤差（導(dǎo)致增加焊角）、精度和焊接等因素，焊角高會(huì)偏大，損耗也較多，系數(shù)取1.4～1.5較為合理。配額應(yīng)該在972.58～1042.05 kg，所以預(yù)估領(lǐng)用是合理的。

綜合上述數(shù)據(jù)對(duì)比，可以非常清晰的調(diào)節(jié)焊材分配，細(xì)化到分段小合攏、中合攏和拼板等階段，由以前粗放型的按比例估算，變?yōu)榫?xì)化的定額及管理，做到以核心數(shù)據(jù)來(lái)管理控制生產(chǎn)階段的焊材分配工作。

3 經(jīng)濟(jì)效益

該程序已經(jīng)在我廠的某39 000 DWT實(shí)船上使用，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)對(duì)比后準(zhǔn)確可靠，由其是能夠獨(dú)立區(qū)分拼板、小合攏、大合攏的物量，極具參考價(jià)值：

（1）分段各階段焊材理論定額準(zhǔn)確度，達(dá)到98%以上；

（2）物量工時(shí)準(zhǔn)確度，達(dá)到96%以上；

（3）節(jié)約人工統(tǒng)計(jì)工時(shí)1 500 h。

4 結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)目結(jié)合船廠的實(shí)際需求并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)計(jì)算，精確統(tǒng)計(jì)焊材和物量，極大的提高了焊材定額的準(zhǔn)確率，對(duì)分段各階段的工時(shí)定額也起到了指導(dǎo)作用。該項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是利用軟件編程提取并分析三維模型數(shù)據(jù)，將以前的人工粗略估算提高為自動(dòng)精確理論計(jì)算，并通過(guò)后處理編程得到適合船廠的數(shù)據(jù)報(bào)表。

該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先水平，通過(guò)自動(dòng)化編程將復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)預(yù)估工作變得精準(zhǔn)快速及有效，并通過(guò)實(shí)船數(shù)據(jù)得到很好的驗(yàn)證，給公司的焊材及勞務(wù)定額提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息。希望該程序能夠?yàn)閷?lái)的自動(dòng)化焊接機(jī)器人提供數(shù)據(jù)支持，為我國(guó)的船舶工業(yè)4.0提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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