摘要：随着我国经济发展模式步入"新常态"阶段， 传统钢结构制造厂精益化升级势在必行， 工效统计与分析作为精益化管理的基础工作， 既是重点也是难点。针对钢结构制造厂核心焊接工序， 开发一套基于数据采集与分析的焊工工效管理系统， 旨在进一步提升钢结构制造厂精益化管理水平。
关键词：钢结构； 制造厂； 焊工； 工效管理；
Abstract:As China's economic development model enters the "new normal" stage, the traditional steel structure manufacturing plant is inevitably upgraded, and the ergonomics statistics and analysis as the basic work of lean management are both important and difficult. For the core welding process of steel structure manufacturers, a set of welder ergonomics management system based on data acquisition and analysis was developed to further improve the lean management level of steel structure manufacturers.
Keyword:steel structure; manufacturing plant; welder; work efficiency management;
目前， 国内绝大多数钢结构制造厂在焊接生产管理过程中存在焊接工效统计难、工艺参数监管弱以及焊工考核无参考等问题， 严重制约了焊接车间精益化管理水平的提升。因此， 传统人工手抄式工效统计表 （见图1） 已经不能满足企业发展的需求， 因此本文基于数据采集和数据处理开发了一套焊工工效管理系统， 该系统包括了工艺参数采集、焊接参数存储、焊工工效分析、违规作业日志以及考核报表输出等功能。
图1 传统手抄式工效统计表
1 系统架构设计
该系统主要由车间数据采集部分和办公室数据处理部分组成， 如图2所示。其中， 数据采集部分主要实现焊接工艺参数提取和存储功能；数据处理部分主要对每个焊工工作量及工艺超标情况进行统计， 并输出月度报表。
图2 系统架构示意图
2 数据采集板设计
本系统数据采集板是基于STC89C52单片机和CH375模块进行开发， 由传感器层、数据采集层和数据存储层组成， 如图3所示[1].其中， 电流传感器选用可拆卸的霍尔电流传感器；电压传感器采用电阻分压式传感器。传感器信号通过A/D转换芯片以数字信号形式输入STC89C52对应端口进行数据处理。
单片机程序流程如图4所示， 上电后先运行初始化配置程序， 完成寄存器定义及通信口设置等工作；数据采集前先将焊接电压U和焊接电流I对应缓存数组清零， 然后开始读取A/D转换后的数据。由于焊接电流波动较大， 程序通过50次求平均数的方式提取单次采取值， 为了提取有效的焊接参数， 程序将焊接电流小于50A的数据剔除， 最后将有效数据通过串口送入CH375模块。
图3 数据采集板架构图
图4 单片机程序流程图
该系统通过USB总线接口芯片CH375实现单片机数据采集及存储功能， CH375具有8位数据总线、读写片选控制线以及中断输出；在USB主机方式中， CH375可以通过串行输入、串行输出和中断输出， 并与单片机相连接， 实现数据采集及存储功能， 具体架构如图5所示[2].
图5 单片机与CH375模块通讯架构
3 数据分析软件设计
本系统的数据分析功能基于labvIEW测控软件和oracle数据库软件开发， 主要功能是对焊工U盘数据进行定期汇总， 通过labvIEW程序对数据进行解码、处理和统计， 并存入oracle数据库以备后续调阅， 程序页面如图6所示。
该系统数据处理软件主要有数据读取、数据处理、报表输出三部分组成， 数据读取部分实现焊工U盘内数据解码和读取功能， 并以特定顺序存入oracle数据库中， 即"焊工编号+焊接电流+焊接电压+时钟信息";数据处理部分实现数据库中的基础数据分析功能， 包括焊工焊接时间统计、焊工热输入量统计以及焊工工艺超标次数统计等；报表输出部分实现对各车间焊工工效统计和排名、输出各车间焊工工效报表和全厂焊工工效报表功能。
图6 数据处理程序界面
4 结语
为实现钢结构制造厂焊工工效数字化统计， 本文设计了一套基于labvIEW测控软件和oracle数据库的管理系统， 该系统具有通用性强、操作简单和经济实用等特点， 适用于传统钢结构制造厂或其他焊接加工类企业， 借助该系统能够提高生产管理精益化水平， 有利于降低企业管理成本， 值得大力推广。
参考文献
[1]韩二阳。基于labvIEW的焊接参数管理系统[J].电焊机， 2016, （12） :26-29.
[2]吴森。Labview中访问Oracle数据库的方法[J].计量与测控技术， 2009, （7） :29-32.
