一、	选题的依据及意义
焊接作为传统的制造工艺之一，经历了数十年手工操作的历程。随着现代制造技术的发展以及信息学科新技术方面的影响，也使得焊接工艺操作经历了由手工焊到自动焊、自动化柔性化到智能化的过度。焊接过程数字化，自动化，机器人以及智能化已成为工人的发展趋势[1]。
  
众所周知，焊接生产中数字化的焊接工艺过程由于其高度的自动化和机械化，从而能够极大的提高劳动生产率，稳定和改善焊接质量，降低生产所耗成本，增大产品的批量生产，然而在实际的生产中由于管理上的某些缺陷使得具体的焊接生产中仍然存在着效率低下，人为干预过多，信息传递实十性差或失真，计划编制不合理或不明确，技术文档保存或查找不方便等缺陷。
  在目前如此激烈的时常竞争条件下，企业如果用这种管理方式则很难达到满足产品Ｔ(Ｔime时间)、Ｑ(Quality质量)、Ｃ(Cost成本)、Ｓ(Serving服务)的要求[2]。
因此，成功的实施在CIMS集成环境下数字化焊接生产过程中集成管理软件是促进企业经济增长方式向集约型转变的重要技术手段，是提高我国制造企业在国际市场竞争力的有效措施。
  
二、	国内外研究状况及发展趋势[3~5]
自80年代中期以来，计算机技术在焊接工程中逐步得到应用。国际焊接学会（IIW），英国焊接研究所（TWI），美国焊接学会（AWS）从1986年开始先后分别多次召开了关于计算机在焊接方面应用的专门会议，推动计算机在焊接工程中广泛的应用。
  1997年7月英国TWI和AWS、美国国家标准与技术研究所NIST等单位联合起来在国际焊接学会IIW50周年大会前召开了第七次Computer Technology in Welding的国际会议，就应用实例、软件开发、焊接过程模拟与控制等方面进行了交流，同时举办了硬件及软件展览会，可见国际上对这一领域的发展十分关注。
  
1991年国际焊接学会（IIW）第XII专业委员会在文献[11]中回击了当时世界各国焊接工程应用软件的资料，以后几乎每年都有新的资料报道。在1996年和1998IIW第XII委员会会议上，英、美、中、日、中欧（德国、奥地利、瑞士）分别介绍了本国焊接专业软件发展的情况。
  
日本焊接学会（JWS）和日本焊接工程协会（JWES）在1994年对200多个主要的焊接企业进行了调查。大部分企业都在应用或在开发CAW系统，为了使众多的焊接软件得以分门别类。TWS和TWES提出了一种基于计算机技术针对焊接方法的焊接软件的分类方法。
  我国在1989年就曾召开过“焊接专家系统研讨会”，此后焊接学会和焊接协会在1992年和1996年又联合召开了两次“全国计算机在焊接中的应用交流会”，对我国计算机在焊接工程中的应用起了很大的促进作用。在国内，清华大学，华南理工大学等单位也曾研究过在焊接过程中应用神经网络的技术，清华大学彭金宁等人曾利用BP网络，根据900余份焊接工艺评定报告针对不同母材种类、母材厚度、焊接位置等建立了手工电弧焊和埋弧焊的焊接电流，电压线能量等参数的六种焊接规范设计网络。
  华南理工大学黄石生等人以GTAW厚度为2mm的低碳钢为对象，在特定的钨极直径和气体流量的条件下，用神经网络建立了焊接电流、焊接电压和焊接速度与焊缝正面熔宽和背面熔宽的关系。
在焊接领域，2003年5月安徽工业大学利用ASP/DAU技术开发Web环境下基于B/S模式的集成工艺信息管理系统，系统实现了多任务和多用户的并行工艺设计。
  可对各类工艺技术文档和工艺设计资源信息进行统一的管理，保证了数据的一致性，有效性，安全性，为进一步实现企业级的数据共享和信息集成奠定了基础[6]。
2004年8月，黑龙江省安装工程公司和哈尔滨工业大学现代技术国家重点实验室利用VB的推理功能研制了一个基于Client/Server（客户/服务器）模式的焊接工艺设计系统，该系统可以被多个用户企业的局域网上同时使用，并且系统可针对常用钢材的常用焊接方法实现自助焊接工艺设计[4~6]。
  此外，系统提供了方便的数据库及知识库维护方法，企业可以根据需要补充个更新焊接知识库，不断提高系统的实际应用价值。
数据库技术的出现为焊接领域内各种数据和信息的管理，提供了有利条件。各国焊接机构相继建立了各种不同类型和不同用途的焊接数据库系统。
  
我国焊接数据库的研究工作起步也比较早，1986年，甘肃工业大学和哈尔滨工焊接研究所合作开始进行焊接工艺数据库系统的研究，1996年12月进行了专家鉴定[7]。计算机在焊接中的应用特别是软件开发也受到企业的重视。有的企业与科研院所合作进行焊接工程软件的开发，有的企业开始自行建立焊接数据库系统，使数据库的应用范围逐步扩大。
  
在我国，企业或事业单位的人事部门，常常需要把本单位职工的基本情况（职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、学历等）存放在表中。有了这张表，就可以根据需要随时查询某职工的基本情况，也可以统计某个范围内的职工人数等。企业的技术部门也将焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊工技术档案的主要内容分别存放在表中。
  表2-1集中了焊接工艺评定的主
                   表2-1  焊接工艺评定的主要参数          
评定编号	评定项目	母材	母材规格	预热	热处理	评定结论
001	蓄势器纵缝电渣焊	20g	100	无	正火+回火	合格
002	蓄势器环缝埋弧焊	20g	100	无	回火	合格
003	蓄势器管座与筒体手弧焊	20g+20#	100+40	无	回火	合格
004	液化器筒体纵缝埋弘焊	16MnR	22	无	回火	合格
005	液化器筒体环缝手弧焊+埋弧焊	16MnR	22	无	回火	合格
要内容，包括评定编号、评定项目、母材、母材规格、预热、热处理及评定结论等。
  通过这张表，使用者可以方便地查出某一母材利用某一焊接方法是否做过工艺评定及评定的主要内容等等。
因此数据库可以看作是“为满足某一组织中多个用户的多种应用需要，在计算机系统中按照一定的数据模型组织、存储和使用的互相联系的数据集合”
    而数据库管理系统（Data Base Management System，简称为DBMS）,是管理和维护数据库数据的一组软件。
  如DbaseIII、FoxBase2。1、FoxPro2。5 等等都是数据库管理系统。一般地说，一个数据库管理系统都应具备以下功能：数据库定义功能、数据存取功能、数据库运行管理功能、数据库的建立和维护功能及数据库通信功能。
数据库系统是一种有组织地、动态地存储有密切联系的数据集合，并对其进行管理的计算机软件以及硬件所组成的系统。
  数据库系统由数据库通信系统，存储于存储介质上的数据和应用程序所组成。
总之，目前计算机管理信息系统已经能把数据处理功能，运筹学，控制和模型模拟，数据库，网络技术结合起来。使系统具有类似于人工智能的推理，演绎功能并具有构成决策支持系统的功能[2]。
  在硬件方面，一般的管理信息系统都有很强的输入输出通道，采用了通信控制机（或称前置处理机）和分布智能终端，与数据通信设备结合起来构成局域网和跨地区的计算机远程网络，在软件方面出现了各种数据库管理系统以及分时软件和分布式通信软件等[5,7]
表2-2 1995年部门西方国家完成的焊接部门数据库系统
软件名称	主要功能	设计单位	国家
WELDSPEC	焊接工艺管理	TWI	英国
WELDERQUAL	焊工记录管理	TWI	英国
NDTSPEC	探伤记录管理	TWI	英国
WELDING GO-ORINATOR	制造信息管理	TWI	英国
QMWELD	制造信息管理	TWI	英国
XWELD	焊接工艺管理	TWI	英国
WELDPLAN	焊接工艺设计	Force研究所	挪威/英国
SANWELD	焊材选择	Sandvik	丹麦
PROFILE	焊接工艺管理	OGL	英国
WELDER QUALIFICATION	焊工记录管理	IVF	瑞典
WELDDPROC	焊接工艺管理	Logical Management	英国
FABCON	制造控制	Logical Management	英国
QWEST	焊接工艺管理	Renown	英国
Weldmanaer	焊接数据库	焊接研究所	美国
PQRdatabase	存储查找工艺评定	焊接研究所	美国
Weldplan	焊接生产计划	焊接研究所	丹麦
Filler2	焊材数据库	Davignon工业公司	英国
Weldspec	焊接工艺数据库	焊接研究所	英国
Welderqual	焊工档案数据库	焊接研究所	英国
表2-3 我国目前所开发的部分数据库系统
系统名称	主要功能和特点	完成单位
计算机辅助焊接工艺设计	焊接工艺、材料特能、CCT图管理
语言：Basic,Foxpro 	甘肃工业大学
智能化焊接工艺CAD数据库	焊接工艺规程及工艺评定
语言：DbaseIII	上海交通大学
上海锅炉厂
焊接数据库
	PQR管理、WPS管理、CCT图管理 语言：Turbo-prolog C语言	清华大学
焊接工艺评定管理
	PQR管理 语言： Foxbase， C语言	兰州石油化工机器厂
焊接数据库的基本类型及功能:
（1）焊接工艺评定数据库系统
按现行的国内外锅炉及压力容器制造法规，在产品投产之前，必须对所采用的焊接工艺进行焊接工艺评定试验。
  严正合格后，方可用于产品的焊接生产，由于影响焊接接头力学性能的工艺参数众多，每种重要参数的改变，如预热温度、热处理温度、焊接线能量超出规定的范围都要进行焊接工艺评定试验。因此各个焊接厂都积累了大量的评定纪律。随着纪录的增加判断是否需要重新进行评定试验的工作日趋复杂。
  而且记录的管理和查询也越来越麻烦，为此一些研究部门和厂家纷纷开始建立焊接工艺评定数据库系统。图2-4为天津大学与兰州石油化工机器厂合作开发的焊接工艺评定数据库系统中记录维护屏幕。
图2-4 焊接工艺评定系统记录维护屏幕
其主要功能如下：
1）	记录维护
2）	记录查询
3）	记录打印
（2）焊接工艺规程数据库系统
焊接工艺规程（Welding Procedure Specification，简称WPS）又称焊接细则。
  是指导焊工操作的详细工艺说明书，是以工艺评定为基础以具体产品为服务对象的详尽焊接工艺。由于工厂中积累了高于工艺评定一倍甚至几倍的焊接工艺规程，重复编制遗漏等现象时有发生，如果不进行计算机管理，不仅难以解决重复问题而且新的重复问题仍不可避免。规程数量也增长迅速，给查询和管理带来不便。
  为此，清华大学、哈尔滨工业大学、台湾金属工业发展中心、金洲重型机器厂等单位纷纷建立了焊接工艺评定数据库系统。
焊接工艺规程数据库系统的主要功能与焊接工艺评定数据库系统的主要功能基本一致，为用户提供了数据记录的基本维护功能、查询功能、打印功能等。
  
（3）焊工档案管理
根据《锅炉压力容器焊工考试规则》的要求，焊工经培训考试合格后，才能施焊而且合格项目满三年后还必须复试定期复验，每个焊工都有几个甚至十几个特定项目的合格证，对于焊工比较多的厂，管理焊工技术档案，定期查找到期的项目的工作越来越繁琐，为了解决这一问题，很多厂家建立了焊工档案数据库系统。
  
通过对焊工档案进行管理，可以辅助完成焊工资格审查、焊工培训和考核、焊工持证项目的到期检查及焊工考试通知等各种管理工作，不仅提高工作效率而且有效地杜绝遗漏考核时间减少工作失误。
（4）材料成分与性能数据库系统
焊接技术人员需要经常查询材料的成分、性能、以便制定合理的焊接工艺。
  建立材料成分和性能数据库系统可以为材料的查询工作提供方便，同时工程技术人员经常需要了解国内外材料的牌号、成分和性能以及牌号之间的对照关系。因此建立材料成分和性能以国内外牌号对照系统具有一定的使用价值。清华大学建立了钢材牌号对照系统。哈尔滨工业大学也建立了钢材，铝合金成分和性能及国内外牌号对照系统。
  
（5）焊接材料数据库系统]
     焊接材料种类繁多，各有其应用范围。选用是否合理对焊接接头质量、劳动生产率及产品成本的影响极大。焊接工艺设计的任务之一就是根据焊接结构、材料的化学成分、力学性能、焊接工艺性及服务环境等合理的选用焊接材料。
  为此，焊接工作者需要可解各种焊接材料的性能及其相关信息。如：焊接材料的生产厂家、材料性能和价格等等以变选择合适的焊接材料，焊接材料数据库系统为辅助焊接材料选择，分析焊接材料市场提供了有效途径。哈尔滨焊接研究所及哈尔滨工业大学等单位分别建立了焊接材料数据库系统。
  焊接材料数据库系统集中了焊接材料的有关数据，内容全面，信心量大，对焊接工程人员选择合适合适的焊接材料具有一定的参考价值。
（6）焊接性数据库系统
     长期以来，焊接工作者进行了大量的焊接性实验，积累了丰富的试验数据。但是由于各个部门各自进行试验，数据共享性低，重复性工作很多，如果把国内外主要的焊接厂家的焊接性试验结果集中起来，加以系统化，建立一个完整的焊接性数据库系统，试验结果可以相互参照，可以避免重复性的工作，具有一定的社会效益，天津大学建立的冷裂纹专家系统，包含了大量的插销实验结果，哈尔滨工业大学建立的焊接性实验结果数据库汇集了铁研试验、插销试验、最高硬度试验、冷裂纹敏感性试验结果。
  随着数据的不断积累，焊接行试验数据库在实际生产中发挥作用。
（7）焊接CCT图管理
     焊接CCT图，在生产中已经得到广泛的应用，尤其在工艺规程制定和规范参数选择当方面，起着重要作用。对其进行有效管理，不仅可以方便焊接工作者使用，而且通过计算机的灵活强大的数据处理能力，结合T8/5的计算，预测组织的性能，甚至可以通过元素对CCT图的影响规律预测新钢种的焊接CCT图。
  基于这一思想，甘肃工业大学率先建立了CCT图管理系统，并集中了大量的焊接CCT图，随后清华大学，哈尔滨工业大学?O院校也纷纷建立了焊接CCT图管理系统。
     采用计算机管理CCT图，大大加快了查询速度，经过精心设计的界面，使得用户在用系统查询时轻松自如，同时，把纸面上的CCT图搬到计算机屏幕上，不仅仅是换一个界面。
  一个媒体，更重要的意义是为以后的数据处理工作提供了一个崭新的起点。
     
（8）焊接标准咨询系统
     焊接工程技术人员在焊接工艺设计、拟定焊接工艺试验方案、编制焊接工艺规程等各个方面，必须根据有关标准进行。一般来讲，标准的内容比较多，有的标准还比较复杂，熟悉和理解标准要花费一定的精力。
  即使对于熟悉的标准，查找所需要的内容也要花费大量的时间。建立标准咨询系统可以帮助焊接工程人员熟悉和理解标准，并方便的查询标准的有关部门内容，使繁琐的工作变得简单轻松。例如美国加洲的BerNask建立了ASME第IX篇咨询系统。哈尔滨工业大学建立了钢制压力容器焊接工艺标准（JB4708-92）咨询系统。
  通过该系统可以快速得到以下信息：
1）	不同焊接方法的重要参数，补加重要参数及非重要参数
2）	母材的类别，组别及最低强度要求
3）	焊材的类别，组别
4）	根据PQR报告的试件厚度和焊缝金属厚度，确定有效的母材厚度范围
5）	根据评定实验试件厚度和焊逢金属厚度，确定所需要的力学性能实验
五、	参考文献
[1]Jone。
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[5]程慧霞，倪志伟，曹光彬等。用C++建造专家系统[M]。
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