确定船体分段焊缝类型、长度及焊材的程序开发研究

雷京

（江门市南洋船舶工程有限公司，江门529145）

摘 要：该程序可以自动统计焊缝类型、焊缝长度、焊角高、焊材重量、焊材及工时，并准确计算船体分段各个阶段的焊材需求量及工时，包括小合拢、中合拢、拼板及框架等各个阶段。统计方法由经验预估转变为理论计算，大大节约焊材成本，整体提高了焊材及劳务管理水平。

关键词：焊缝长度计算；焊材计算；程序开发

中图分类号：U671.8 文献标识码：A

1 前言

快速高效、节约成本是公司发展的重要内容，如何在焊材管理上做到精确快速的统计是一个比较棘手的问题。本课题通过计算结构焊缝等信息，精确的计算出分段的焊缝类型形式、焊材重量、焊缝长度等，从而给焊材和工时定额提供数据支持。

目前大多数船厂焊材预估都是根据母型船数据按照经验比例系数来计算的，误差较大。该程序的开发，可以根据分段计算出所有角焊缝和对接焊缝的类型及长度，并由此准确的计算出该分段所需要的焊材和施工工时。

该程序的开发平台是AVEVA焊接计划模块，使用了kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等内置模块，该模块提供了基本的计算方法，但需要进行二次开发，根据图纸信息进行初始化配置，并根据配置文件和分段结构信息提取所需要的焊缝类型和长度，如角焊信息：焊角高、焊缝长、相邻板厚及仰角焊、平角焊、横角焊等；对接焊信息：相邻板厚及仰对接焊、平对接焊、横对接焊等，最后通过编写VBA程序得到所需要的信息数据。

2 开发研究的关键技术

2.1 确定焊接信息统计格式

（1）与相关人员讨论需求信息，提取根据模型信息数据分析可以得到的数据，并对数据进行整理输出，无法直接提取的数据还需要进行初始化配置和计算。该过程与三维建模有密切联系，需要在工程建立初期给予足够的重视，以方便后期分析处理焊缝数据；

（2）根据现有的模式确定表格信息，如焊缝形式、焊缝长度、坡口信息等，具体需求如下：焊缝名称、相邻的零件名称、相邻的零件板厚、相邻零件的坡口、焊接类型（对接/角接）、角接焊角高、焊缝长度、焊接类型（平、立、横、仰等）；

（3）需要相关单位提供所需信息，比如焊材计算公式及工时定额等，根据上述表格信息可以计算出各焊缝焊材的用量及定额工时等，从而统计分段焊材用量和工时；

（4）确定如何整理输出结果以方便统计最终焊材定额信息，该过程是最重要的阶段，通过数据模型和初始化信息抽取计算焊缝并得到详细数据，进而按格式整理输出表格。

2.2 程序编写及需解决的问题

（1）熟悉kcs_weld、KcsWeldTable、kcs_assembly等内置模块功能，以上模块是AVEVA程序本身的计算功能，可以得到焊缝的初步信息，但是格式与计算规则还需要后期定义；

（2）对收集的问题分类后单独分析编写程序的可行性，如何确定焊接类型，对接角接等，该信息可以通过配置文件weldPosition.Def实现定义；

通过定义相邻板的位置信息角度等，确定该角焊缝的焊接形式，比如F-F表示平角接，其旋转角度不超过10o，倾斜不超过5o，其余定义相似；

（3）将程序分解成若干阶段，通过kcs_weld及KcsWeldTable确定如何提取信息、输出结果等，确定焊缝长度、确定焊角高度、统计分段的焊材质量等；

（4）通过递归函数解决批量计算的问题，可以一次性计算分段所有焊缝。

2.3 编写测试程序代码

（1）按阶段编写调试程序，首先测试单个板架能否实现数据抽取和计算，该步骤是顺利调试程序的关键，通过一步一步的实现单个功能，然后推广到按分段或按类型，最后将相关的程序确定输入与输入连接，进而实现程序的自动计算；

（2）程序自动提取焊缝信息，KcsWeldTable对焊接信息进行整理；

（3）通过递归函数计算自动所有分段装配；

（4）判断焊缝的类型位置：平角焊、立角焊、横角焊、仰角焊、平对接、立对接、横对接、仰对接等，通过角度定义文件实现；

（5）抽取零件的板厚、坡口、焊缝长度等信息；

（6）自动判断焊角高，方法是将退审的焊接规格表转化为TB能够识别的初始化配置文件，然后在建模时写入板架类型；

（7）通过焊材经验公式计算相应的焊材用量；

（8）结合我厂的物量统计表格，编写VBA程序进行分类整理。

2.4 使用过程

（1）分段板架写入FUN信息，即填写板架类型；

（2）选择焊缝计算程序；

（3）得到该分段的所有焊缝信息；

（4）利用编写的VBA程序处理焊缝信息，统计结果包括：

① 按装配名称分类统计；

② 按焊接类型分类统计；

③ 按焊角高分类统计；

④ 根据焊接类型及焊接高统计焊缝长度；

⑤ 区分CO2焊和埋弧SAW焊；

（5） 修正结果，按相关格式出报表，区分为拼板、小合拢、中合拢，框架等：

① 对于重要的D.P和F.P结果需再校对一次，确保无误；

② 对于特殊型材的焊角高进行修正，（比如舷侧外板顶部纵骨等）；

③ 对于特殊外板的焊角高进行修正。

2.5 数据分析

某39 000 DWT船领用焊材记录数据与计算统计结果见表1。

（1）小合拢

CO2+Sup71领用值明显偏大，因为小合拢装配误差及焊角高是可以控制的，焊接环境也较好，按照焊角+10%来看，系数应该是1.2左右，再加上损耗等，系数取1.3～1.4是比较合理的，所以配额应该是在169.6～182.6 kg，而500 kg的领用估算值太大。埋弧焊计算比较简单，领用值也是估算大了。

（2）拼板

CO2+Sup71领用值明显偏小， 埋弧焊丝则基本吻合。

（3）中合拢

考虑装配误差（导致增加焊角）、精度和焊接等因素，焊角高会偏大，损耗也较多，系数取1.4～1.5较为合理。配额应该在972.58～1042.05 kg，所以预估领用是合理的。

综合上述数据对比，可以非常清晰的调节焊材分配，细化到分段小合拢、中合拢和拼板等阶段，由以前粗放型的按比例估算，变为精细化的定额及管理，做到以核心数据来管理控制生产阶段的焊材分配工作。

3 经济效益

该程序已经在我厂的某39 000 DWT实船上使用，相关数据经过对比后准确可靠，由其是能够独立区分拼板、小合拢、大合拢的物量，极具参考价值：

（1）分段各阶段焊材理论定额准确度，达到98%以上；

（2）物量工时准确度，达到96%以上；

（3）节约人工统计工时1 500 h。

4 结束语

该项目结合船厂的实际需求并通过编程实现焊缝的自动计算，精确统计焊材和物量，极大的提高了焊材定额的准确率，对分段各阶段的工时定额也起到了指导作用。该项目主要创新点是利用软件编程提取并分析三维模型数据，将以前的人工粗略估算提高为自动精确理论计算，并通过后处理编程得到适合船厂的数据报表。

该项目在国内同行业中处于领先水平，通过自动化编程将复杂的统计预估工作变得精准快速及有效，并通过实船数据得到很好的验证，给公司的焊材及劳务定额提供了准确数据信息。希望该程序能够为将来的自动化焊接机器人提供数据支持，为我国的船舶工业4.0提供一定的帮助。

参考文献

[1] AVEVA Corporation. TRIBON M3 System Manager. 2012.

[2] AVEVA Corporation. Vitesse Hull of TRIBON M3. 2012.

[3] 孫良，褚朱宏 . TRIBON M3装配计划的应用及开发[J]. 江苏船舶，2011.

[4] 田原. VB.NET程序设计[M]. 北京交通大学出版社， 2006.