焊接制造云系统

编者按：编者按：随着“工业4.0”和“智能制造2025”战略推进，焊接技术正经历着向自动化、柔性化和智能化的重大转型。智能焊接云系统通过集成物联网、人工智能、大数据、5G通信等前沿技术，实现了焊接过程的数字化控制和智能化管理。该文介绍了焊接云系统的发展现状、基本原理及其在焊接过程中的应用，通过案例分析展示了焊接云系统在多个行业中的实际应用效果，以及在未来智能制造中的发展潜力。

焊接制造云系统

天津大学材料学院  谢 燕

1、发展现状

随着“工业4.0”到“智能制造2025”的推进，传统制造业已逐步迈入“互联网+”的时代，焊接作为制造业中重要的加工方法之一，也正经历着从手工焊接到自动化、柔性化到智能化的重要过渡阶段。各个领域对焊接过程的数字化、自动化、智能化需求也越来越高。

  智能化焊接云系统集成了物联网、人工智能、大数据、5G通信等先进技术。这些技术的融合使得焊接过程中的自动化和智能化水平显著提高，云系统能够实现更高精度的控制和优化。运用物联网、云计算、智能检测控制等技术，可以实时监控和大数据分析，及时发现和解决焊接过程中的质量问题，持续优化焊接参数，进而提高焊接质量和生产效率。还可以借助5G通讯、机器视觉等技术，实时远程监控焊接过程，并在需要时进行远程干预。结合机器视觉，可以通过高清图像和视频实时了解焊接现场的情况，并做出相应的调整，实现跨工厂、跨地域远程控制。机器视觉与5G通信结合，使得焊接过程产生的海量数据可以实时传输到云端或边缘进行分析。基于这些数据，云系统可以不断优化焊接工艺，确保焊缝质量的稳定性和一致性。

作为全球最大的铁路装备供应商，中车集团通过引入智能焊接云系统，实现了焊接过程的远程监控与管理，使得焊接效率提升了20%以上，焊接质量合格率也显著提高，同时降低了生产成本。海尔集团在生产过程中由于需要对大量的金属部件进行焊接，通过引入智能焊接云系统，实现了焊接过程的全自动化和智能化管理，焊接效率提升了15%，并减少了产品的焊接缺陷。

智能焊接云系统不仅提高了焊接效率和质量，还增强了远程监控和管理的能力，能够带来显著的经济效益和竞争优势，因此在航空航天、汽车制造、能源、造船等领域的应用日趋广泛。

2．系统构架

智能焊接云系统架构由感知层、网络层、平台层、应用层组成，如图1所示。

图1 云系统构架 

   感知层：也称设备层，由各种类型焊接电源、焊接机器人、传感器、自动化焊接系统及车间大屏等设备组成。主要功能就是实时采集焊接过程中的各种物理数据，并传输到本地或云端进行集中处理，实现设备与网络层的数据交互，通过嵌入式的方式，可以接收来自远程管控的信号，实现现场监控、管理、存储等功能。

网络层：包括物联网、互联网、Wi-Fi、4G/5G等多种网络组成。主要功能是通过工业标准通信协议（如MQTT、OPC-UA等）将存储数据从设备层传输到相应的网络设备中，然后再通过路由器将数据传输云端，实现数据的实时监控、共享、备份等功能。

平台层：采用终端缓存+云端数据库+企业数据库的多层结构进行数据存储，利用大数据技术对海量的历史焊接数据进行分析，识别焊接过程中的模式和规律，积累焊接过程中的知识和经验，为系统应用层提供智能决策支持。

应用层：提供焊接参数的智能优化建议，并可以自动调整设备参数；实时监控焊接质量，预测可能的质量问题，并提出改进措施；对焊接设备进行状态监测，预测故障，优化维护策略；通过云平台对焊接过程进行实时监控和管理，远程调试和操作。

3．智能焊接云系统应用

目前，很多焊接设备制造商都推出了自己的焊接制造数据云平台，如山东奥太公司、唐山松下公司、Fronius公司等。

3.1 奥太公司-智能焊接云系统

奥太公司的智能焊接云系统由车间设备、网络传输、系统应用、系统集成四个部分组成，如图2所示。该云系统核心功能包括数据采集、数据分析和数据应用，成功解决了多品牌焊接入网、焊接车间数据的可视化展示、生产流程信息化升级及与MSE系统进行数据交互等问题，已应用到压力容器、机械制造、管道等多个行业，更好助力了企业合理调配生产资源，提高产品生产效率、提升产品质量。

        

图2 奥太公司智能焊接云系统

中国船舶重工集团应用奥太智能焊接云系统在船舶结构件的焊接作业中，通过实时监控和数据分析，提高了焊接质量和生产效率，确保了船舶建造过程中的每个焊接接头都符合严格的质量标准。

中石油集团在其石油管道建设和维护中采用了奥太的智能焊接云系统，确保了管道焊接的质量，减少了焊接缺陷和返工率，提高了管道的安全性和稳定性。

3.2 唐山松下公司-iWeldCloud

松下公司面向焊接制造行业也推出了一套智能焊接云管理系统，如图3所示，以Panasonic机器人及配套的传感器为设备基础，通过IoT焊机的物联网连接，基于云服务的方式为用户提供数字化的管理手段，将焊接设备、人员、材料、工艺等数据整合到一个平台进行管理，为用户提供设备监控、设备管理、工艺管理、生产管理等多方面的数据管理服务，更为重要的是，通过焊接设备将用户与公司紧密连接到同一个平台，能够精准地为用户提供工艺指导、软件更新、故障诊断等扩展性服务。

       

 

图3 松下公司智能焊接云系统