Мы – это специалисты Технопарка «Университетские технологии», в структуре которого есть производственная лаборатория с парком разнообразного сварочного оборудования. Здесь проводится подготовка и проверка практических навыков сварщиков, отработка различных технологических процессов сварки, разработка перспективных способов сварки и т.д. Поскольку мы идём в ногу со временем, на базе лаборатории не так давно было принято решение о разворачивании полигона передовых аппаратно-цифровых решений для оптимизации и мониторинга производственных, главным образом, сварочных процессов. Полигон станет площадкой тестовой эксплуатации аппаратно-цифровых решений для отработки новых идей и их внедрения на промышленных предприятиях новых регионов России. Это также открывает перспективные направления по подготовке специалистов, занятых цифровизацией промышленных предприятий и адаптации имеющихся в распоряжении аппаратно-цифровых решений для конкретных производственных задач.

Мониторинг сварочных аппаратов в режиме реального времени позволяет решить большой комплекс задач, связанных как с обеспечением качества и безопасности процессов сварки, так и с технико-экономическими показателями поточного сварочного производства. Заблаговременно выявляя потенциальные проблемы можно принимать решения, которые напрямую ведут к сокращению времени простоя производства и снижению соответствующих затрат на устранение последствий внештатных ситуаций, таких как ремонт, техническое обслуживание, перенастройка оборудования и т.д.

Одним из первых технических решений была протестирована в производственной лаборатории Технопарка «Университетские технологии» отечественная технологическая платформа ПОТОК-7, разработанная компанией «Мун Пипл». Платформа представляет собой готовое и уже настроенное решение, а также содержит основные функциональные возможности, необходимые для решения типовых производственных задач. Имеющиеся API — интерфейсы программирования приложений — позволяют интегрировать платформу с другими системами, применяемыми на промышленных предприятиях.

Первыми сварочными аппаратами, подключенным к платформе, стали Сварог ARC 400 и Кратон WI-250. В качестве регистратора параметров работы сварочного аппарата выступает небольших размеров цифровое устройство ПОТОК-7 РП-ПРО.5 (Wi-Fi) со слотом для RFID-карт. Цифровое устройство с помощью неодимовых магнитов удобно фиксировать или на металлическом корпусе оборудования, или на ограждающих металлоконструкциях, как в случае со стационарным сварочным постом, показанном на фотографии в начале публикации.

К цифровому устройству подключается один датчик сварочного тока, размещенный на электродном кабеле сварочного аппарата. Измерение тока осуществляется в моменты горения сварочной дуги, т.е. во время непосредственного ведения сварочных работ. Все остальное время регистрируется как время простоя оборудования. Измерение тока происходит с частотой 1 кГц. Фиксация положения датчика на кабеле выполнена с помощью хомута-стяжки.

Связь регистратора с облачным сервером платформы ПОТОК-7, где создается и формируется база данных результатов измерения параметров работы сварочного оборудования, происходит посредством Wi-Fi-роутера, установленного в производственной лаборатории. В рассматриваемом случае Wi-Fi-роутер имеет в своем составе модуль беспроводной связи (3G/4G) для передачи данных посредством мобильной связи. На регистраторе есть два светодиода сигнализирующие о наличии питания и связи с роутером.

Монтаж регистратора и датчика тока выполняется непринуждённо и не требует каких-либо специальных навыков или инструментов. После установления беспроводной связи с роутером регистратор практически сразу готов к работе и начинается непрерывная регистрация параметров сварочного аппарата. Вставкой персональной карты сварщика в картоприёмник регистратора фиксируется время начала работы конкретного сварщика на данном сварочном аппарате. Для этого предварительно выполняется назначение каждому сварщику его персональной карты.

Доступ к базе данных результатов измерения параметров работы сварочного оборудования осуществляется посредством Интернет-браузера на облачном сервере платформы ПОТОК-7. Для этого может использоваться как персональный компьютер, так и планшетный компьютер в цеховых условиях. Не исключается также возможность применения смартфона, так как веб-приложение имеет адаптивный дизайн. Предпочтение следует отдавать устройствам с большей диагональю экрана, так как большая часть информации представляется в виде графиков и диаграмм.

Интерфейс веб-приложения простой и интуитивно понятный. Работа с основными инструментами реализована посредством боковой панели. На главной странице, именуемой как «Панель управления», отображается загрузка всего парка оборудования на выбранный календарный день, например, как это показано на скриншоте ниже.

В виде круговой диаграммы в верхней части страницы показана загрузка всех единиц оборудования, подключенных к платформе ПОТОК-7. В рассматриваемом случае это два сварочных аппарата. В тестовой эксплуатации 22 апреля участвовал только один из них – Сварог ARC 400, второй сварочный аппарат – Кратон WI-250 был выключен. Загрузка каждого из сварочных аппаратов отображается в виде линейных диаграмм в нижней части страницы. Периоды выключенного состояния, состояний работы и простоя на диаграммах отображаются различными цветами.

В большей степени на главной странице представлена статистическая информация о хронометраже различных периодов работы сварочных аппаратов, подключенных к платформе ПОТОК-7. Эта информация представляет интерес для технико-экономического учета и планирования производственных процессов на предприятии.

Кликом по линейной диаграмме или через соответствующий пункт бокового меню можно перейти к странице с информацией по загрузке конкретного сварочного аппарата, именуемой как «Отчет по оборудованию». Пример такой страницы для аппарата Сварог ARC 400 показан на скриншоте ниже. Здесь внизу страницы показан график изменения тока в периоды работы сварочного аппарата. Для работы с графиком предусмотрены инструменты масштабирования и перемещения по временной шкале. Нулевое значение тока соответствует периодам простоя, а ненулевое значение – периодам работы, а точнее времени горения сварочной дуги. Из данных предыдущей страницы известно, что таких периодов работы (количества операций) было 49. Большое количество операций связано с особенностями ведения сварочного процесса.

В рамках тестовой эксплуатации платформы ПОТОК-7 проводились также исследования влияния сварочных материалов на качество корневого шва контрольных сварных соединений. Таким образом, на токовой диаграмме наблюдаемые периоды простоя связаны со временем, затраченным на механическую зачистку прихваток и корневого шва, замену электродов, установку сварного соединения в необходимое положение и т.д. Кратковременные периоды работы (сварки) связаны как с выполнением прихваток, так и с прерыванием сварочной дуги по различным технологическим причинам. Периоды устойчивого горения сварочной дуги характеризуются постоянным значением сварочного тока.

Информация на данной странице позволяет проводить контроль соответствия режимов работы сварочного аппарата режимам, установленным технологическими картами на сварочные работы.

План использования платформы ПОТОК-7 в производственной лаборатории Технопарка «Университетские технологии» заключается в организации мониторинга в режиме реального времени использования 4-х сварочных постов во время подготовки и проверки практических навыков сварщиков ручной дуговой сварки плавящимся электродом (РД) и механизированной сварки плавящимся электродом в среде активных газов и смесях (МП). В этой части интерес представляет вывод информации в веб-приложении о всех 4-х сварочных постах в виде мнемосхемы, на которой отображались бы следующие данные для каждого поста: ФИО сварщика; токовая диаграмма в текущий момент времени, максимальное, минимальное и среднее значение тока в период устойчивого горения сварочной дуги. Данная информация позволяет визуально быстро оценить соблюдение сварщиком технологических режимов сварки, а также контролировать взаимное влияние сварочных постов друг на друга в период одновременной работы всех 4-х сварочных аппаратов. По сведениям разработчиков платформы, такая возможность появится в ближайшее время. И тогда в нашей производственной лаборатории появится большой монитор с информацией о ходе сварочных работ в режиме реального времени не только для специалистов, но и для всех присутствующих в лаборатории.