The Development & Application of Welding Information System

蒋 勇

（核工业二三建设公司，浙江海盐 314300）

　　摘 要：本文阐述了核电安装工程应用管理软件--焊接信息系统（WIS）的开发背景、主要功能模块结构、工作流程、应用状况及其相关技术处理措施，并指出了其不足之处和改进措施。

　　关键词： 秦山三期 焊接 WIS 计算机应用 核电安装工程

　　Abstract：This article describes the application management software of nuclear power plant installation project, in respect to the background of development of Welding information system (WIS), main functional module structures, work scheme, application status and the relevant technical treatment measures. The paper also points out shortcomings and improvement measures.

　　Key words：Qinshan Phase III project Weld Welding information system Computer application Nuclear power installation project

　　焊接作为安装工程中最重要的专业之一，其管理控制的好坏，直接影响到核电站的安装质量，而常规的焊接管理手段已不能适应核电站的安装要求。在这种环境下，我们开发了行之有效的大型焊接管理软件--焊接信息系统（Welding Information System，简称WIS）。

1 　WIS概述

　　焊接信息系统（WIS）是由二三建设公司秦山三期项目部开发并应用于CNI23秦山三期项目部焊接管理和焊接过程控制的一个工程应用管理软件，也是本工程自行设计开发的一个最大的、应用最成功的工程管理软件。

　　WIS数据库信息主要来源于焊培中心输入的工艺及资格评定信息、各生产单位等使用部门输入的图纸基础数据、QC部门输入的产品生产过程中的记录及AECL的现场管理组织（SPMO）的PDS文件数据和材料数据。这些数据和信息形成了WIS的公用信息库。

　　1998年初，秦山三期正式全面启动，其中焊接活动也随之全面铺开，按照AECL的要求急需一套管理整个焊接活动的工程应用软件。当时没有一个现成有关焊接活动的工程应用管理软件，要么花钱买，要么组织人力自己开发。最后，从节约资金、实用性和软件的可扩展性三个方面出发，我们选择了自己开发。

　　在软件开发中最核心的问题就是解决施焊单（WRF）的发布，其中包含正常施焊单的发布、返修施焊单的发布以及割口施焊单的发布。当然在施焊单中还有核级与非核级之分，从大的方面讲还有管子的施焊单和结构/支吊架的施焊单之分。在焊接活动施工中，施焊单是比较核心也是比较重要的焊接跟踪方式，没有施焊单焊工将无法同时也不允许进行焊缝的焊接。围绕着施焊单这根主线，还必须有与之相对应的焊缝焊接下料处理、焊工考试管理、焊工资格有效日期管理、焊工资格检验、目视检查信息处理、检查记录过程跟踪处理、NDE检验委托处理、NDE检验报告处理、NDE检验结果信息对焊缝的登记处理以及成品交接放行处理等等最基本的功能。所有这些功能在整个焊接活动中缺一不可，少了一个就可能无法完整地完成一个焊缝的焊接工程。焊缝焊接下料处理模块在整个系统中可独立使用，可不受到数据相互调用的困扰。但焊工考试管理模块中的焊工信息将要被其他模块的处理过程中频繁调用。如果一位焊工的信息数据有误，将导致焊缝的焊接错误，致使不必要的返修、割口处理，造成不必要的经济损失，所以这要求焊工考试信息绝对准确。焊工资格检验将对某一特定焊缝所分配的焊工进行资格检验。目视检查信息处理将对检查员所检查的已焊接的焊缝所进行的目视检查（VT）状况进行详细登记处理，同时包括在系统中记录每一个焊缝是那一个检查员检查的。检查记录过程跟踪处理将发布检查记录单，用以跟踪焊缝焊接检查的整个过程。NDE检验处理信息则要求在发布NDE委托的时候自动产生所需要的关键数据，以提高焊接整个过程中的NDE处理速度，增强关键数据的准确性。当然NDE委托的发布错误也将导致自动产生的NDE检验报告关键数据的错误，所以NDE委托的发布也极其重要的。NDE检验结果信息对焊缝的登记处理用以对所有NDE检验项（包括预热、焊后热处理等相关功能）的检验结果信息进行归纳整理，并一一向系统提交最终的检验信息。成品交接放行处理将对所有已焊接、各检验活动已合格接受完成的焊缝进行成品交接、放行处理，标志该焊缝的所有焊接活动到此告一段落。对返修、割口的焊缝，要求系统能在责任工程师的辅助下自动完成焊缝的返修、割口处理，同时对NDE检验部分也要求系统自动按照系统内部标识进行处理。为了实现这些最基本的功能，我们经过了几年的努力开发了这套WIS系统，并在应用中不断加以优化和完善。

2 　WIS的功能模块结构

　　本软件的模块主要包括管道和钢结构两大部分，这两大部分的功能结构基本相同但并不完全一样，各部分数据库基本独立但都调用公共的Canada PDS数据库以及焊工资格数据库。下面以管道部分为例加以说明。

　　焊接信息系统（WIS）模块主要包括三大部分：焊接工艺评定及焊工资格评定模块（即：焊接前期工作模块）；产品焊接过程控制模块；焊后检验过程控制模块。这三大主模块分别与焊接控制过程的三大部分相对应。为了实现各大部分的功能，在每一个主模块下，经过不断地增加功能模块，丰富了主模块的内容，形成了具有多个子模块的模块集合体；在部分子模块下，又发展了下一级子模块；这些子模块之间、子模块与主模块之间又是相互联系的；这样就形成了具有多级子模块且相互联系的复杂的模块链。

3 　WIS的主要工作流程

　　焊接信息系统（WIS）的工作过程是以焊接控制流程为依据，并辅以数据的输入、处理及输出过程，就构成了WIS系统的工作流程。

　　WIS要对焊接过程进行控制，必须要借助某种信息体（或载体）的传递来实现。在本系统中，我们设计了多种表格，通过计算机自动产生，用于焊接控制过程中的流转，以达到控制焊接过程的目的。这种流转单被称为焊接施焊单（Weld Release Form，简称WRF）。此工程中使用的施焊单分为：核级和非核级两大类。

　　1）核级施焊单分为用于管道的核级施焊单和用于支撑结构的核级部件支撑/结构焊缝施焊单。

　　－ 该施焊单用于核1，2和3级焊缝；

　　－ 每一焊缝号对应唯一的施焊单。

　　2）非核级施焊单分为用于管道的非核级施焊单和用于支撑/结构的非核级支吊架/结构焊缝施焊单。

　　－ 该施焊单用于核6级和其它非核级焊缝；

　　－ 每一焊缝号对应的非核级管道焊缝应发放一张唯一的施焊单；

　　－ 同一系统、同一区域的非核级支吊架/结构焊缝发放唯一施焊单；非核级同一设备位号发放唯一施焊单。

4 　WIS的应用

　　工程的WIS模块主要分布在焊培中心、QC部、NDE室、技术部焊接组等部门以及所有的生产单位。其中，技术部焊接组作为WIS应用的总监查站，从这里可以查阅到其它各部门及生产单位的几乎所有信息。WIS万能查询模块就是便于技术部焊接组监查而专门开发的。各生产单位安装的模块基本相同。焊培中心、QC部、NDE室则依据各自在焊接管理控制过程中所承担的职责分别安装不同的模块。

4.1 接工艺评定及焊工资格评定模块

　　该WIS模块主要供秦山三期项目部焊接培训中心使用，它应用于本工程的焊接工艺评定和焊工资格评定的管理。本工程所有的工艺评定信息和焊工取证情况均通过此模块由焊接培训中心输入计算机并进入到WIS数据库中，供各使用单位查阅和调用。同时，此模块还能对焊接工艺评定情况及焊工取证情况进行全方位的统计和查询。

　　所示的子模块主要功能是根据焊工在实际产品焊接时的信息，判断此焊工的资格证是否到期，确认其新的有效期（即延期日期）。QC部相关人员对焊工资格证进行统一管理。

4.2 产品焊接过程控制中的主要模块

　　产品焊接过程控制模块主要用于生产单位的产品焊接过程中的动态管理及跟踪，可对产品焊接的整个过程进行控制。

　　在以上的工作顺序中，焊缝基础信息数据录入模块由生产单位专门的图纸数据录入员使用，所有录入的图纸信息均进入WIS数据库，其他模块可以选择性的调用。而施焊单发布模块，在输入图纸号和管段号之后，与之对应的图纸信息均自动产生；焊接工程师在输入焊缝信息和确认NDE/PWHT的要求后，即可发布施焊单。

　　施焊单发布后，焊接工程师须手填焊接工艺，焊接班长根据焊工的持证状况，指定焊工并填写母材的炉批号；之后，才进行现场组对、焊接。

　　从焊后的外观检查开始，焊接控制就进入到焊后检验过程控制，即施焊单的后半部分。

　　以上环节的各个模块主要安装在各生产单位，由各生产单位的基础信息录入员和焊接工程师负责操作。以上每一步均需要确认，以确保焊接过程的可控性和正确性。

4.3 焊后检验过程控制系列模块

　　该WIS系列模块主要安装在QC管理室及下属的生产单位的QC协调小组和NDE室，用于产品焊缝的NDE/PWHT过程控制管理。这些模块主要实现以下功能：NDE委托单的发布及修改；NDE检验报告的发布及修改；NDE/PWHT的请求及修改；NDE检验结果信息的录入；焊后热处理及预热单的发布；焊后热处理及预热相关检验数据的录入；QC-NDE的协调管理；焊缝焊工信息查看；WIS-NDE信息的统计。

　　焊后检验过程控制系列模块在产品焊后检验的实际控制过程中流转顺序从外观检查开始。焊接检查员检查完焊缝的外观，将结果输入到计算机中之后，计算机将显示状态：NDE In Program，此时就标志着焊后检验过程控制的开始。

　　以上过程每一步，须经QC人员检查合格，并在施焊单（WRF）上签字，才能放行。也即每一步均被QC人员控制着。当全部工作完成后，QC协调人员要将WRF中的手写信息输入计算机中，计算机将作判断，显示NDE Completed状态，表示此焊缝已经全部完成。

　　经过NDE请求、NDE检验报告发布、NDE结果确认、热处理请求及施焊单上所有信息录入等一系列操作后，在WIS中将形成每一个焊缝的完整信息数据。

　　当某一个焊缝的WRF上的所有信息录入WIS之后，焊缝状态将变为NDE Completed，它表示此焊缝所要求的所有工作均已经完成并全部合格，此焊缝可以放行。

　　以上所有模块都有配套的修改、统计、查询等功能模块，以供使用部门和其他相应部门统计和查询所需的焊接信息。

4.4 WIS的监查

　　由于WIS在使用过程中不可避免地出现一些人为的错误，如：数据的输入、编号的不规则及数据的缺损等，为了保证WIS中的信息的正确性和WIS功能修改、增减的统一协调，本工程专门设置了一个WIS监查站，负责对各使用单位所输入信息的正确性进行监督以及对WIS的使用情况进行了解，以便不断的完善WIS的功能。

　　为了便于WIS的监查，在技术部焊接组还专门设置WIS信息万能查询窗口、焊缝信息总览和类似EXCEL查询窗口。

5 　WIS开发过程中关键数据的处理

5.1 获取焊缝材料相关数据的处理

5.1.1 焊缝级别（Weld Nuclear Class）的获得

　　焊缝级别的获得依据AECL中的PDS材料数据库的MaterialA Class和MaterialB Class值而定，如果MaterialA Class和MaterialB Class的值相同则Weld Nuclear Class为其中的任意一个值；如果MaterialA Class和MaterialB Class的值不相同则焊缝级别为"??"，此中情况需由WIS用户根据图纸信息判定并输入正确的焊缝级别。

5.1.2 MaterialA、MaterialB、P# A和P# B的获得

　　当给系统提供焊缝的材料库存号SCN A和SCN B时，系统将从AECL的PDS材料数据库中提取MaterialA、MaterialB、P# A和P# B等相关材料数据。

　　对系统不能自动获得的MaterialA、MaterialB、P# A和P# B等相关材料数据的焊缝，用户需根据实际图纸上查得的正确的材料信息手工录入，并根据具体情况将正确的材料库存号录入数据库以备下次使用时调用。

5.1.3 焊缝管径（Weld Diameter）和焊缝厚度（Weld Thickness）

　　焊缝管径和焊缝厚度的获得分别依据AECL材料数据库中的MaterialA Diameter和MaterialB Diameter及MaterialA Thickness和MaterialB Thickness的值而定。如果MaterialA Diameter和MaterialB Diameter相同则焊缝管径为其中的任意一个值；如果MaterialA Diameter和MaterialB Diameter不相同则焊缝管径为"??"，由WIS用户根据图纸和实际情况判定并输入正确的焊缝管径。如果MaterialA Thickness和MaterialB Thickness相同则焊缝厚度为其中的任意一个值；如果MaterialA Thickness和MaterialB Thickness不相同则焊缝厚度为"??"，由WIS用户根据图纸和实际情况判定并输入正确的焊缝厚度。当系统不能正确取得焊缝厚度和焊缝厚度即为"??"时，系统将提供该两种材料库存号的相关材料详细信息，以查找、核实正确的焊缝管径和焊缝厚度。

5.2 检验状态标识（VT、RT、PT···）的处理

　　Reject 该项检验不合格，被系统标识为拒收。

　　Accept 该项检验合格，被系统标识为接收。

　　Not Performed 该项检验还未做的初始状态标识。

　　Performed 仅对PWHT而言如果该焊后热处理已经完成并合格，则系统将以此状态标识告诉用户该PWHT的执行状况。

5.3 NDE/PWHT请求委托发布标识的处理

　　NDE/PWHT请求委托发布模块直观地显示了那些焊缝状态为"NDE in Progress"的焊缝需要进行的NDE/PWHT请求处理。因此，具有NDE/PWHT请求的所有焊缝的积压量--NDE/PWHT请求日期，便能明确告诉焊接技术人员哪些焊缝需要或者何时需要进行具体的焊缝NDE/PWHT处理。它是一个很方便的功能模块，一看便能直观地告知该焊缝要求什么样的NDE/PWHT和具体时间。

　　要求和执行NDE的活动均需要良好协调以确保NDE及时地执行。为了在要求NDE的同一天就执行NDE（实际上主要是针对RT），关键的是及时发出要求执行NDE的硬拷贝（书面委托）。这种设计思想目的就在于给出为执行要求和协调其活动所要求的全部工具。

　　为确保NDE或PWHT的要求及时地执行，WIS用一个前缀和后缀附加到要求的日期上。当要求NDE或PWHT时，把该前缀附加到要求的日期上。当发出这种要求的硬拷贝时，使用一个"NDE功能"窗（NDE/PWHT委托请求NDE接受模块）把后缀加到NDE上。

　　使用前缀来显示电子文件方式的NDE/PWHT委托请求是否发布得晚了（目前，时间限制设在13:00）。如果电子文件方式NDE/PWHT委托请求在该时间限制以前发布，则不加前缀到NDE/PWHT委托请求的日期上。如果电子文件方式NDE/PWHT委托请求在该 时间限制以后发布，系统将把前缀"L"加到NDE/PWHT委托请求的日期上。

　　使用后缀来显示NDE/PWHT委托请求的硬拷贝是否发出迟了（目前，时限设置在14:00）。如果这种要求的硬拷贝在该时间限制以前发布，系统将把后缀"*"加到NDE/PWHT委托请求的日期上。如果该要求的硬拷贝发出迟了，将把后缀"L"加到NDE/PWHT委托请求的日期上。

　　当你要求NDE或PWHT时，WIS自动加上恰当的前缀。把后缀加到"NDE/PWHT委托请求日期"上需进行以下步骤：NDE代表将与QC代表一起仔细查看NDE/PWHT委托请求清单，NDE代表通过使用"NDE功能"窗，输入口令并点击一下NDE申请单中包含的每一个NDE申请，在点击一个申请日期后，适当的后缀（"*"或"L"）将自动加到该申请日期上，QC代表也以此承认收到了NDE/PWHT委托请求申请单。

6 　WIS在工程应用焊接活动中所发挥的作用及效益

　　焊接过程控制、焊接质量跟踪以及成品交接放行等等都源于本系统，应该说WIS在焊接活动中发挥了具大的作用，尤其是焊接质量跟踪的焊缝合格率统计，及时掌握各焊工焊缝焊接质量状况。有效管理与焊接活动有关的各项操作，大大减少各相关部门的工作量，提高了工作效率。通过焊接信息系统输出的各种不同的记录单、报表、交公资料等约四十多份，为各种信息资料的规范管理提供了条件，同时为AECL专家、项目部领导信息查询提供了方便，为AECL按项目部所完成的工程量付工程进度款也打下了基础。

　　WIS给三期项目部带来的最为直接的经济效益，就是节约了将用于购买同类软件的250万人民币，这对一个企业来说无疑是节约了一笔很大的开销。

　　2001年中，AECL/SPMO QS正式安装了WIS终端并投入使用，他们从该系统查询大量有关焊接的各种信息，逐渐地成了他们进行焊接质量管理必不可少的重要工具，这也是在秦山三期中外方唯一要求并成功使用的中方工程管理软件。同时作为交换条件，秦山三期项目部也成功地用上了AECL/SPMO的Intec系统、AIM/TRAK及CMMS系统。可以说，WIS系统的成功应用在秦山三期中发挥了重大的作用。

7 　WIS的不足之处与改进措施

　　由于当时开发条件的局限性，焊接信息系统存在一些不足之处，有待于在下一步的工作中进行优化完善。

7.1 焊接信息系统的不足之处

7.1.1 开发平台方面

　　根据承包合同，AECL要求焊接信息系统的开发平台选用ACCESS 7.0英文版。

　　ACCESS 7.0不是一个大型数据库开发软件，在进行大型数据库开发方面其本身存在很多不足，或者说它不适合于大型数据库类软件的开发，这给软件开发带来了相当的局限性，使其所开发出来的软件显得不是很"好"，其菜单界面友好性略有欠缺。

　　用ACCESS 7.0做出来的数据库软件还有一个明显的缺陷，就是无法编译成可执行文件脱离其开发环境，运行时必须有ACCESS7.0或者更高版本的ACCESS的支持，这样对于数据库的安全性很是不利，对软件的版权也存在严重的威胁。

7.1.2 服务器数据库管理方面

　　由于软件开发平台的限制，加之当时没有考虑到其数据库将要放到服务器SQL Server上，其数据库的数据表字段设置不符合SQL Server的要求，导致目前焊接信息系统数据库仍然只能在服务器上以文件共享方式使用。这些弊端都是由于ACCESS数据库和SQL Server数据库的数据表字段要求不一致所造成的，如果全部修改将要耗费相当大的人力物力。这种文件共享方式的服务器数据库设置，不利于大型数据库多用户使用，对其运行速度、性能、安全性都有一定的影响。

7.2 改进措施

　　鉴于焊接信息系统存在的不足，我们提出如下改进措施：

7.2.1 软件开发平台方面

　　选择使用方便、能脱离开发环境、能编译成可执行文件的软件开发平台，如：PowerBuilder的5.0以上各种版本、C++Builder、VB、Delphi、Borland C++、VC++等等。用这些开发平台所开发的软件安全性好，安装使用方便，同时也便于管理。

7.2.2 数据库管理方面

　　在服务器端选用SQL Server、Oracle、Sybase等数据库管理软件，为服务器数据库管理的安全性提供强有力的保障，同时也大大提高数据库的性能及其运行速度，充分体现Client/Server模式多用户使用数据库的优越性。

8 　结束语

　　焊接信息系统接受了AECL Canada专家先进的管理经验，使整个管理系统的运转能力更强，效益更明显，这是有关焊接的中外专家集体智慧的结晶。应该说其管理思想是国际化的，工作流程是先进完整的。

　　焊接信息系统使复杂的焊接活动工作简单化、明确化、条理化、规范化，并对操作流程进行整体优化，加强了有关职能部门的的协调管理方式，从而大大提高了焊接管理的效能。

　　焊接信息系统还有待于进一步优化、完善，尽可能与国际信息化管理建设接轨。