Введение Проблематика создания методов, средств и технологий повышения эффективности процессов управления сварочными работами исследуется в ряде работ отечественных и зарубежных авторов: вопросам организации сварочных работ и повышению мотивации исполнителей посвящены работы [1 – 5], вопросы разработки и применения систем цифрового управления сварочными работами рассматриваются в работах [6 – 10]. Известны подходы к автоматизированному анализу дефектов сварных швов [11 – 16]. Актуальной задачей в настоящий момент остается разработка и применение информационных технологий, позволяющих обеспечить комплексную автоматизацию решения задач управления сварочными работами на всех этапах: от обучения сварщиков, до непосредственного выполнения сварочных работ.Нарушение сварщиками технологических инструкций из-за недостаточно высокой квалификации, несоответствия квалификации используемым технологиям при выполнении сварочных работ на нефте- и газопроводах, теплотрассах и промышленных предприятиях машиностроения приводит к образованию недопустимых дефектов сварных швов. Разрушение сварных швов приводит к авариям на нефте- и газопроводах, теплотрассах, поломкам машин и механизмов в процессе эксплуатации, дорогостоящим и продолжительным ремонтам. Найти дефекты, которые привели к разрушению сварного шва, сварщиков, ответственных за нарушение технологий, по истечении некоторого периода времени при отсутствии автоматизации практически невозможно. Решением данной задачи является создание технологии автоматизированного контроля на всех этапах обучения и производства сварочных работ, обеспечивающей идентификацию сварщиков, автоматизированный контроль и анализ результатов обучения и работы каждого сварщика, объективную непредвзятую оценку качества сварных швов. Для решения задачи повышения эффективности сварочных работ перспективным является применение мягких вычислений в процессе управления обучением сварщиков и распределения работ между сварщиками.Целью данной работы является разработка новой информационной технологии повышения эффективности процессов управления сварочными работами, обеспечивающей автоматизацию обучения сварщиков с использованием алгоритмов роевого интеллекта, автоматизацию распределения работ между сварщиками на основе эволюционного моделирования, автоматизацию рентгенографического контроля (РК) сварных швов на основе сверточных нейро-нечетких сетей (СННС).  Обзор существующих систем управления сварочными работами Автоматизация, как чисто механическая составляющая сварочных процессов, так и интеллектуальная помощь в принятии решений при сварочных работах, становится критически важной в условиях дефицита квалифицированных рабочих. В таких условиях автоматизация не только помогает компенсировать нехватку человеческих ресурсов, но и позволяет повысить общую эффективность производства за счет точного распределения задач и минимизации ошибок. Современный рынок предлагает широкий спектр программных решений для автоматизации сварочных процессов, среди которых выделяются такие продукты, как Decapower и Valk Welding. Эти системы обеспечивают высокую степень автоматизации за счет использования передовых технологий, таких как мониторинг параметров сварки в реальном времени с использованием технологии интернета вещей. Это значительно упрощает работу операторов и снижает вероятность появления брака. Также существуют системы предиктивной аналитики для мониторинга состояния сварочного оборудования и оптимизации потока задач между сварщиками. Среди лидеров этого направления – Daihen Corporation и Fronius International GmbH, чьи решения демонстрируют повышение производительности до 30 % при внедрении. Интернет вещей играет ключевую роль в оптимизации производственных процессов, предоставляя возможность сбора данных о состоянии оборудования и прогнозирования технического обслуживания. Компании, такие как Illinois Tool Works, Inc. и The Lincoln Electric Company, предлагают платформы для мониторинга параметров сварки, что помогает не только улучшить качество швов, но и повысить безопасность рабочих процессов. Такие технологии делают возможным мгновенное обнаружение отклонений и корректировку задач в режиме реального времени [17 – 19].Вместе с тем, качество сварных соединений в первую очередь зависит от квалификации и опыта сварщика, а также их соответствия уровню сложности выполняемых работ. В этой связи актуальным направлением автоматизации управления сварочными работами становится комплексная обработка информации и поддержка принятия решений при организации обучения сварщиков и распределении сварочных работ между ними, с учетом результатов контроля качества сварных швов. Задачи повышения эффективности управления организацией сварочных работ Предлагаемая технология повышения эффективности управления организацией сварочных работ охватывает следующие этапы процесса управления: обучение сварщиков, распределение сварочных работ между ними, контроль качества сварных швов. Состав задач каждого этапа и связанные с ними задачи и методы принятия решений представлены в табл. 1.Разработан программный комплекс, предназначенный для управления обучением сварщиков на основе алгоритмов роевого интеллекта и распределения сварочных работ между исполнителями, позволяющий автоматизировать решение задач, представленных в табл. 1. Программный комплекс повышения эффективности процессов управления организацией сварочных работ Разработанный программный комплекс управления сварочными работами включает следующие модули:1) модуль автоматического распознавания дефектов сварных швов обеспечивает автоматизацию распознавания дефектов швов на рентгенографических снимках с использованием СННС. Результаты распознавания используются в других модулях для оценки качества сварных швов;2) модуль повышения эффективности управления обучением сварщиков обеспечивает возможность оценки результатов обучения каждого сварщика руководителем сварочных работ по итогам ВИК, РК, УЗК, автоматически формировать протоколы с результатами контроля, ведомости аттестационных и конкурсных комиссий;3) модуль повышения эффективности управления работой сварщиков решает задачу назначения исполнителей на сварочные работы с учетом информации о результатах ВИК, РК, УЗК предыдущих работ, уровня владения технологиями и опыта работы сварщиков;  Таблица 1 Состав задач, обеспечивающих повышение эффективности процессов управления организацией сварочных работTable 1Composition of tasks that ensure increased efficiency of welding work management processes№ цели (задачи)ОписаниеСпособы решения задачОрганизационные действияРезультатЦель 1Повышение эффективности управления обучением сварщиковЗадача 1.1Предварительная оценка умений и навыков сварщиковВыбор направлений и методов обучения каждого сварщика1. Организация сварки контрольных образцов, позволяющих определить умения и навыки сварщика2. Оценка результатов сварки контрольных образцов на основе визуально-измерительного контроля (ВИК), РК, ультразвукового контроля (УЗК)Повышение эффектив­ности управления определением направлений и методов обучения сварщиковЗадача 1.2Выбор лучших и перспективных курсов обучения сварщиковВыбор лучших и перспективных курсов на основе алгоритма роения пчел [20, 21]1. Организация прохождения учебных курсов сварщиками, выступающими в роли пчел-разведчиков2. Оценка результатов подготовки сварщиков, выступающих в роли пчел-разведчиковПовышение качества обучения сварщиков за счет рационального выбора лучших и перспективных курсовЗадача 1.3Формирование индивидуальных  траекторий обучения сварщиковФормирование индивидуальных траекторий обучения сварщиков на основе алгоритма колонии муравьев [20, 21]1. Организация прохождения учебных курсов сварщиками, выступающими в роли муравьев2. Оценка результатов подготовки сварщиков, выступающих в роли муравьев, по результатам прохождения каждого курсаПовышение качества обучения сварщиков за счет рационального выбора индивидуальных траекторий обученияЗадача 1.4Формирование индивидуальных  траекторий обучения сварщиковФормирование индивидуальных траекторий обучения сварщиков выбранным видам работ на основе алгоритма светлячков [20, 21]1. Организация прохождения учебных курсов сварщиками, обучающимися выбранным видам работ, на основе алгоритма светлячков2. Оценка результатов подготовки сварщиков, следующих траекториям светлячковПовышение качества обучения сварщиков выбранным видам работ за счет рационального выбора индивидуальных траекторий обученияЦель 2Повышение эффективности управления распределением сварочных работ между исполнителямиЗадача 2.1Формирование  состава сварочных работСинтез состава сварочных работ1. Формирование перечня сварных швов на основании технологических карт2. Оценка опыта работы сварщиков на основе количества дефектов сварных швов3. Рациональное распределение сварочных работ между исполнителями на основе эволюционного моделирования [22].Сокращение времени выполнения сварочных работ Задача 2.2Формирование рационального распределения сварщиков на работыОценка распределения сварочных работ между исполнителями лицом, принимающим решение, с учетом результатов расчета времени выполнения работЦель 3Повышение эффективности контроля качества сварочных работЗадача 3.1Повышение качества  сварочных работОценка результатов контроля качества сварочных работ для поддержки принятия решений по составу учебных курсов, индивидуальным траекториям обучения сварщиков, рациональному распределению работ между сварщикамиОценка качества сварочных работ на основе ВИК, РК, УЗК с автоматическим распознаванием дефектов сварных швов путем использования СННС [23]Объективная непредвзятая оценка качества сварочных работ 4) модуль мягких вычислений реализует алгоритмы роевого интеллекта и эволюционного моделирования. Алгоритмы роевого интеллекта используются при обучении сварщиков. Алгоритмы эволюционного моделирования обеспечивают распределение сварочных работ между исполнителями. При этом используются результаты автоматического распознавания дефектов сварных швов на основе СННС.  Технология повышения эффективности процессов управления организацией сварочных работ Этапы технологического совершенствования процессов управления организацией сварочных работ:Этап 1. Оценка первоначальных знаний, умений и навыков сварщиков на основе результатов сварки контрольных образцов. Оценка осуществляется на основании ВИК, РК, УЗК. По результатам ВИК определяются наружные дефекты: дефекты формы шва, подрезы, прожоги, наплывы, кратеры, наружные трещины. Результаты РК автоматически распознаются с использованием СННС, определяются такие виды дефектов, как прожог, трещины, непровары, газовые поры и другие. По результатам УЗК определяются следующие виды внутренних дефектов: поры, шлаковые включения, трещины, непровары.Этап 2. Комплексная обработка информации о результатах опыта работы сварщиков. Оценка качества выполнения различных видов работ и владения технологиями осуществляется на основании результатов обучения и выполнения предыдущих работ на основании протоколов ВИК, РК, УЗК. Для этого используется модуль повышения эффективности управления обучением сварщиков и модуль повышения эффективности управления работой сварщиков. Исходные данные для оценки качества выполнения сварщиком работ поступают в модули в процессе обучения и работы сварщиков.Этап 3. Обучение сварщиков востребованным технологиям и сварочным работам. На данном этапе используется модуль повышения эффективности управления обучением сварщиков. Шаг 3.1. Выбор лучших и перспективных курсов. Для определения лучших и перспективных курсов используется алгоритм роения пчел. Сварщики, выступающие в роли пчел-разведчиков, проходят курсы. По результатам прохождения курсов на основании результатов ВИК, РК, УЗК определяются лучшие и перспективные курсы.Шаг 3.2. Формирование индивидуальных траекторий обучения сварщиков на основе алгоритма муравьиной колонии. Сварщики последовательно проходят курсы, обучаясь востребованным технологиям и видам работ. Наиболее успешные переходы между курсами постепенно становятся более заметными, и по ним перемещаются другие сварщики.Шаг 3.3. Обучение сварщиков выбранным видам работ на основе алгоритма светлячков. Траектории подготовки наиболее успешных сварщиков, выполняющих роль светлячков, постепенно становятся более заметными. По ним перемещаются другие сварщики при обучении выбранным видам работ.Этап 4. Предварительная обработка информации для формирования первоначального распределения работ между сварщиками в модуле повышения эффективности управления работой сварщиков.Этап 4.1. Ранжирование претендентов на выполнение каждой работы по количеству и размерам дефектов сварных швов предыдущих работ. Этап 4.2. Формирование распределения работ между сварщиками руководителем сварочных работ. Кандидаты на выполнение работ выбираются из числа сварщиков, имеющих опыт работы и не назначенных на другую работу. Этап 5. Синтез рационального распределения работ между сварщиками на основе алгоритмов эволюционного моделирования [22] в модуле мягких вычислений [23].Результатом этапа 5 является назначение сварщиков на каждую работу и длительность выполнения всех работ.Разработанная технология представлена на рис. 1. Рис. 1. Структурная схема технологии повышения эффективности процессов управления организацией сварочных работ на основе мягких вычисленийFig. 1. Structural diagram of technology for improving the efficiency of welding management processes based on soft computing Результаты Апробация разработанной технологии проводилась в процессе обучения сварщиков и распределения сварочных работ между исполнителями в ОАО «БелГазСтрой» и ООО «ИНВЕСТАП-МАИНД». Все сварщики обучались и распределялись на работы по сварке труб различных диаметров.Для апробации выбора лучших курсов обучения сварщиков было выбрано 60 курсов различных частных и государственных компаний, занимающихся обучением сварщиков. На выбранные курсы было направлено 30 сварщиков, выступающих в роли пчел-разведчиков. По результатам обучения на основании улучшения значений целевой функции было выбрано 20 лучших курсов.На выбранные лучшие курсы были направлены 40 сварщиков, выступающих в роли муравьев. На первых двух итерациях переходы между курсами выбирались случайным образом, далее – в зависимости от количества феромона на переходе между курсами. Количество феромона на переходе рассчитывалось как разность значений целевой функции до и после прохождения обучения в соответствующем узле. Количество испаряющегося феромона на каждой дуге рассчитывалось как 10 % от общего количества феромона на дуге в течение одной итерации. По результатам обучения строились траектории обучения сварщиков по переходам между курсами с максимальным количеством феромона. В соответствии с алгоритмом светлячков, для обучения выбранным видам работ и технологиям сварщики могли следовать траекториям обучения сварщиков, выступающих в роли светлячков.По результатам апробации разработанной технологии в процессе обучения сварщиков было установлено сокращение количества дефектов на 21,5 %, а времени обучения на 23 %, что подтверждено теоретическими расчетами и актом внедрения.Распределение сварочных работ между исполнителями выполнялось в зависимости от результатов обучения сварщиков на основе эволюционного моделирования. Для апробации было выбрано 20 сварочных работ и 40 лучших сварщиков. В результате было экспериментально установлено сокращение количества дефектов сварных швов при применении разработанной технологии на 24 %. Актом о внедрении результатов НИР в ООО «ИНВЕСТАП-МАЙНД» подтверждено сокращение количества дефектов сварных швов на 20…30 %.  Заключение В статье представлена новая технология повышения эффективности процессов управления организацией сварочных работ на основе мягких вычислений. Разработанная технология отличается применением комплексного похода к обработке информации и принятию решений при организации обучения сварщиков и распределении сварочных работ между исполнителями, с применением моделей и алгоритмов мягких вычислений. Предложенная технология обеспечивает повышение эффективности за счет автоматизации следующих этапов подготовки и проведения сварочных работ: распознавание дефектов сварных швов на основе СННС, формирование протоколов и ведомостей в процессе обучения сварщиков, распределение сварочных работ между исполнителями, объективная непредвзятая оценка качества сварочных работ.