焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术。它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门^[1]。拿船舶建造来说，焊接工作占船体建造工作的30%~40%，焊接在制造业中展现出越来越重要的作用。在我国基础设施建设工程项目持续发展的过程中，手工电弧焊在钢筋结构骨架连接中的作用也越来越明显^[2]，然而手工电弧焊的产品类型、材料种类、悍跳的品种十分繁多，同时选择焊条和制定焊接工艺又需要考虑许多因素，如焊接材料、预热温度、中间热处理、焊接速度、焊接电流、焊接电压等，以保证焊缝与母材匹配的合理性、结构的安全性和经济性，这对于焊接工程师来说是一件相当复杂和困难的事情，往往需要经过大量的工艺评定实验才能做出决策。

随着计算机和网络技术的不断发展，在机械制造行业中CAD、CAPP、CAM、MIS、OA也得到了愈加广泛的应用，焊接作为必不可少的机械制造加工工艺，也在不断地引进人工智能、专家系统思想及技术^[3]。所谓的专家系统就是具有相当人类专家的知识和经验水平并拥有解决专门问题的计算机系统，虽然专家系统在知识的广度和深度方面还有待完善，但它拥有计算机的优势，在一些需要结合大量数据处理或多因素协调控制的领域拥有优于人的速度和准确性，因此在焊接领域专家系统的应用对于提高焊接质量、改善生产管理有重要意义。对于手工焊来说，进行SMAW专家系统的开发，能够实现手工电弧焊知识数据库的共享，提高焊接工艺的决策水平，减少焊接工艺评定实验，节省人力物力，加快施工前的准备工作。

国外由于计算机和网络技术发展较快，焊接专家系统的开发与研究较早，如美国科罗拉多矿业学院与美国焊接研究所共同开发的焊接材料选择系统；英国佩尔法斯特皇家学院机械工程系研发的船舶用钢埋弧焊接工艺制定专家系统；Toyo工程公司设计了适用于化工厂设备制造的焊接参数选择专家系统^[3]。

国内焊接专家系统发展也紧跟步伐，举办了多次“焊接专家系统”、“计算机在焊接中的应用技术”等学术会议，研究较早的单位有哈尔滨工业大学、清华大学、上海交通大学、华中科技大学等，取得了一定的成果。如上海交通大学联合吉林工业大学联合开发了焊接变压器设计系统；西安交通大学将面向对象技术和专家系统相结合，开发了一个CAD软件，用于熔化焊焊接接头设计。经过多个国家的共同努力，目前焊接专家系统的研究和应用已经涉及焊接工艺设计或焊接工艺选择（包括单因素的焊接材料选择或焊接方法选择）、焊接缺陷或设备故障诊断、焊接成本估算、实时监控、焊接CAD（疲劳设计和符号绘制）、焊工考试等多个领域，几乎涵盖了焊接生产的所有主要阶段。

由于手工电弧焊是一个高度非线性、多变量耦合作用的复杂过程，选择不同的焊接材料、焊接方法、焊接参数对焊缝成形质量都会有极大的影响，因此在焊接前需要进行多次工艺评定实验，这个过程对材料会造成极大地浪费。而使用专家系统后，由于专家系统具备大量的实验数据、工艺参数、工艺评定标准，能够得到所需焊接构件的最优工艺方法及参数，大大节省了人力、物力，降低了材料的损耗。从社会意义上来讲数据库专家系统的开发，能够进一步加快焊接标准的统一，避免重复投入开发，大大提高开发效益。同时手工电弧焊的专家系统开发也要遵循目前的焊接经济性、环境要求及法律法规。

焊接的经济性：

（1）在保证使用性能的前提下，尽量选用性价比高的焊材

（2）对性能有不同要求的主次焊缝，可采用不同焊材，不要片面追求焊材的全面性能

（3）对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊材，如焊丝、铁粉焊条、高效率不锈钢焊条等。

焊接的环境要求：