軌道交通智能裝配信息化云平臺研究開發

高鴻林 黃 毅

（山東中車同力達智能機械有限公司，濟南 250022）

軌道交通行業存在產品多品種、定制化的特點，在一些企業和檢修段，生產批量很小，這制約了行業大規模自動化設備及生產線的應用。軌道交通車輛生產過程中涉及的大量零部件，其離散化的特點導致管理復雜。在設計過程中，由于車輛結構復雜，其需要多單位、多專業協同設計，導致管理控制難度大。同時，與此相對應的鐵路系統企業整體研制和管理的信息化水平有待進一步提升。

在制造領域，歐美等發達國家已經經過制造業的機械制造時代、電氣化與自動化時代、電子信息化時代，目前正在向智能化時代邁進[1-3]。2015年，我國也出臺了《中國制造2025》發展規劃，指出了軌道交通行業的發展現狀，并提出了更高的發展要求。高鐵作為中國制造的名片，更應在智能制造領域走在前列。

1 概述

智能制造有很多關鍵性的技術，如物聯網、機器人、增材制造、云計算、大數據分析等[4]。結合這些技術的應用和軌道交通行業的特點，筆者認為，要打造軌道交通智慧企業，實現智能制造，需要經過很長時間的努力建設，這個建設過程可以分為以下幾個階段：要以數字化為基礎，建設以數據為核心的企業信息中樞；在數字化基礎上，推動核心工業軟件平臺化實施，實現企業的信息化；做好智慧企業頂層架構設計，實現企業的智慧化。以上三個階段完全實現后，才能真正成為一個智慧型企業。軌道交通智慧企業建設思路如圖1所示。

圖1 軌道交通智慧企業建設思路

根據自身對實踐智能制造、構建智慧企業的理解，結合軌道交通行業的特點，筆者進行了智能裝配信息化的探索與實踐，研究開發了軌道交通智能裝配信息化云平臺（簡稱平臺）。

2 智能裝配信息化云平臺

智能裝配信息化云平臺將部件裝配與智能化相結合，緊緊圍繞智能裝配這一主題進行開發建設，在未來的發展中，平臺可以拓展到PLM全生命周期管理中，進行更多功能的探索與應用。如圖2所示，平臺開發了五大功能架構：作業中心、質檢中心、監控中心、技術中心、數據中心。

圖2 智能裝配平臺功能架構

2.1 平臺功能介紹

2.1.1 作業中心功能

通過將現場人機設備引入系統中，降低用戶的專業操作要求，在操作現場設計放置掃描槍、打卡器、報警燈、屏幕提示等，實現人機交互，用戶只需按照提示進行操作即可。筆者設計開發了豐富的設備驅動模塊，保證高精度扭矩控制、實現交互式人機指導，實現防錯等功能。

2.1.2 質檢中心功能

通過研究多級用戶角色管理，嚴格質量管控，為裝配提供可靠保障。目前，平臺正在進行專家系統的開發，操作現場可以通過遠程專家系統進行咨詢，專家也可以通過平臺進行生產質量分析，為生產過程提出修改意見。

2.1.3 監控中心功能

通過搭建遠端服務器或云平臺，實現多種方式的設備狀態監控，軟件采用B/S架構，支持多用戶同時登錄，可以實時查看現場的生產狀態、報警信息等。

2.1.4 技術中心功能

開發遠端工藝編輯與任務下發管理功能，技術人員可對服務器端工藝進行編輯、修改、審批等操作，現場工藝人員甚至可以通過手持設備進行工藝編輯，平臺通過SPC分析等大數據分析手段可以將分析結果應用于設計中，為車輛技術設計提供支撐。

2.1.5 數據中心功能

所有功能的核心都是圍繞數據中心的建設，裝備現場的生產數據存儲到遠端云平臺，平臺提供多種的數據分析手段，可以對數據實現趨勢預警、導出等操作，以大數據為裝配生產提供平臺支持。

2.2 平臺功能框架

平臺功能框架借鑒制造行業信息系統五層架構理論，針對軌道裝配的特點，設計了功能框架。在傳感執行層面，將現場的人機交互設備納入系統中；在基礎自動化層面，通過自動化控制設備，實現設備的控制與聯網；在過程控制控制層面，通過工業以太網將所有設備進行聯結，實現數據采集和遠程控制；在制造執行層面也就是車間MES功能層面，通過專用軟件實現計劃、排產、生產等全過程控制；在管理辦公層面，做好與專業軟件ERP、CRM等的對接，為生產決策提供支持。

2.3 應用案例

根據軌道交通行業生產的現狀，平臺為用戶搭建了網絡系統架構，如圖3所示。它的特點是：工廠內使用無線方案，不改變生產架構與習慣；搭建遠程數據庫，為軌道交通系統提供大數據支持；在各路局路段，可以與運維數據系統相結合，為車輛運營提供全運行周期數據支持。

圖3 應用案例功能框架

目前，這套系統已經進行了一系列的應用與推廣，在中車公司方面，與長客股份、唐客股份開展合作與探索應用。在鐵路總公司方面，與濟南車輛段、青島動車段、沈陽動車段等展開合作，在機車動車檢修領域拓展平臺的應用。

3 平臺及軌道交通智能制造的發展趨勢

智能化系統的管理層面，是專業軟件公司的業務領域，如人們熟知的SAP、金蝶、用友等ERP軟件廠商，智能裝配信息化云平臺在這一層面做好系統的應用接口，平臺的研究重點在于車間層面、MES制造執行系統以及與之相關的擴展應用。

平臺通過建設與發展，為軌道交通行業實現智能化發展目標提供支持，真正實現人機料法環。將操作工人納入系統中，可以實現對工人的考勤管理、資格權限管理等；將設備納入系統中，可以對設備生命周期管理、管理工具進行維護；通過大數據分析、防錯手質量控制手段的實施，提高車輛的運行安全；智能化很重要的一環是倉儲物料的管理，目前筆者已經開展智能物料系統的研究應用，今后可以將這些納入平臺中，為制造管理服務，實現生產的閉環控制。

平臺建設實施，可以助力軌道交通智能化制造，在行業智能制造產業鏈中，能夠在工廠車間范圍內為軌道交通系統服務，為軌道交通的發展提供數據支撐。

[1]工業4.0工作組.德國工業4.0戰略計劃實施建議（上）[J].機械工程導報，2013，（7）：23-33.

[2]工業4.0工作組.德國工業4.0戰略計劃實施建議（中）[J].機械工程導報，2013，（10）：20-30.

[3]工業4.0工作組.德國工業4.0戰略計劃實施建議（下）[J].機械工程導報，2014，（1）：31-45.

[4]張曙.工業4.0和智能制造[J].現代制造，2014，（1）：24-25.