數(shù)字技術(shù)如何為“復(fù)興號”賦能

文/劉艷杰 鄧旺強(qiáng)

隨著新基建熱潮的興起，數(shù)字技術(shù)正成為眼下的熱詞。

高速動車組是大國重器。如今，“復(fù)興號”奔馳在祖國廣袤的大地上，以時速350千米的運(yùn)營速度領(lǐng)跑全球。在“復(fù)興號”動車組的制造過程中，從車體焊接、轉(zhuǎn)向架裝配到總裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)，數(shù)字技術(shù)在背后扮演著至關(guān)重要的角色。

數(shù)字化焊接實(shí)時管控有了“火眼金睛”

在中國高鐵列車核心研制基地中車青島四方股份有限公司（以下簡稱中車四方），動車組車體生產(chǎn)線上，正在焊接的車體，每0.5秒就有一組焊接數(shù)據(jù)上傳到焊接管理中心。這是車體焊接數(shù)字化管理系統(tǒng)的場景。

焊接是動車組車體制造的關(guān)鍵工藝。一列動車組，有上萬道焊縫。如何管控焊接質(zhì)量？

車體焊接工藝師池浩瀚告訴記者，傳統(tǒng)的焊接，依靠焊工在焊完后進(jìn)行自檢、互檢、巡檢，無法對焊接過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。中車四方通過數(shù)字化技術(shù)，建成了國內(nèi)首個動車組焊接過程數(shù)字化管理系統(tǒng)。通過布設(shè)在焊機(jī)上的數(shù)據(jù)采集器，焊接管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集焊接過程中的所有焊接參數(shù)，像焊接電壓、電流等，每0.5秒記錄一次，并自動與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比對，一旦出現(xiàn)超差自動報警。

“焊接數(shù)字化管理系統(tǒng)就像一雙‘火眼金睛’，通過對焊接數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、自動判斷、自動報警，實(shí)時地‘監(jiān)視’車體的焊接過程，實(shí)現(xiàn)了對焊接的‘過程管控’，從而能夠更好地保障焊接質(zhì)量。”池浩瀚說。

目前，在車體生產(chǎn)線上，焊接數(shù)字化管理系統(tǒng)連接了一百多臺焊機(jī)，動車組車體的每一道關(guān)鍵焊縫都實(shí)現(xiàn)了實(shí)時管控。

數(shù)字化裝配讓制造過程可追溯

轉(zhuǎn)向架相當(dāng)于列車的“腿腳”，是動車組的關(guān)鍵核心部件。轉(zhuǎn)向架工藝師姚迪稱，一個轉(zhuǎn)向架有400多種零部件，從上線裝配到完成制造，會產(chǎn)生近萬項(xiàng)制造數(shù)據(jù)。他們通過轉(zhuǎn)向架數(shù)字化裝配線，借助物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感等技術(shù)，以數(shù)控機(jī)床、扭矩采集以及輔助裝配為主的智能設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架制造數(shù)據(jù)的自動采集、自動判定和自動歸集。

“一個螺栓用了多大扭矩？一個裝配的尺寸多少？轉(zhuǎn)向架裝配中的每一個制造數(shù)據(jù)都會精確采集記錄。”姚迪告訴記者，近萬項(xiàng)的制造數(shù)據(jù)，包括人員信息、設(shè)備信息、物料信息、質(zhì)量信息等，形成一個轉(zhuǎn)向架的電子化“制造履歷”。有了這個制造履歷，實(shí)現(xiàn)了制造過程的可追溯。

制造過程可追溯可以更好地保障轉(zhuǎn)向架的裝配質(zhì)量。同時，基于裝配大數(shù)據(jù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品一次交檢合格率、工序能力指數(shù)、質(zhì)量穩(wěn)定性等進(jìn)行分析，從而指導(dǎo)優(yōu)化生產(chǎn)流程和制造工藝，提高制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

數(shù)字化調(diào)試大大縮短調(diào)試周期

完成組裝的動車組，出廠前必須進(jìn)行調(diào)試。

“調(diào)試就是對動車組進(jìn)行功能符合性驗(yàn)證，相當(dāng)于‘體檢’，合格后動車組才能出廠交付。”電氣調(diào)試工藝師孫曉東告訴記者，調(diào)試試驗(yàn)是動車組出廠前的一道關(guān)鍵制造工序。

一列動車組有16000多個試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)，調(diào)試過程數(shù)據(jù)量龐大，流程復(fù)雜。依靠傳統(tǒng)的人工記錄、人工測試，很難突破調(diào)試效率的瓶頸。因此，數(shù)字化、自動化正在成為動車組調(diào)試線上的關(guān)鍵詞。

孫曉東介紹，他們對調(diào)試線進(jìn)行了數(shù)字化升級，建成了動車組數(shù)字化調(diào)試線。這個數(shù)字化調(diào)試線，實(shí)現(xiàn)了動車組試驗(yàn)記錄文件100%電子化交檔、試驗(yàn)全過程數(shù)據(jù)100%存儲上傳。不僅如此，借助數(shù)字技術(shù)和智能化裝備，調(diào)試線還開發(fā)了十余種自動化調(diào)試設(shè)備，使動車組的部分調(diào)試項(xiàng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了自動化調(diào)試。

“這些自動化調(diào)試設(shè)備，能夠根據(jù)任務(wù)指令，自動采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動判斷，并自動生成試驗(yàn)結(jié)果。”孫曉東說，目前實(shí)現(xiàn)自動化試驗(yàn)的調(diào)試項(xiàng)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到3000多個。

數(shù)字化調(diào)試線投入應(yīng)用后，動車組的調(diào)試效率大幅提高。一列8輛標(biāo)準(zhǔn)編組的動車組，調(diào)試周期縮短了2天以上。

大數(shù)據(jù)護(hù)航每年可預(yù)防故障隱患數(shù)百件

數(shù)字顯示，中車四方每天有1300多列動車組運(yùn)行在全國各地。這1300多列動車組，每列車每天的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，都會實(shí)時傳回到企業(yè)數(shù)據(jù)中心。

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，企業(yè)建成了動車組智能運(yùn)維平臺。在這里，大數(shù)據(jù)被應(yīng)用到動車組運(yùn)維，成為護(hù)航動車組運(yùn)行安全的新“神器”。

“一列在線運(yùn)行的動車組，設(shè)有數(shù)千個數(shù)據(jù)測點(diǎn)，傳感器實(shí)時采集列車的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測列車運(yùn)行狀況，每10秒就向地面發(fā)送一次數(shù)據(jù)。”信息系統(tǒng)運(yùn)營主管工程師王川告訴記者，企業(yè)利用動車組運(yùn)行實(shí)時數(shù)據(jù)，并融合列車的制造履歷數(shù)據(jù)、線路數(shù)據(jù)、運(yùn)用數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、自然環(huán)境數(shù)據(jù)等，應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和人工智能算法，開發(fā)出動車組關(guān)鍵部件故障預(yù)測模型，能夠在發(fā)生故障之前對故障進(jìn)行預(yù)測、預(yù)警，從而提供維護(hù)建議。

“這種基于大數(shù)據(jù)的運(yùn)維模式，將傳統(tǒng)被動式的故障后維修或定期修，變?yōu)橹鲃拥念A(yù)測性維護(hù)，從而能夠有效降低列車故障率，更好地保障行車安全，提高運(yùn)維效率。”王川說，目前，動車組智能運(yùn)維平臺已上線應(yīng)用近100個故障預(yù)測模型，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，每年能成功預(yù)防故障隱患數(shù)百件。