工業互聯網體系下單軌列車焊接管理初探

葛懷普， 趙明明， 陸亞明， 蔣浩軍

(1.中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司,安徽 蕪湖210031；2.焊聯工業互聯網有限公司，湖南 長沙 410000)

0 前言

焊接工藝作為單軌車輛生產制造中重要的一道工序需要嚴格管控，目前單軌產品焊接制造執行EN 15085焊接管理體系。EN 15085體系下包含焊工考試ISO 9606系列、操作工考核ISO 14732，工藝評定ISO 16514，ISO 25239，ISO 14555，焊接工藝規程ISO 15609等完整標準體系。國際焊接工程師IWE在EN 15085體系的框架下開展相關工作，隨著項目的增多且復雜程度不同，對焊接工程師的要求也會有不同，在工藝規程多、試驗類別多、人員證書多的情況下，不同項目的焊接工程師不能有效的實現經驗共享，造成項目管控困難，難以避免的出現重復試驗，重復的工藝規程等問題。因此,需要引入信息化、平臺化操作，在同一平臺下形成數據庫，專家庫，協同操作、經驗共享。

2019年3月，國家已經將“工業互聯網”寫進政府的工作報告，并成為熱詞。在新形勢下，如何從重要的焊接制造工藝入手，在數據標準化思想下，為焊接工業互聯網注入動力，是我們這個時代軌道交通焊接人面臨的重要課題，文中依托工業互聯網的背景，從軌道交通裝備焊接體系的數據管理角度，探索一種可能性。

1 單軌列車的焊接體系及數據

1.1 EN 15085體系及企業認證

EN 15085軌道交通焊接管理具備完整的一套標準體系，包含人員、工藝、材料、質量、設備等。圖1列出了常用的焊接標準，這些標準正是單軌列車生產制造和檢測的依據。企業必須在標準體系的框架下獲得EN 15085證書、焊工考試證書、WPQR、無損檢測人員證書等一系列的標準化的資質。

圖1 EN 15085常用標準

1.2 流動在焊接中的數據

一個新的單軌列車項目焊接工作啟動時，國際焊接工程師需要進行大量的技術轉化，才能將設計圖紙轉化為車間的制造工藝文件。圖2介紹了國際焊接工程師(IWE)的常規工作流程。

焊接工程師需要根據ISO 3834和EN 15085的要求對產品進行相應的技術評審和要求評審，需要根據產品要求進行編制的焊接計劃[1]，需要判斷企業的WPQR和焊工資質是否滿足產品的需求，需要進行工作試件的定項及相應的驗證，需要編制焊接工藝規程(WPS)和作業指導書等等。這一系列的工作中包含了大量的焊接信息，如：母材、焊材、焊接方法、接頭形式、焊接位置、焊縫細節、質量等級、檢驗標準等一些列的基礎數據。

1.3 產品的其他數據

單軌焊接需要明確產品的人員組織架構，所有的材料需要相應的材質證明并做到可追溯，在焊接過程中使用的工裝檢具管理，對焊接的前中后的檢驗數據等。

圖2 國際焊接工程師工作流程

2 焊接工業互聯網現狀

2.1 工業互聯網現狀

工業經歷了機械化、電氣化和信息化三次工業革命，如今正邁入第四次工業革命。工業互聯網繼互聯網、物聯網和大數據之后走到歷史的舞臺中央，成為引領本次工業革命的創新核心。

工業互聯網目前還處于探索前進的階段，工業互聯網可理解為是基于互聯網的工業生產活動，工業生產實體需要能夠進行高效的協同。單軌列車焊接制造已經具備了完善的焊接體系，標準化的作業，實現人員協同、工藝協同、數據庫、專家庫等協同，確保列車制造的高效智造和質量保證也勢在必行[2]。

工業互聯網的核心是對工業系統中制造相關大數據的采集，并且對采集的數據進行挖掘分析，從而推動工業互聯，協同智造。物聯網時代是將所有的設備上云，通過云端大數據觀察設備的運行效率及維修保養等。業內達成共識的觀點認為僅僅設備上云，并不能實現工業互聯網時代的全要素協同效率提高，而人機料法環測中，工藝作為制造的最關鍵的核心要素，驅動人機料等的運作，對提高效率、質量和改善成本至關重要，需要作為第一生產要素在工業互聯網的初期重點構建出來[3-4]。

焊接工藝的數據是龐大的，需要在海量的數據中尋找到相對標準的有效的核心數據，將作業流程、關鍵數據、經驗和互聯技術融合在一起，才是工業互聯網初期的發展方向[5-7]。

3 單軌列車焊接管理在工業互聯網框架思維下的探索

3.1 傳統作業方式的問題

傳統的焊接項目運作以“服務器文件夾+獨立電腦”的方式，焊接工程師根據項目的大小采取獨立或合作的方式操作項目。不管是獨立操作還是合作操作，其數據的分布都是相對獨立的，數據離散分布在各自的電腦或部分共用部分存儲于服務器。焊接工程師之間是一種弱交互的關系，而工程師和服務器的文件夾處于強交互的狀態(圖3)，但服務器的數據不能實現及時交互、協同交互，龐大的數據導致數據的交互效率低下，且出錯和重復勞動的情況時有發生[8]。

圖3 IWE工作數據傳統交互方式

3.2 基于WRP8.0平臺新協同合作

WRP8.0(Welding resource platform)是焊聯工業互聯網公司的軌道交通焊接標準化作業平臺，架構了軌道交通焊接核心數據，從基礎數據庫，焊接工藝數據庫和項目管理三個方面構建了較為完整的作業體系。中車浦鎮龐巴迪此次和焊聯工業合作，在其標準化的作業體系上，加入企業特有的管理流程，部署私有云，結合公司現有的數據加密技術，確保焊接數據的云端積累和數據的安全。

所有數據存在企業私有云端(圖4)，數據智能化匹配，如焊接接頭匹配WPS，WPS匹配WPQR，焊工匹配，工作試件匹配等。焊接工程師能更快的共享數據庫，加強之間的工作協作，提高工作效率，共享焊接經驗。同時加強了和焊接現場的數據交互，實現了在私有云部署下的工程師、辦公室、車間的協同工作，實現工業要素的互聯互通。

圖4 WRP平臺下的合作

3.3 目前取得的成果

在實施WRP8.0的五個月里，共實現5個項目的管理，90份焊工證書的維護，25份WPQR的管理，320個接頭的錄入，156份WPS的共享，還有大量的基礎數據，這些數據將形成數據庫、經驗庫，為未來的數據決策提供有力依據。

3.4 未來進一步接入工業互聯網的可能

實現工藝數據平臺化只是第一步，進一步加強和設備、人員、物料、環境等的交互，實現生產要求的全融合是未來的方向。同時對數據的進一步細化分類，部分數據接入公云，從國家戰略方面實現單軌列車或軌道交通行業的平臺化協同運作，為軌道交通行業在第四次工業革命中發揮排頭兵的作用做出努力。

4 結論

(1)單軌列車焊接具備在EN 15085體系下一整套完整數據體系。

(2)在工業互聯網和大數據時代，單軌列車焊接具備接入工業互聯網戰略的可行性。

(3) 加強企業和工業互聯網戰略平臺之間的合作，尋求在新形勢下的合作與開發，將是一條可能的工業互聯網之路。