智能監(jiān)造系統(tǒng)在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)中的應(yīng)用

鄒開

一、背景介紹

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組，是由中國(guó)鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進(jìn)水平的動(dòng)車組列車。轉(zhuǎn)向架作為動(dòng)車組的關(guān)鍵部件，承擔(dān)動(dòng)車組的牽引制動(dòng)、懸掛導(dǎo)向、減振降噪等作用，直接決定了動(dòng)車組行駛的安全性、可靠性與舒適性[1]。新造轉(zhuǎn)向架竣工后的例行試驗(yàn)是驗(yàn)證轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán)。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組智能監(jiān)造系統(tǒng)充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，通過(guò)數(shù)字化設(shè)備與CAA系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)輔助裝配系統(tǒng)）對(duì)接，將轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、質(zhì)量等數(shù)據(jù)上傳至生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)（質(zhì)量管理系統(tǒng)），繼而傳輸至智能監(jiān)造系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及結(jié)果的在線判定，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組監(jiān)造工作的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。

二、傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)介紹

動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架例行試驗(yàn)使用的主要設(shè)備是轉(zhuǎn)向架綜合試驗(yàn)臺(tái)。通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)向架施加設(shè)定的載荷，模擬不同負(fù)載和不同工況，對(duì)轉(zhuǎn)向架制造質(zhì)量和綜合性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵尺寸的靜態(tài)測(cè)定、基礎(chǔ)制動(dòng)及遠(yuǎn)程緩解裝置的動(dòng)作試驗(yàn)、制動(dòng)管路和空氣彈簧管路氣密性試驗(yàn)、關(guān)鍵緊固件扭矩校核等。試驗(yàn)結(jié)束后，部分?jǐn)?shù)據(jù)由試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)采集并生成電子版報(bào)表，報(bào)表準(zhǔn)確性需經(jīng)人工確認(rèn)；部分?jǐn)?shù)據(jù)由人工記錄，填寫在紙質(zhì)質(zhì)量記錄中。

三、智能監(jiān)造系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向架例行試驗(yàn)中的應(yīng)用

（一） 智能監(jiān)造系統(tǒng)與試驗(yàn)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接

轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)使用的智能化設(shè)備可以實(shí)時(shí)采集制造信息，信息化生產(chǎn)模式下數(shù)字化設(shè)備與轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)CAA系統(tǒng)結(jié)合，通過(guò)CAA系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向架信息（產(chǎn)品名稱、車型車號(hào)、生產(chǎn)編號(hào)、WBS元素）綁定，自動(dòng)采集轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)過(guò)程質(zhì)量信息。CAA系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)下發(fā)接口和數(shù)據(jù)接收接口用于完成與QMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)形成以物料編碼為標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)集合，可充分完成產(chǎn)品質(zhì)量信息的監(jiān)測(cè)與管控，并可以有效地完成數(shù)據(jù)整合，提高了質(zhì)量信息的高效率追溯。QMS系統(tǒng)通過(guò)ESB工業(yè)總線與智能監(jiān)造系統(tǒng)完成整體數(shù)據(jù)的傳輸。

智能監(jiān)造系統(tǒng)通過(guò)與QMS系統(tǒng)的連接完成與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)制造信息的實(shí)時(shí)同步。智能監(jiān)造系統(tǒng)能夠連接智能監(jiān)造中心和監(jiān)造人員手持終端設(shè)備，可以對(duì)生產(chǎn)、質(zhì)量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)完整的監(jiān)造工作流程。監(jiān)造系統(tǒng)與企業(yè)信息化系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

（二） 緊固件扭矩校核智能化管控

使用CAA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵緊固件緊固扭矩校核的智能化管控，CAA系統(tǒng)圖示見(jiàn)圖2。使用智能扭矩扳手替代傳統(tǒng)機(jī)械扭矩扳手。在智能扭矩扳手使用前預(yù)置緊固程序，添加各緊固件扭矩?cái)?shù)據(jù)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。在緊固件擰緊時(shí)，扭矩扳手從扭矩、緊固角度、轉(zhuǎn)速、扭矩與角度相關(guān)曲線等多個(gè)維度對(duì)緊固作業(yè)進(jìn)行信息采集，自動(dòng)對(duì)緊固作業(yè)進(jìn)行在線判斷。通過(guò)裝配程序的設(shè)置可對(duì)扭矩不到位、擰緊過(guò)快、緊固件漏裝等多種異常操作實(shí)時(shí)報(bào)警，降低了人工檢驗(yàn)的作業(yè)量。

信息化生產(chǎn)模式下，扭矩扳手與CAA系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了緊固件扭矩校核作業(yè)智能化管控。扭矩扳手由CAA系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作指令傳遞給專用智能扳手后方可解鎖，避免了作業(yè)人員因施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工具較多從而誤用扭矩工具的風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)擰緊作業(yè)計(jì)數(shù)規(guī)避了緊固件漏裝的風(fēng)險(xiǎn)，保證了裝配質(zhì)量。作業(yè)完成后，CAA系統(tǒng)自動(dòng)采集緊固件扭矩信息，上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（三） 試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)采集、上傳試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向架綜合試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行數(shù)字化改造，可以對(duì)包括空氣彈簧管路氣密性試驗(yàn)、差壓閥壓差試驗(yàn)、踏面清掃管路氣密性試驗(yàn)、基礎(chǔ)制動(dòng)及遠(yuǎn)程緩解裝置動(dòng)作試驗(yàn)、制動(dòng)夾鉗及其管路氣密性試驗(yàn)等試驗(yàn)數(shù)據(jù)全部進(jìn)行自動(dòng)采集，自動(dòng)判別數(shù)據(jù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求并形成電子報(bào)表。通過(guò)轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸接口協(xié)議，電子報(bào)表由工業(yè)網(wǎng)絡(luò)接口傳輸給該工序的CAA系統(tǒng)，由CAA系統(tǒng)服務(wù)器解析后按照標(biāo)準(zhǔn)模板格式上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（四） 轉(zhuǎn)向架外觀圖像檢測(cè)

轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)工序配置外觀圖像檢測(cè)設(shè)備，可以通過(guò)圖像檢測(cè)功能對(duì)轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵位置的緊固件進(jìn)行影像化拍攝，實(shí)時(shí)記錄、判定轉(zhuǎn)向架外部狀態(tài)。圖像檢測(cè)范圍主要包括：轉(zhuǎn)向架上、下、左、右、前、后六個(gè)方向的外觀狀態(tài)及其附屬零部件外露可視表面狀態(tài)。圖像檢測(cè)設(shè)備能夠?qū)ψ詣?dòng)采集到的轉(zhuǎn)向架及其附屬零部件的圖像進(jìn)行分析和故障識(shí)別，對(duì)圖像中異常的部位進(jìn)行分級(jí)報(bào)警提示，對(duì)重復(fù)報(bào)警進(jìn)行跟蹤辨識(shí)。圖像檢測(cè)設(shè)備具備識(shí)別索引功能，能夠自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)向架身份信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)記錄與實(shí)物自動(dòng)匹配。圖像檢測(cè)設(shè)備具有數(shù)據(jù)交互功能，按照轉(zhuǎn)向架身份信息進(jìn)行影像化記錄自動(dòng)歸集，并上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（五） 智能監(jiān)造檢測(cè)中心圖示化實(shí)時(shí)監(jiān)控

智能監(jiān)造系統(tǒng)接收到的制造企業(yè)QMS系統(tǒng)傳輸?shù)母黜?xiàng)生產(chǎn)、質(zhì)量數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，對(duì)轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)各關(guān)鍵質(zhì)量卡控項(xiàng)點(diǎn)的質(zhì)量信息進(jìn)行分析，形成可視化質(zhì)量曲線、圖表，投放在智能監(jiān)造檢測(cè)中心大屏幕以及監(jiān)造人員手持終端設(shè)備上，可以對(duì)質(zhì)量信息進(jìn)行直觀展示，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)警。智能監(jiān)造檢測(cè)中心圖示化監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和質(zhì)量研判，使監(jiān)造人員能夠更便捷地對(duì)轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行管控，實(shí)時(shí)開展監(jiān)造工作。

四、總結(jié)

智能監(jiān)造系統(tǒng)通過(guò)連接企業(yè)制造企業(yè)信息化系統(tǒng)，通過(guò)接收智能設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)向架試驗(yàn)制造、質(zhì)量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及在線判定，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)據(jù)的集中管控，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)了質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)控力度，降低了對(duì)操作人員技能水平的依賴，提高了轉(zhuǎn)向架可靠性檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

作者單位：中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 青島機(jī)車車輛監(jiān)造項(xiàng)目部