工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(zhèn)龐巴迪運(yùn)輸系統(tǒng)有限公司,安徽 蕪湖210031；2.焊聯(lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

0 前言

焊接工藝作為單軌車輛生產(chǎn)制造中重要的一道工序需要嚴(yán)格管控，目前單軌產(chǎn)品焊接制造執(zhí)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(píng)定ISO 16514，ISO 25239，ISO 14555，焊接工藝規(guī)程ISO 15609等完整標(biāo)準(zhǔn)體系。國(guó)際焊接工程師IWE在EN 15085體系的框架下開(kāi)展相關(guān)工作，隨著項(xiàng)目的增多且復(fù)雜程度不同，對(duì)焊接工程師的要求也會(huì)有不同，在工藝規(guī)程多、試驗(yàn)類別多、人員證書(shū)多的情況下，不同項(xiàng)目的焊接工程師不能有效的實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)共享，造成項(xiàng)目管控困難，難以避免的出現(xiàn)重復(fù)試驗(yàn)，重復(fù)的工藝規(guī)程等問(wèn)題。因此,需要引入信息化、平臺(tái)化操作，在同一平臺(tái)下形成數(shù)據(jù)庫(kù)，專家?guī)?，協(xié)同操作、經(jīng)驗(yàn)共享。

2019年3月，國(guó)家已經(jīng)將“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”寫(xiě)進(jìn)政府的工作報(bào)告，并成為熱詞。在新形勢(shì)下，如何從重要的焊接制造工藝入手，在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化思想下，為焊接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)注入動(dòng)力，是我們這個(gè)時(shí)代軌道交通焊接人面臨的重要課題，文中依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的背景，從軌道交通裝備焊接體系的數(shù)據(jù)管理角度，探索一種可能性。

1 單軌列車的焊接體系及數(shù)據(jù)

1.1 EN 15085體系及企業(yè)認(rèn)證

EN 15085軌道交通焊接管理具備完整的一套標(biāo)準(zhǔn)體系，包含人員、工藝、材料、質(zhì)量、設(shè)備等。圖1列出了常用的焊接標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)正是單軌列車生產(chǎn)制造和檢測(cè)的依據(jù)。企業(yè)必須在標(biāo)準(zhǔn)體系的框架下獲得EN 15085證書(shū)、焊工考試證書(shū)、WPQR、無(wú)損檢測(cè)人員證書(shū)等一系列的標(biāo)準(zhǔn)化的資質(zhì)。

圖1 EN 15085常用標(biāo)準(zhǔn)

1.2 流動(dòng)在焊接中的數(shù)據(jù)

一個(gè)新的單軌列車項(xiàng)目焊接工作啟動(dòng)時(shí)，國(guó)際焊接工程師需要進(jìn)行大量的技術(shù)轉(zhuǎn)化，才能將設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)化為車間的制造工藝文件。圖2介紹了國(guó)際焊接工程師(IWE)的常規(guī)工作流程。

焊接工程師需要根據(jù)ISO 3834和EN 15085的要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)評(píng)審和要求評(píng)審，需要根據(jù)產(chǎn)品要求進(jìn)行編制的焊接計(jì)劃[1]，需要判斷企業(yè)的WPQR和焊工資質(zhì)是否滿足產(chǎn)品的需求，需要進(jìn)行工作試件的定項(xiàng)及相應(yīng)的驗(yàn)證，需要編制焊接工藝規(guī)程(WPS)和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)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(xì)節(jié)、質(zhì)量等級(jí)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等一些列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.3 產(chǎn)品的其他數(shù)據(jù)

單軌焊接需要明確產(chǎn)品的人員組織架構(gòu)，所有的材料需要相應(yīng)的材質(zhì)證明并做到可追溯，在焊接過(guò)程中使用的工裝檢具管理，對(duì)焊接的前中后的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

圖2 國(guó)際焊接工程師工作流程

2 焊接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

2.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

工業(yè)經(jīng)歷了機(jī)械化、電氣化和信息化三次工業(yè)革命，如今正邁入第四次工業(yè)革命。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)繼互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)之后走到歷史的舞臺(tái)中央，成為引領(lǐng)本次工業(yè)革命的創(chuàng)新核心。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前還處于探索前進(jìn)的階段，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可理解為是基于互聯(lián)網(wǎng)的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)體需要能夠進(jìn)行高效的協(xié)同。單軌列車焊接制造已經(jīng)具備了完善的焊接體系，標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，實(shí)現(xiàn)人員協(xié)同、工藝協(xié)同、數(shù)據(jù)庫(kù)、專家?guī)斓葏f(xié)同，確保列車制造的高效智造和質(zhì)量保證也勢(shì)在必行[2]。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中制造相關(guān)大數(shù)據(jù)的采集，并且對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，從而推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)，協(xié)同智造。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是將所有的設(shè)備上云，通過(guò)云端大數(shù)據(jù)觀察設(shè)備的運(yùn)行效率及維修保養(yǎng)等。業(yè)內(nèi)達(dá)成共識(shí)的觀點(diǎn)認(rèn)為僅僅設(shè)備上云，并不能實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的全要素協(xié)同效率提高，而人機(jī)料法環(huán)測(cè)中，工藝作為制造的最關(guān)鍵的核心要素，驅(qū)動(dòng)人機(jī)料等的運(yùn)作，對(duì)提高效率、質(zhì)量和改善成本至關(guān)重要，需要作為第一生產(chǎn)要素在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的初期重點(diǎn)構(gòu)建出來(lái)[3-4]。

焊接工藝的數(shù)據(jù)是龐大的，需要在海量的數(shù)據(jù)中尋找到相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的有效的核心數(shù)據(jù)，將作業(yè)流程、關(guān)鍵數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)和互聯(lián)技術(shù)融合在一起，才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)初期的發(fā)展方向[5-7]。

3 單軌列車焊接管理在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)框架思維下的探索

3.1 傳統(tǒng)作業(yè)方式的問(wèn)題

傳統(tǒng)的焊接項(xiàng)目運(yùn)作以“服務(wù)器文件夾+獨(dú)立電腦”的方式，焊接工程師根據(jù)項(xiàng)目的大小采取獨(dú)立或合作的方式操作項(xiàng)目。不管是獨(dú)立操作還是合作操作，其數(shù)據(jù)的分布都是相對(duì)獨(dú)立的，數(shù)據(jù)離散分布在各自的電腦或部分共用部分存儲(chǔ)于服務(wù)器。焊接工程師之間是一種弱交互的關(guān)系，而工程師和服務(wù)器的文件夾處于強(qiáng)交互的狀態(tài)(圖3)，但服務(wù)器的數(shù)據(jù)不能實(shí)現(xiàn)及時(shí)交互、協(xié)同交互，龐大的數(shù)據(jù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的交互效率低下，且出錯(cuò)和重復(fù)勞動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生[8]。

圖3 IWE工作數(shù)據(jù)傳統(tǒng)交互方式

3.2 基于WRP8.0平臺(tái)新協(xié)同合作

WRP8.0(Welding resource platform)是焊聯(lián)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司的軌道交通焊接標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)平臺(tái)，架構(gòu)了軌道交通焊接核心數(shù)據(jù)，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，焊接工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和項(xiàng)目管理三個(gè)方面構(gòu)建了較為完整的作業(yè)體系。中車浦鎮(zhèn)龐巴迪此次和焊聯(lián)工業(yè)合作，在其標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)體系上，加入企業(yè)特有的管理流程，部署私有云，結(jié)合公司現(xiàn)有的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，確保焊接數(shù)據(jù)的云端積累和數(shù)據(jù)的安全。

所有數(shù)據(jù)存在企業(yè)私有云端(圖4)，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)之間的工作協(xié)作，提高工作效率，共享焊接經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)加強(qiáng)了和焊接現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)了在私有云部署下的工程師、辦公室、車間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)工業(yè)要素的互聯(lián)互通。

圖4 WRP平臺(tái)下的合作

3.3 目前取得的成果

在實(shí)施WRP8.0的五個(gè)月里，共實(shí)現(xiàn)5個(gè)項(xiàng)目的管理，90份焊工證書(shū)的維護(hù)，25份WPQR的管理，320個(gè)接頭的錄入，156份WPS的共享，還有大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將形成數(shù)據(jù)庫(kù)、經(jīng)驗(yàn)庫(kù)，為未來(lái)的數(shù)據(jù)決策提供有力依據(jù)。

3.4 未來(lái)進(jìn)一步接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的可能

實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)平臺(tái)化只是第一步，進(jìn)一步加強(qiáng)和設(shè)備、人員、物料、環(huán)境等的交互，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要求的全融合是未來(lái)的方向。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步細(xì)化分類，部分?jǐn)?shù)據(jù)接入公云，從國(guó)家戰(zhàn)略方面實(shí)現(xiàn)單軌列車或軌道交通行業(yè)的平臺(tái)化協(xié)同運(yùn)作，為軌道交通行業(yè)在第四次工業(yè)革命中發(fā)揮排頭兵的作用做出努力。

4 結(jié)論

(1)單軌列車焊接具備在EN 15085體系下一整套完整數(shù)據(jù)體系。

(2)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時(shí)代，單軌列車焊接具備接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的可行性。

(3) 加強(qiáng)企業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略平臺(tái)之間的合作，尋求在新形勢(shì)下的合作與開(kāi)發(fā)，將是一條可能的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)之路。