我國高速鐵路智能制造技術發(fā)展實踐以及展望淺談

孟范鵬

摘要：智能制造是電子信息時代背景下，各個行業(yè)領域發(fā)展的必然趨勢。本文闡述了“車體長大部件工裝系統(tǒng)”、“車體端墻智能化生產(chǎn)線”、“焊縫質量智能檢測系統(tǒng)”三個我國高速鐵路智能制造技術的應用實踐，凸顯出智能制造技術在高速鐵路制造領域的應用價值，并從技術內(nèi)涵的轉變和總體布局的轉變兩個角度，對未來我國高速鐵路智能制造技術的發(fā)展進行展望。

關鍵詞：高速鐵路;智能制造技術;發(fā)展實踐

全球信息化發(fā)展浪潮下，將人工智能制造技術引入我國高速鐵路制造領域，提升我國高速鐵路制造智能化、數(shù)字化、自動化水平，對于提升推動我國高速鐵路建設行業(yè)發(fā)展，從今國家經(jīng)濟騰飛具有重要的意義。因此，行業(yè)企業(yè)和相關技術人員應主動了解現(xiàn)階段我國高速鐵路智能制造技術的發(fā)展實踐，并明確未來的發(fā)展趨勢，這樣才能更好促進我國高速鐵路智能制造技術的發(fā)展。

一、 我國高速鐵路智能制造技術的發(fā)展實踐

（一）車體長大部件工裝系統(tǒng)的研發(fā)

高速列車的車體長大部件主要指的是車頂、側墻、底架等部件。長大部件鋁合金焊接加工工裝是其制造工藝過程中的關鍵性技術裝備。目前，依托于電子信息技術、柔性技術、伺服技術、測量技術等前沿性科技，我國已經(jīng)研發(fā)出相應高速車車體長大的數(shù)字化、柔性化工裝，包括車頂、側墻、底架等關鍵部件的柔性化、智能化工裝系統(tǒng)以及適用于車體弧形截面長大部件多點支撐焊接的智能化工裝系統(tǒng)。其中，以點陣式支撐原理為基礎，采用運動/聯(lián)動控制方法的多點支撐式智能化焊接工裝系統(tǒng)，能夠在三維空間內(nèi)，自由變換支撐仿形和位置，不僅可以實現(xiàn)現(xiàn)有高速車車頂、側墻正裝/反裝不同截面曲線的自由轉換，還能夠滿足未來同類型高速車車體，類似長大部件的焊接工裝需求。

上述高速鐵路智能制造技術的研發(fā)與應用，幫助我國有效解決了高速車車體長大部件加工、焊接等制造工藝實施過程中，數(shù)字化水平低、智能化水平低、車型兼容性差、柔性化程度低、轉產(chǎn)效率低等問題，有效推動了我國高速鐵路制造行業(yè)領域的智能化發(fā)展[1]。

（二）高速車車體端墻智能化生產(chǎn)線的應用

基于端墻自動化焊接技術、機器人自動化裝配技術、信息及系統(tǒng)集成技術、自動化柔性化工裝技術等智能制造技術的支持，目前我國已經(jīng)成功研發(fā)出高速車車體端墻智能化生產(chǎn)線以及鋁合金部件智能化組焊工裝。此智能制造技術的研發(fā)與應用，不僅改變了以往我國高速車車體端墻板部件只能手工制造的弊端，顯著提升了部件制造的效率和精密度，還能夠實時收集生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至上位系統(tǒng)，從而提升高速車車體的整體制造水平。

高速車車體端墻智能化生產(chǎn)線的應用，有效消除了產(chǎn)品調修量大、產(chǎn)品一致性差、生產(chǎn)制造強度大等生產(chǎn)制造問題，切實加快了我國高速鐵路制造領域制造技術相可視化、智能化、精益化發(fā)展的步伐[2]。

（三）焊縫質量智能檢測系統(tǒng)的應用

高速車車體主要由多組鋁合金部件焊接焊接而成，因此，焊縫質量是確保高速鐵路車輛安全性和整體性能的重要因素，也是高速鐵路制造領域，人們最為關注的制造技術控制指標。目前，依托于機器視覺技術、激光傳感技術等智能技術的支持，我國已成功研發(fā)出高速車車體鋁合金部件焊縫質量智能檢測技術，其主要包含焊接表面質量實時監(jiān)測系統(tǒng)、焊接速度參數(shù)實時修正系統(tǒng)以及焊縫跟蹤系統(tǒng)。在焊縫質量智能檢測技術的支持下，高速車車體焊接過程中，焊縫跟蹤準確性明顯提升，使得工人能夠從惡劣的環(huán)境中解脫出來。焊接速度是影響焊接質量和效果的重要因素，焊接速度參數(shù)實時修正系統(tǒng)能夠通過激光數(shù)據(jù)反演技術手段，實現(xiàn)焊接速度參數(shù)的實時調整，從而最大程度保證焊接質量。而焊接表面質量實時監(jiān)測系統(tǒng)則能夠實時更新國家最新焊縫質量檢測標準，并嚴格按照標準對未填滿、余高過大等焊縫表面問題進行實時檢測，在實現(xiàn)焊縫檢測技術的智能化、自動化、可視化發(fā)展的同時，為焊縫質量控制和焊接數(shù)據(jù)溯源奠定良好基礎。

上述智能制造技術的應用，實現(xiàn)了高速鐵路制造領域焊接參數(shù)和焊接熔池的在線實時監(jiān)控，顯著提升了焊縫質量檢測的智能化水平，促進了我國高速鐵路制造領域的智能化、自動化發(fā)展[3]。

二、我國高速鐵路智能制造技術的發(fā)展展望

（一）技術內(nèi)涵的轉變

未來，智能制造技術將會呈現(xiàn)“大系統(tǒng)”化發(fā)展，即由智能服務、智能生產(chǎn)、智能產(chǎn)品三大功能系統(tǒng)和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)、智能制造云兩大支撐系統(tǒng)集合構建的綜合化、系統(tǒng)化智能技術。隨著電子信息、人工智能等技術的不斷發(fā)展，下一代智能制造技術應具備以下三個基本需求：（1）傳感，即智能制造系統(tǒng)在制造產(chǎn)品時能夠實時收集產(chǎn)品數(shù)據(jù)和生產(chǎn)技術數(shù)據(jù)，感知外部變化情況，并將所收集的全部信息上傳至云端，為后續(xù)制造工序或技術改良提供數(shù)據(jù)依據(jù)（2）計算，即將大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術與智能制造系統(tǒng)深度融合，全面提升智能制造系統(tǒng)的計算能力，進一步提升制造系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化、自動化水平，提高制造精密度（3）聯(lián)網(wǎng)，在“萬物互聯(lián)”的網(wǎng)絡時代，智能制造技術應具備云計算、邊緣計算、霧計算互聯(lián)的功能[4]。

（二）總體布局的轉變

未來，我國高速鐵路智能制造的總體布局應呈現(xiàn)出以下轉變形式：（1）大力推進具有自適應功能，自主學習能力以及感知、決策、執(zhí)行能力的新一代智能制造技術的研發(fā)工作，打造基于單機裝備智能化和互聯(lián)化而形成的新型智能化生產(chǎn)線，全面推進高速鐵路制造領域的自動化、智能化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展（2）大力推行基于“BIM+”技術支持的智能制造管理平臺的應用和普及。在“BIM+”技術的支持下，實現(xiàn)高速鐵路智能制造的表轉化、流程化、網(wǎng)絡化、體系化管理，從而進一步推動智能制造技術的發(fā)展（3）加大智能機器人制造技術的研發(fā)與推廣利用。通過提升和推廣機器人制造技術，提升關鍵制造環(huán)節(jié)的制造效率和精密度;基于人機交互技術，實現(xiàn)機械化制造與智能化制造的有效融合，全面提升制造過程的安全性、穩(wěn)定性以及效率[5]。

結語：

綜上所述，在智能制造技術的支持下，我國高速鐵路制造領域已經(jīng)成功研發(fā)出車體長大部件工裝系統(tǒng)、高速車車體端墻智能化生產(chǎn)線、焊縫質量智能檢測系統(tǒng)等多種先進的制造工藝技術，有效推動了我國高速鐵路行業(yè)發(fā)展。但這僅僅是一個開端，隨著時代的發(fā)展、科學技術的不斷進步，人們還應準確把握發(fā)展趨勢，促進高速鐵路智能制造技術的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

[1]王明慧，王劍，孟慶斌，張橋，李開蘭，蔣樹平.高速鐵路雙塊式軌枕智能制造技術[J].鐵路技術創(chuàng)新，2020（04）：101-106.

[2]吳祖楠，李澤祎，劉薊南.智能制造技術的發(fā)展與應用[J].湖北農(nóng)機化，2020（13）：62-63.

[3]李雨菲.智能制造技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].內(nèi)燃機與配件，2020（07）：241-242.

[4]梁建英.開啟智能化軌道交通裝備新時代[J].科學，2020，72（02）： 17-22+64+4.

[5]王峰.我國高速鐵路智能建造技術發(fā)展實踐與展望[J].中國鐵路，2019（04）：1-8.