孫嘉玉，楊 松

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

智能制造助力高鐵企業(yè)提質(zhì)增效

孫嘉玉，楊 松

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

以高鐵傳動裝置的核心部件生產(chǎn)為例，介紹對于人機(jī)共同作業(yè)裝配生產(chǎn)類型，如何利用信息技術(shù)和自動化技術(shù)的結(jié)合，提高裝配過程的作業(yè)效率，加強(qiáng)對工人操作控制，進(jìn)一步提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

智能制造；高鐵企業(yè)；裝配生產(chǎn)；信息化；自動化

0 背景

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的全球制造產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。各國都在加大科技創(chuàng)新力度，推動移動互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合。我國順應(yīng)國際工業(yè)發(fā)展潮流，提出“中國制造2025計劃”，實現(xiàn)制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變，提升中國制造原生創(chuàng)造力和執(zhí)行力，穩(wěn)固我國制造業(yè)在國際市場中的地位。然而，與世界先進(jìn)水平相比，我國制造業(yè)仍然大而不強(qiáng)，在自主創(chuàng)新能力、資源利用效率、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)水平、信息化程度、質(zhì)量效益等方面差距明顯，轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展的任務(wù)緊迫而艱巨。

北自所聯(lián)合制造企業(yè)齊力打造智能制造新模式，與中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司聯(lián)合申報了智能裝配車間項目，該項目主要圍繞高速動車組齒輪傳動系統(tǒng)搭建涵蓋智能設(shè)計、智能運(yùn)營和智能制造模塊的智能裝配車間。

1 企業(yè)概況

中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司（以下簡稱“戚墅堰所”）主要從事軌道交通裝備新材料、新工藝、新裝備、新技術(shù)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，是我國機(jī)車車輛材料及制造工藝的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)，軌道交通裝備關(guān)鍵零部件高科技產(chǎn)業(yè)化基地。戚墅堰所是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的動車組齒輪箱驅(qū)動裝置企業(yè)。

2 高鐵生產(chǎn)“智能制造”項目

2.1 基本情況

戚墅堰所高速動車組齒輪傳動系統(tǒng)智能裝配車間項目是2015年智能制造專項項目，項目所屬軌道交通裝備領(lǐng)域，是《中國制造2025》的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。北自所與戚墅堰所的合作為完成智能裝配車間的打造升級，提出了最佳的解決方案和實施計劃，助力智能制造項目順利進(jìn)行。

齒輪傳動系統(tǒng)是高速動車組的動力傳動裝置，是高速列車轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，負(fù)責(zé)將電機(jī)的動力傳送到列車上，讓列車實現(xiàn)高速奔跑，是高鐵列車核心部件。齒輪傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求高，產(chǎn)品直接影響列車運(yùn)行安全，因此通過“智能制造”的升級提高產(chǎn)品穩(wěn)定性的需求極為迫切。

2.2 升級策略

經(jīng)過對戚所齒輪傳動系統(tǒng)裝配工藝的分析，北自所為戚所裝配線的智能制造升級所做解決方案主要有以下三部分內(nèi)容：加工設(shè)備、工具和測量設(shè)備的智能升級，裝配過程工步引導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)，智能感知控制系統(tǒng)建設(shè)。

2.2.1 設(shè)備智能升級

對于裝配過程用到的壓機(jī)、扳手、測量工具等進(jìn)行智能升級，所有設(shè)備更換為可以通過wifi、藍(lán)牙等手段連接的智能設(shè)備，設(shè)備可以接收生產(chǎn)系統(tǒng)的指令自動選擇執(zhí)行程序，同時可以實時采集設(shè)備加工、測量的數(shù)據(jù)，提交生產(chǎn)系統(tǒng)做出判斷。

2.2.2 裝配過程工步引導(dǎo)

結(jié)合齒輪傳動裝置的工藝特點(diǎn)，將齒輪裝配的每個工位操作動作設(shè)計為操作的工步。工人在操作工位進(jìn)行裝配時，可以通過電子看板的方式獲取工步操作信息，并通過圖片、文件、視頻等方式將裝配作業(yè)指導(dǎo)書的內(nèi)容展示給工人，對工人的操作進(jìn)行指導(dǎo)，大大降低工人的操作失誤。

圖1 設(shè)備智能升級

工人每進(jìn)行一步操作，操作過程需要用到的工具、量具會通過指示燈進(jìn)行提示，對于智能壓機(jī)、智能扳手等設(shè)備直接接受工步引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)送的指令進(jìn)行自動操作，并通過智能感知系統(tǒng)分析工人是否完成了要求動作，結(jié)果是否符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，只有感知系統(tǒng)分析認(rèn)為工人動作完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，才允許進(jìn)行下一步的操作。

2.2.3 智能感知控制系統(tǒng)

智能感知系統(tǒng)通過傳感器的動作捕捉，視頻分析，智能設(shè)備數(shù)據(jù)，環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度）等綜合性的分析判斷，獲取工人操作動作過程以及產(chǎn)生的結(jié)果，并對過程和結(jié)果的合理性進(jìn)行分析判斷，對于不符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通過聲光報警提示工人做出調(diào)整，符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行一下步驟操作。

通過智能感知控制系統(tǒng)，最大限度的規(guī)范了工人操作的規(guī)范性，讓不能實現(xiàn)自動化的部分，能夠穩(wěn)定可控，極大的提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

面對當(dāng)前的形勢，制造企業(yè)要審時度勢，冷靜思考，不盲目跟風(fēng)。立足于企業(yè)的未來戰(zhàn)略和企業(yè)現(xiàn)狀，

圖2 工步引導(dǎo)系統(tǒng)

【】【】圍繞“降低成本”、“提高質(zhì)量”、“提高效率”，通過智能制造手段，打造企業(yè)的可持續(xù)核心競爭力。傳統(tǒng)的制造企業(yè)在智能制造升級的問題上，要對企業(yè)的產(chǎn)品種類復(fù)雜度，產(chǎn)品工藝的復(fù)雜度進(jìn)行充分的論證分析，以確定在智能制造升級中的策略。智能制造不可能一步到位，企業(yè)要根據(jù)自身的情況，以“整體規(guī)劃，分步實施，逐步精進(jìn)”的思路，走好自身的智能制造升級道路。

Intelligent manufacturing helps high-speed rail companies improving quality and increasing efficiency

SUN Jia-yu, YANG Song

TP29

：A

1009-0134(2017)01-0047-03

2016-11-10

孫嘉玉（1981 -），女，四川人，本科， 主要從事工信部兩化融合試點(diǎn)、貫標(biāo)、智能制造解決方案等項目以及移動終端行業(yè)智能工廠標(biāo)準(zhǔn)的起草工作。