程宏耀

(中車洛陽機車有限公司 河南 洛陽 471002)

為保證牽引機車設(shè)計、檢修、運用的效率和質(zhì)量，國鐵集團明確提出將機車全壽命周期運營管理作為機車行業(yè)內(nèi)的重點實施項目，通過對機車運營各個階段的數(shù)據(jù)采集和大數(shù)據(jù)分析，改變國內(nèi)機車關(guān)鍵零部件檢修領(lǐng)域中，部件檢測、檢修、質(zhì)量控制等方面以人工控制為主，修程修制采用計劃修的檢修模式；建設(shè)機車關(guān)鍵零部件數(shù)字化智能化技術(shù)數(shù)據(jù)的采集與分析，通過對機車關(guān)鍵零部件檢修技術(shù)數(shù)據(jù)和壽命信息的采集、分析，制定具有針對性的檢修措施，實現(xiàn)機車關(guān)鍵零部件由計劃修向預(yù)防修的轉(zhuǎn)變。

輪對驅(qū)動裝置作為交流機車關(guān)鍵部件，探索檢測其主要零部件的裝配信息、運用數(shù)據(jù)信息、運用狀態(tài)信息及磨損數(shù)據(jù)信息等是研究機車運用狀態(tài)的重要手段，為機車修程修制的確定和智能檢修提供科學(xué)依據(jù)，對于推動機車設(shè)計優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級具有重要實踐價值。

1 機車輪對驅(qū)動裝置的基本結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)構(gòu)成

1.1 機車輪對軸箱驅(qū)動裝置的基本結(jié)構(gòu)

機車輪對驅(qū)動由輪對、軸箱組裝、牽引電機、傳動齒輪、齒輪箱、抱軸箱等結(jié)構(gòu)零部件組成。

1.2 機車輪對驅(qū)動裝置采集數(shù)據(jù)的構(gòu)成

為實現(xiàn)在機車高級修過程中對輪對驅(qū)動裝置運用狀態(tài)的科學(xué)分析，在輪對驅(qū)動裝置的拆解過程中，通過數(shù)字化裝備提取車輪、車軸等關(guān)鍵零部件的工藝數(shù)據(jù)、探傷檢測數(shù)據(jù)、磨耗數(shù)據(jù)等，收集輪對驅(qū)動裝置的運用數(shù)據(jù)信息、零部件的裝配信息，然后建立數(shù)據(jù)庫，通過對大數(shù)據(jù)分析，研究零部件的壽命特征，為機車設(shè)計和修程制定提供科學(xué)依據(jù)。同時，為實現(xiàn)管理過程的信息化，架構(gòu)設(shè)置信息化管理系統(tǒng)和裝備健康管理系統(tǒng)[1]。

在和諧機車C6修輪對驅(qū)動裝置解體過程中，采集數(shù)據(jù)組成。

(1)零部件裝配信息。主要包含：機車車型、機車編號、裝配位別、機車修程、工序名稱、零部件名稱、零部件型號(圖號)、零部件編號、生產(chǎn)廠家、工作者及填寫日期等。

(2)主要零部件尺寸、運用、性能檢測信息。主要包含：機車車輪磨耗尺寸、輪對內(nèi)測距尺寸、滾動圓直徑、車軸齒輪轂各部檢測尺寸、關(guān)鍵部件探傷檢測結(jié)果及操作者與年、月、日等。

(3)生產(chǎn)管理信息。為保證系統(tǒng)按照計劃作業(yè)，架構(gòu)設(shè)置信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)從MES系統(tǒng)獲取生產(chǎn)計劃，并根據(jù)登錄用戶權(quán)限提供新增、修改、刪除生產(chǎn)計劃等操作。包括：計劃名稱、計劃周期、機車型號、機車編號、修程、審批狀態(tài)、審批人、審批日期、開始作業(yè)時間、作業(yè)結(jié)束時間等項點。

(4)裝備健康管理信息。為保證機車輪對驅(qū)動裝置拆解過程中，數(shù)據(jù)采集的可靠性，系統(tǒng)設(shè)計設(shè)備的健康管理系統(tǒng)，對設(shè)備進(jìn)行可靠性管理。設(shè)備基本信息包含：設(shè)備編碼、設(shè)備名稱、型號、出產(chǎn)廠家、出廠時間、管理類別、技術(shù)等級、設(shè)置地點等；設(shè)備維修履歷包含：設(shè)備巡檢記錄、設(shè)備小修記錄、設(shè)備故障修記錄、設(shè)備配件更換記錄、設(shè)備技術(shù)狀態(tài)評價等、設(shè)備點檢及相關(guān)記錄等。

2 系統(tǒng)框架

機車輪對驅(qū)動裝置重要零部件數(shù)據(jù)信息的采集是結(jié)合交流機車C6修拆解工藝過程，利用智能數(shù)字化裝備完成其數(shù)據(jù)的采集和分析利用。根據(jù)HXD1型交流傳動機車輪對驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)、拆解工藝流程及數(shù)據(jù)采集的個性化要求設(shè)計工作流程。

2.1 工作流程框架

根據(jù)HXD1型機車輪對驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)，將其拆解作業(yè)按照作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)順序，及均衡作業(yè)模式分解為15個工位，按照工位作業(yè)內(nèi)容，提取和檢測所需要的信息。工位設(shè)置如圖1所示。

圖1 工位設(shè)置

2.2 數(shù)據(jù)信息采集架構(gòu)的設(shè)置

基于和諧機車輪對驅(qū)動裝置高級修過程中工藝流程及工位工作內(nèi)容的設(shè)計，按照每個工位設(shè)計的工作內(nèi)容，設(shè)置數(shù)據(jù)信息采集框架；整個框架的設(shè)置具備對輪對驅(qū)動裝置零部件使用壽命信息、技術(shù)參數(shù)信息、工藝數(shù)據(jù)、關(guān)鍵零部件的尺寸參數(shù)、設(shè)備健康管理數(shù)據(jù)、ERP生產(chǎn)計劃、預(yù)確檢信息的自動采集、傳輸、存儲、處理及共享，實現(xiàn)和諧機車C6檢修的數(shù)字化、智能化，為關(guān)鍵零部件的壽命統(tǒng)計分析提供支撐。

數(shù)據(jù)信息架構(gòu)的設(shè)置實現(xiàn)了和諧機車輪對驅(qū)動裝置解體過程中，關(guān)鍵零部件的裝配信息、輪對磨耗尺寸信息、關(guān)鍵零部件狀態(tài)信息、探傷信息及生產(chǎn)管理人員作業(yè)信息的數(shù)字化檢測與應(yīng)用，數(shù)據(jù)信息架構(gòu)的設(shè)置如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)信息智能采集系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用

數(shù)據(jù)信息智能采集系統(tǒng)具備設(shè)備數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)的采集管理功能，實現(xiàn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，便于每個工位生產(chǎn)工作過程追溯和狀態(tài)顯示。通過中控機和總體顯示看板，實現(xiàn)對工作運作管理、生產(chǎn)計劃和現(xiàn)場關(guān)鍵作業(yè)環(huán)節(jié)全過程控制和監(jiān)督，通過系統(tǒng)線上編制檢修工藝和作業(yè)步驟，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)和規(guī)范化管理達(dá)到對日常安全管理、生產(chǎn)組織、應(yīng)急處置的集中控制、高效協(xié)調(diào)，確保安全生產(chǎn)控制有序,工作效率能力全面提升[2]。系統(tǒng)設(shè)置以均衡性、高穩(wěn)定和可靠性、可延伸性、可測試型為設(shè)計原則,保證應(yīng)用的可靠性。具體如圖3所示。

圖2 數(shù)據(jù)信息架構(gòu)的設(shè)置

圖3 系統(tǒng)的分層設(shè)置

圖3中，數(shù)據(jù)層是根據(jù)和諧機車C6修過程中對輪對驅(qū)動裝置關(guān)鍵零部件提出的采集數(shù)據(jù)的具體要求，并結(jié)合輪對驅(qū)動裝置C6修解體過程中數(shù)字化生產(chǎn)要求設(shè)定的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)、設(shè)備管理數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)及檢測數(shù)據(jù)等組成，從而實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)和智能化管理。

設(shè)備層基于數(shù)字化智能檢測設(shè)備、自動化智能測量設(shè)備的應(yīng)用，通過智能傳感技術(shù)，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

應(yīng)用層通過對智能設(shè)備采集數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)管理，完成對生產(chǎn)狀態(tài)、工藝過程、設(shè)備使用狀態(tài)、主要零部件的性能尺寸狀態(tài)及關(guān)鍵零部件生產(chǎn)廠家的綜合查詢、分析，為各種決策提供依據(jù)，同時，為設(shè)計改進(jìn)提供參考。

管理層是整體架構(gòu)的功能設(shè)定，為實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合運用，協(xié)調(diào)整個過程中的人、機、料、法、環(huán)、測提供系統(tǒng)的架構(gòu)，滿足和諧交流機車高級修過程中的數(shù)字化、模塊化生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

針對和諧交流機車電機輪對驅(qū)動裝置高級修中的拆解需求，結(jié)合對機車檢修新模式的探索，通過系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建，將該系統(tǒng)模式應(yīng)用于HXD1型機車輪對驅(qū)動裝置拆解生產(chǎn)線建設(shè)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中各種數(shù)據(jù)的智能采集、分析應(yīng)用，滿足了和諧機車高級修的工序化作業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化檢修的要求，提高了生產(chǎn)效率，對機車檢修新模式的建立奠定了基礎(chǔ)。