我國高速鐵路智能制造技術(shù)發(fā)展實(shí)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(lǐng)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(zhì)量智能檢測系統(tǒng)”三個我國高速鐵路智能制造技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，凸顯出智能制造技術(shù)在高速鐵路制造領(lǐng)域的應(yīng)用價值，并從技術(shù)內(nèi)涵的轉(zhuǎn)變和總體布局的轉(zhuǎn)變兩個角度，對未來我國高速鐵路智能制造技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;智能制造技術(shù);發(fā)展實(shí)踐

全球信息化發(fā)展浪潮下，將人工智能制造技術(shù)引入我國高速鐵路制造領(lǐng)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(shè)行業(yè)發(fā)展，從今國家經(jīng)濟(jì)騰飛具有重要的意義。因此，行業(yè)企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)主動了解現(xiàn)階段我國高速鐵路智能制造技術(shù)的發(fā)展實(shí)踐，并明確未來的發(fā)展趨勢，這樣才能更好促進(jìn)我國高速鐵路智能制造技術(shù)的發(fā)展。

一、 我國高速鐵路智能制造技術(shù)的發(fā)展實(shí)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(cè)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(guān)鍵性技術(shù)裝備。目前，依托于電子信息技術(shù)、柔性技術(shù)、伺服技術(shù)、測量技術(shù)等前沿性科技，我國已經(jīng)研發(fā)出相應(yīng)高速車車體長大的數(shù)字化、柔性化工裝，包括車頂、側(cè)墻、底架等關(guān)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(diǎn)支撐焊接的智能化工裝系統(tǒng)。其中，以點(diǎn)陣式支撐原理為基礎(chǔ)，采用運(yùn)動/聯(lián)動控制方法的多點(diǎn)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)有高速車車頂、側(cè)墻正裝/反裝不同截面曲線的自由轉(zhuǎn)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(shù)的研發(fā)與應(yīng)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(shí)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(zhuǎn)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(lǐng)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(yīng)用

基于端墻自動化焊接技術(shù)、機(jī)器人自動化裝配技術(shù)、信息及系統(tǒng)集成技術(shù)、自動化柔性化工裝技術(shù)等智能制造技術(shù)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(shù)的研發(fā)與應(yīng)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?qū)崟r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(yīng)用，有效消除了產(chǎn)品調(diào)修量大、產(chǎn)品一致性差、生產(chǎn)制造強(qiáng)度大等生產(chǎn)制造問題，切實(shí)加快了我國高速鐵路制造領(lǐng)域制造技術(shù)相可視化、智能化、精益化發(fā)展的步伐[2]。

（三）焊縫質(zhì)量智能檢測系統(tǒng)的應(yīng)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(zhì)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(lǐng)域，人們最為關(guān)注的制造技術(shù)控制指標(biāo)。目前，依托于機(jī)器視覺技術(shù)、激光傳感技術(shù)等智能技術(shù)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(zhì)量智能檢測技術(shù)，其主要包含焊接表面質(zhì)量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)、焊接速度參數(shù)實(shí)時修正系統(tǒng)以及焊縫跟蹤系統(tǒng)。在焊縫質(zhì)量智能檢測技術(shù)的支持下，高速車車體焊接過程中，焊縫跟蹤準(zhǔn)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(zhì)量和效果的重要因素，焊接速度參數(shù)實(shí)時修正系統(tǒng)能夠通過激光數(shù)據(jù)反演技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)焊接速度參數(shù)的實(shí)時調(diào)整，從而最大程度保證焊接質(zhì)量。而焊接表面質(zhì)量實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)則能夠?qū)崟r更新國家最新焊縫質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對未填滿、余高過大等焊縫表面問題進(jìn)行實(shí)時檢測，在實(shí)現(xiàn)焊縫檢測技術(shù)的智能化、自動化、可視化發(fā)展的同時，為焊縫質(zhì)量控制和焊接數(shù)據(jù)溯源奠定良好基礎(chǔ)。

上述智能制造技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了高速鐵路制造領(lǐng)域焊接參數(shù)和焊接熔池的在線實(shí)時監(jiān)控，顯著提升了焊縫質(zhì)量檢測的智能化水平，促進(jìn)了我國高速鐵路制造領(lǐng)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(shù)的發(fā)展展望

（一）技術(shù)內(nèi)涵的轉(zhuǎn)變

未來，智能制造技術(shù)將會呈現(xiàn)“大系統(tǒng)”化發(fā)展，即由智能服務(wù)、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(gòu)建的綜合化、系統(tǒng)化智能技術(shù)。隨著電子信息、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，下一代智能制造技術(shù)應(yīng)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?qū)崟r收集產(chǎn)品數(shù)據(jù)和生產(chǎn)技術(shù)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(shù)改良提供數(shù)據(jù)依據(jù)（2）計算，即將大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)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(jìn)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(luò)時代，智能制造技術(shù)應(yīng)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(zhuǎn)變

未來，我國高速鐵路智能制造的總體布局應(yīng)呈現(xiàn)出以下轉(zhuǎn)變形式：（1）大力推進(jìn)具有自適應(yīng)功能，自主學(xué)習(xí)能力以及感知、決策、執(zhí)行能力的新一代智能制造技術(shù)的研發(fā)工作，打造基于單機(jī)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(jìn)高速鐵路制造領(lǐng)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(shù)支持的智能制造管理平臺的應(yīng)用和普及。在“BIM+”技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)高速鐵路智能制造的表轉(zhuǎn)化、流程化、網(wǎng)絡(luò)化、體系化管理，從而進(jìn)一步推動智能制造技術(shù)的發(fā)展（3）加大智能機(jī)器人制造技術(shù)的研發(fā)與推廣利用。通過提升和推廣機(jī)器人制造技術(shù)，提升關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)的制造效率和精密度;基于人機(jī)交互技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jié)語：

綜上所述，在智能制造技術(shù)的支持下，我國高速鐵路制造領(lǐng)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(zhì)量智能檢測系統(tǒng)等多種先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，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(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們還應(yīng)準(zhǔn)確把握發(fā)展趨勢，促進(jìn)高速鐵路智能制造技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

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