高鴻林 黃 毅

（山東中車同力達智能機械有限公司，濟南 250022）

軌道交通行業(yè)存在產(chǎn)品多品種、定制化的特點，在一些企業(yè)和檢修段，生產(chǎn)批量很小，這制約了行業(yè)大規(guī)模自動化設備及生產(chǎn)線的應用。軌道交通車輛生產(chǎn)過程中涉及的大量零部件，其離散化的特點導致管理復雜。在設計過程中，由于車輛結(jié)構(gòu)復雜，其需要多單位、多專業(yè)協(xié)同設計，導致管理控制難度大。同時，與此相對應的鐵路系統(tǒng)企業(yè)整體研制和管理的信息化水平有待進一步提升。

在制造領(lǐng)域，歐美等發(fā)達國家已經(jīng)經(jīng)過制造業(yè)的機械制造時代、電氣化與自動化時代、電子信息化時代，目前正在向智能化時代邁進[1-3]。2015年，我國也出臺了《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃，指出了軌道交通行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了更高的發(fā)展要求。高鐵作為中國制造的名片，更應在智能制造領(lǐng)域走在前列。

1 概述

智能制造有很多關(guān)鍵性的技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、機器人、增材制造、云計算、大數(shù)據(jù)分析等[4]。結(jié)合這些技術(shù)的應用和軌道交通行業(yè)的特點，筆者認為，要打造軌道交通智慧企業(yè)，實現(xiàn)智能制造，需要經(jīng)過很長時間的努力建設，這個建設過程可以分為以下幾個階段：要以數(shù)字化為基礎(chǔ)，建設以數(shù)據(jù)為核心的企業(yè)信息中樞；在數(shù)字化基礎(chǔ)上，推動核心工業(yè)軟件平臺化實施，實現(xiàn)企業(yè)的信息化；做好智慧企業(yè)頂層架構(gòu)設計，實現(xiàn)企業(yè)的智慧化。以上三個階段完全實現(xiàn)后，才能真正成為一個智慧型企業(yè)。軌道交通智慧企業(yè)建設思路如圖1所示。

圖1 軌道交通智慧企業(yè)建設思路

根據(jù)自身對實踐智能制造、構(gòu)建智慧企業(yè)的理解，結(jié)合軌道交通行業(yè)的特點，筆者進行了智能裝配信息化的探索與實踐，研究開發(fā)了軌道交通智能裝配信息化云平臺（簡稱平臺）。

2 智能裝配信息化云平臺

智能裝配信息化云平臺將部件裝配與智能化相結(jié)合，緊緊圍繞智能裝配這一主題進行開發(fā)建設，在未來的發(fā)展中，平臺可以拓展到PLM全生命周期管理中，進行更多功能的探索與應用。如圖2所示，平臺開發(fā)了五大功能架構(gòu)：作業(yè)中心、質(zhì)檢中心、監(jiān)控中心、技術(shù)中心、數(shù)據(jù)中心。

圖2 智能裝配平臺功能架構(gòu)

2.1 平臺功能介紹

2.1.1 作業(yè)中心功能

通過將現(xiàn)場人機設備引入系統(tǒng)中，降低用戶的專業(yè)操作要求，在操作現(xiàn)場設計放置掃描槍、打卡器、報警燈、屏幕提示等，實現(xiàn)人機交互，用戶只需按照提示進行操作即可。筆者設計開發(fā)了豐富的設備驅(qū)動模塊，保證高精度扭矩控制、實現(xiàn)交互式人機指導，實現(xiàn)防錯等功能。

2.1.2 質(zhì)檢中心功能

通過研究多級用戶角色管理，嚴格質(zhì)量管控，為裝配提供可靠保障。目前，平臺正在進行專家系統(tǒng)的開發(fā)，操作現(xiàn)場可以通過遠程專家系統(tǒng)進行咨詢，專家也可以通過平臺進行生產(chǎn)質(zhì)量分析，為生產(chǎn)過程提出修改意見。

2.1.3 監(jiān)控中心功能

通過搭建遠端服務器或云平臺，實現(xiàn)多種方式的設備狀態(tài)監(jiān)控，軟件采用B/S架構(gòu)，支持多用戶同時登錄，可以實時查看現(xiàn)場的生產(chǎn)狀態(tài)、報警信息等。

2.1.4 技術(shù)中心功能

開發(fā)遠端工藝編輯與任務下發(fā)管理功能，技術(shù)人員可對服務器端工藝進行編輯、修改、審批等操作，現(xiàn)場工藝人員甚至可以通過手持設備進行工藝編輯，平臺通過SPC分析等大數(shù)據(jù)分析手段可以將分析結(jié)果應用于設計中，為車輛技術(shù)設計提供支撐。

2.1.5 數(shù)據(jù)中心功能

所有功能的核心都是圍繞數(shù)據(jù)中心的建設，裝備現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲到遠端云平臺，平臺提供多種的數(shù)據(jù)分析手段，可以對數(shù)據(jù)實現(xiàn)趨勢預警、導出等操作，以大數(shù)據(jù)為裝配生產(chǎn)提供平臺支持。

2.2 平臺功能框架

平臺功能框架借鑒制造行業(yè)信息系統(tǒng)五層架構(gòu)理論，針對軌道裝配的特點，設計了功能框架。在傳感執(zhí)行層面，將現(xiàn)場的人機交互設備納入系統(tǒng)中；在基礎(chǔ)自動化層面，通過自動化控制設備，實現(xiàn)設備的控制與聯(lián)網(wǎng)；在過程控制控制層面，通過工業(yè)以太網(wǎng)將所有設備進行聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和遠程控制；在制造執(zhí)行層面也就是車間MES功能層面，通過專用軟件實現(xiàn)計劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)等全過程控制；在管理辦公層面，做好與專業(yè)軟件ERP、CRM等的對接，為生產(chǎn)決策提供支持。

2.3 應用案例

根據(jù)軌道交通行業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀，平臺為用戶搭建了網(wǎng)絡系統(tǒng)架構(gòu)，如圖3所示。它的特點是：工廠內(nèi)使用無線方案，不改變生產(chǎn)架構(gòu)與習慣；搭建遠程數(shù)據(jù)庫，為軌道交通系統(tǒng)提供大數(shù)據(jù)支持；在各路局路段，可以與運維數(shù)據(jù)系統(tǒng)相結(jié)合，為車輛運營提供全運行周期數(shù)據(jù)支持。

圖3 應用案例功能框架

目前，這套系統(tǒng)已經(jīng)進行了一系列的應用與推廣，在中車公司方面，與長客股份、唐客股份開展合作與探索應用。在鐵路總公司方面，與濟南車輛段、青島動車段、沈陽動車段等展開合作，在機車動車檢修領(lǐng)域拓展平臺的應用。

3 平臺及軌道交通智能制造的發(fā)展趨勢

智能化系統(tǒng)的管理層面，是專業(yè)軟件公司的業(yè)務領(lǐng)域，如人們熟知的SAP、金蝶、用友等ERP軟件廠商，智能裝配信息化云平臺在這一層面做好系統(tǒng)的應用接口，平臺的研究重點在于車間層面、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)以及與之相關(guān)的擴展應用。

平臺通過建設與發(fā)展，為軌道交通行業(yè)實現(xiàn)智能化發(fā)展目標提供支持，真正實現(xiàn)人機料法環(huán)。將操作工人納入系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對工人的考勤管理、資格權(quán)限管理等；將設備納入系統(tǒng)中，可以對設備生命周期管理、管理工具進行維護；通過大數(shù)據(jù)分析、防錯手質(zhì)量控制手段的實施，提高車輛的運行安全；智能化很重要的一環(huán)是倉儲物料的管理，目前筆者已經(jīng)開展智能物料系統(tǒng)的研究應用，今后可以將這些納入平臺中，為制造管理服務，實現(xiàn)生產(chǎn)的閉環(huán)控制。

平臺建設實施，可以助力軌道交通智能化制造，在行業(yè)智能制造產(chǎn)業(yè)鏈中，能夠在工廠車間范圍內(nèi)為軌道交通系統(tǒng)服務，為軌道交通的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

[1]工業(yè)4.0工作組.德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議（上）[J].機械工程導報，2013，（7）：23-33.

[2]工業(yè)4.0工作組.德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議（中）[J].機械工程導報，2013，（10）：20-30.

[3]工業(yè)4.0工作組.德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議（下）[J].機械工程導報，2014，（1）：31-45.

[4]張曙.工業(yè)4.0和智能制造[J].現(xiàn)代制造，2014，（1）：24-25.