鄒開

一、背景介紹

中國標準動車組，是由中國鐵路總公司牽頭組織研制、具有完全自主知識產(chǎn)權、達到世界先進水平的動車組列車。轉(zhuǎn)向架作為動車組的關鍵部件，承擔動車組的牽引制動、懸掛導向、減振降噪等作用，直接決定了動車組行駛的安全性、可靠性與舒適性[1]。新造轉(zhuǎn)向架竣工后的例行試驗是驗證轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán)。

中國標準動車組智能監(jiān)造系統(tǒng)充分利用先進的計算機網(wǎng)絡和信息技術，通過數(shù)字化設備與CAA系統(tǒng)（計算機輔助裝配系統(tǒng)）對接，將轉(zhuǎn)向架試驗環(huán)節(jié)的生產(chǎn)、質(zhì)量等數(shù)據(jù)上傳至生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)（質(zhì)量管理系統(tǒng)），繼而傳輸至智能監(jiān)造系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測以及結(jié)果的在線判定，實現(xiàn)了中國標準動車組監(jiān)造工作的信息化、標準化、智能化。

二、傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架試驗介紹

動車組轉(zhuǎn)向架例行試驗使用的主要設備是轉(zhuǎn)向架綜合試驗臺。通過試驗臺對轉(zhuǎn)向架施加設定的載荷，模擬不同負載和不同工況，對轉(zhuǎn)向架制造質(zhì)量和綜合性能進行試驗驗證。試驗內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)向架關鍵尺寸的靜態(tài)測定、基礎制動及遠程緩解裝置的動作試驗、制動管路和空氣彈簧管路氣密性試驗、關鍵緊固件扭矩校核等。試驗結(jié)束后，部分數(shù)據(jù)由試驗臺自動采集并生成電子版報表，報表準確性需經(jīng)人工確認；部分數(shù)據(jù)由人工記錄，填寫在紙質(zhì)質(zhì)量記錄中。

三、智能監(jiān)造系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向架例行試驗中的應用

（一） 智能監(jiān)造系統(tǒng)與試驗線實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接

轉(zhuǎn)向架試驗使用的智能化設備可以實時采集制造信息，信息化生產(chǎn)模式下數(shù)字化設備與轉(zhuǎn)向架試驗CAA系統(tǒng)結(jié)合，通過CAA系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向架信息（產(chǎn)品名稱、車型車號、生產(chǎn)編號、WBS元素）綁定，自動采集轉(zhuǎn)向架試驗過程質(zhì)量信息。CAA系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)下發(fā)接口和數(shù)據(jù)接收接口用于完成與QMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)提供基礎數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)企業(yè)QMS系統(tǒng)形成以物料編碼為標識的數(shù)據(jù)集合，可充分完成產(chǎn)品質(zhì)量信息的監(jiān)測與管控，并可以有效地完成數(shù)據(jù)整合，提高了質(zhì)量信息的高效率追溯。QMS系統(tǒng)通過ESB工業(yè)總線與智能監(jiān)造系統(tǒng)完成整體數(shù)據(jù)的傳輸。

智能監(jiān)造系統(tǒng)通過與QMS系統(tǒng)的連接完成與生產(chǎn)現(xiàn)場制造信息的實時同步。智能監(jiān)造系統(tǒng)能夠連接智能監(jiān)造中心和監(jiān)造人員手持終端設備，可以對生產(chǎn)、質(zhì)量信息進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)完整的監(jiān)造工作流程。監(jiān)造系統(tǒng)與企業(yè)信息化系統(tǒng)連接結(jié)構見圖1。

（二） 緊固件扭矩校核智能化管控

使用CAA系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架關鍵緊固件緊固扭矩校核的智能化管控，CAA系統(tǒng)圖示見圖2。使用智能扭矩扳手替代傳統(tǒng)機械扭矩扳手。在智能扭矩扳手使用前預置緊固程序，添加各緊固件扭矩數(shù)據(jù)及評定標準。在緊固件擰緊時，扭矩扳手從扭矩、緊固角度、轉(zhuǎn)速、扭矩與角度相關曲線等多個維度對緊固作業(yè)進行信息采集，自動對緊固作業(yè)進行在線判斷。通過裝配程序的設置可對扭矩不到位、擰緊過快、緊固件漏裝等多種異常操作實時報警，降低了人工檢驗的作業(yè)量。

信息化生產(chǎn)模式下，扭矩扳手與CAA系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了緊固件扭矩校核作業(yè)智能化管控。扭矩扳手由CAA系統(tǒng)驅(qū)動，動作指令傳遞給專用智能扳手后方可解鎖，避免了作業(yè)人員因施工現(xiàn)場作業(yè)工具較多從而誤用扭矩工具的風險；對擰緊作業(yè)計數(shù)規(guī)避了緊固件漏裝的風險，保證了裝配質(zhì)量。作業(yè)完成后，CAA系統(tǒng)自動采集緊固件扭矩信息，上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（三） 試驗臺自動采集、上傳試驗數(shù)據(jù)

通過對轉(zhuǎn)向架綜合試驗臺進行數(shù)字化改造，可以對包括空氣彈簧管路氣密性試驗、差壓閥壓差試驗、踏面清掃管路氣密性試驗、基礎制動及遠程緩解裝置動作試驗、制動夾鉗及其管路氣密性試驗等試驗數(shù)據(jù)全部進行自動采集，自動判別數(shù)據(jù)是否符合標準要求并形成電子報表。通過轉(zhuǎn)向架試驗臺數(shù)據(jù)傳輸接口協(xié)議，電子報表由工業(yè)網(wǎng)絡接口傳輸給該工序的CAA系統(tǒng)，由CAA系統(tǒng)服務器解析后按照標準模板格式上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（四） 轉(zhuǎn)向架外觀圖像檢測

轉(zhuǎn)向架試驗工序配置外觀圖像檢測設備，可以通過圖像檢測功能對轉(zhuǎn)向架關鍵位置的緊固件進行影像化拍攝，實時記錄、判定轉(zhuǎn)向架外部狀態(tài)。圖像檢測范圍主要包括：轉(zhuǎn)向架上、下、左、右、前、后六個方向的外觀狀態(tài)及其附屬零部件外露可視表面狀態(tài)。圖像檢測設備能夠?qū)ψ詣硬杉降霓D(zhuǎn)向架及其附屬零部件的圖像進行分析和故障識別，對圖像中異常的部位進行分級報警提示，對重復報警進行跟蹤辨識。圖像檢測設備具備識別索引功能，能夠自動識別轉(zhuǎn)向架身份信息，實現(xiàn)系統(tǒng)記錄與實物自動匹配。圖像檢測設備具有數(shù)據(jù)交互功能，按照轉(zhuǎn)向架身份信息進行影像化記錄自動歸集，并上傳至制造企業(yè)QMS系統(tǒng)。

（五） 智能監(jiān)造檢測中心圖示化實時監(jiān)控

智能監(jiān)造系統(tǒng)接收到的制造企業(yè)QMS系統(tǒng)傳輸?shù)母黜椛a(chǎn)、質(zhì)量數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行分類匯總，對轉(zhuǎn)向架試驗各關鍵質(zhì)量卡控項點的質(zhì)量信息進行分析，形成可視化質(zhì)量曲線、圖表，投放在智能監(jiān)造檢測中心大屏幕以及監(jiān)造人員手持終端設備上，可以對質(zhì)量信息進行直觀展示，并對其發(fā)展趨勢進行預警。智能監(jiān)造檢測中心圖示化監(jiān)控實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架狀態(tài)實時監(jiān)測和質(zhì)量研判，使監(jiān)造人員能夠更便捷地對轉(zhuǎn)向架試驗全過程進行管控，實時開展監(jiān)造工作。

四、總結(jié)

智能監(jiān)造系統(tǒng)通過連接企業(yè)制造企業(yè)信息化系統(tǒng)，通過接收智能設備采集的實時數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)向架試驗制造、質(zhì)量信息進行實時監(jiān)控以及在線判定，實現(xiàn)了質(zhì)量數(shù)據(jù)的集中管控，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中加強了質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)控力度，降低了對操作人員技能水平的依賴，提高了轉(zhuǎn)向架可靠性檢驗的準確性。

作者單位：中國鐵路濟南局集團有限公司 青島機車車輛監(jiān)造項目部