本文摘要：摘要：城軌車輛架大修智慧車間以裝備自動化、智能化為基礎(chǔ)，圍繞維修計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、設(shè)備管理、維修工藝/流程管理、物資管理等功能，通過信息化平臺實(shí)現(xiàn)架大修車間的數(shù)字化、自動化和信息化管理。通過構(gòu)架檢修和輪對檢修生產(chǎn)線的建設(shè)、運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架、輪對
摘要：城軌車輛架大修“智慧車間”以裝備自動化、智能化為基礎(chǔ)，圍繞維修計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、設(shè)備管理、維修工藝/流程管理、物資管理等功能，通過信息化平臺實(shí)現(xiàn)架大修車間的數(shù)字化、自動化和信息化管理。通過構(gòu)架檢修和輪對檢修生產(chǎn)線的建設(shè)、運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架、輪對檢修線的半自動化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)檢修、設(shè)備控制、質(zhì)量卡控、過程管控、數(shù)據(jù)采集的信息化管理。智慧車間的應(yīng)用可有效提高檢修效率和質(zhì)量，降低能耗和檢修成本。
關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車輛;架修;大修;智慧車間;信息化
1引言
城市軌道交通車輛是城市軌道交通(以下簡稱“城軌”)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，為確保車輛正線安全、平穩(wěn)運(yùn)行，需要對車輛進(jìn)行檢修與維護(hù)，而車輛架大修則是車輛預(yù)防性維修中較高級別的修程，相比于日常檢修，車輛架大修具有檢修范圍廣、程度深、工藝復(fù)雜、技術(shù)要求較高等特點(diǎn)。工業(yè)4.0和“中國制造2025”的提出，以及城市軌道交通協(xié)會2020年3月印發(fā)的《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，為城軌車輛智能運(yùn)維指明了方向。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算、智能制造等新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，以信息技術(shù)與制造技術(shù)深入融合為特征的智能制造模式正在引發(fā)制造業(yè)的深刻變革。
為迎合新一輪制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)考慮，合肥市軌道交通珠江路車輛段在籌備之初即以“智慧車間”為目標(biāo)，構(gòu)建架修維修智能化系統(tǒng)。以裝備信息化、智能化為基礎(chǔ)，應(yīng)用智能架修裝備管理系統(tǒng)控制廠房內(nèi)的架大修各個工序設(shè)備作業(yè)運(yùn)行;通過信息化手段建立車輛管理模塊，實(shí)現(xiàn)車輛、部件、維修的線上管理，提升車輛架大修的智能化、信息化水平;通過對智能化系統(tǒng)維修數(shù)據(jù)的積累和分析，可以不斷改進(jìn)優(yōu)化城軌車輛的修程修制、檢修工藝和檢修流程，進(jìn)一步提高車輛檢修效率，降低運(yùn)維成本。
2智慧車間“智慧車間”由智能裝備、識別系統(tǒng)、量值檢修設(shè)備、無線智能工具、終端設(shè)備、電子看板等硬件組成，通過車間搭建的弱電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，最終在信息化平臺上實(shí)現(xiàn)車間自動化、數(shù)字化和信息化管理。此外，通過PlantSimulation軟件建立架修車間模型，分析優(yōu)化生產(chǎn)布局、資源利用率、產(chǎn)能和效率、物流和供需鏈，根據(jù)架大修生產(chǎn)計劃，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化。
3硬件系統(tǒng)
3.1智能裝備
根據(jù)合肥市軌道交通珠江路車輛段架大修車間的工藝布局、架大修自主維修范圍，將檢修車間劃分為列車總裝工區(qū)、車體工區(qū)、部件檢修工區(qū)、轉(zhuǎn)向架工區(qū)、輪軸檢修工區(qū)和輔助工區(qū)，并根據(jù)檢修工藝進(jìn)行智能裝備配置。車間以轉(zhuǎn)向架檢修線、輪軸檢修線2條檢修生產(chǎn)線為代表，為最大程度減少作業(yè)人員，裝備了大量自動化設(shè)備，為智能化車間提供硬件基礎(chǔ)。信息化平臺根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)下發(fā)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)工單至智能裝備管理系統(tǒng)(IMES)，系統(tǒng)依照工單內(nèi)容驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行自動上下料和檢修作業(yè)，并在作業(yè)完成后將數(shù)據(jù)反饋至信息化平臺，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的智能化控制和管理，提升作業(yè)效率。
3.1.1轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)線
轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)線由懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修線、構(gòu)架自動清洗設(shè)備、自動導(dǎo)引運(yùn)輸車(AutomatedGuidedVehicle，AGV)以及部分輔助設(shè)備組成，可結(jié)合現(xiàn)場的生產(chǎn)需求實(shí)現(xiàn)構(gòu)架的自動轉(zhuǎn)運(yùn)、自動清洗以及檢修物料的自動配送。轉(zhuǎn)向架檢修生產(chǎn)線應(yīng)用，通過均衡的生產(chǎn)規(guī)劃，將工藝進(jìn)行多工位均衡分解，檢修效率較傳統(tǒng)模式提升約3倍;檢修生產(chǎn)線通過空中輸送和自動調(diào)度的方式，能同時滿足多檢修工位的構(gòu)架流轉(zhuǎn)，可有效減少起重機(jī)特種作業(yè)。
3.1.2輪對檢修生產(chǎn)線
輪軸檢修工區(qū)是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和輪對分離后的輪軸檢修作業(yè)區(qū)域，主要工作包括軸箱體拆卸、軸承退卸、輪軸清洗、熒光磁粉探傷、超聲波探傷、輪對測量、輪對鏇輪、車軸涂裝、軸承壓裝及軸箱安裝、輪對跑合試驗(yàn)等。輪對檢修生產(chǎn)線由輪對自動輸送線、固定式磁粉/超聲波探傷機(jī)、輪對尺寸自動測量機(jī)、車輪車床、輪軸涂裝機(jī)器人等自動化設(shè)備組成，生產(chǎn)線通過輪對輸送線將各個設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)輪軸的半自動化流水檢修作業(yè)。自動化設(shè)備配合信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)輪對的接力流轉(zhuǎn)及輪軸的自動上下料，人員進(jìn)行輔助操作與判斷，有效提升作業(yè)效率。通過尺寸測量機(jī)、車輪車床等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并利用信息化手段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輪對經(jīng)濟(jì)鏇修指導(dǎo)。
3.1.3智能架大修線裝備管理系統(tǒng)
車間內(nèi)的自動化設(shè)備通過智能架大修線IMES系統(tǒng)進(jìn)行管控，IMES系統(tǒng)作為架大修設(shè)備控制及管理的重要支撐系統(tǒng)，是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，對聯(lián)合檢修庫各工區(qū)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)車輛檢修生產(chǎn)管理、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和診斷、數(shù)據(jù)接收采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲和上傳、數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計分析等功能。IMES系統(tǒng)接收并執(zhí)行架修維修執(zhí)行智能化系統(tǒng)下發(fā)的車輛檢修生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢修庫車輛生產(chǎn)檢修、過程管理、質(zhì)量卡控、監(jiān)督信息。 IMES系統(tǒng)具備設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理、完工狀態(tài)管理、開工狀態(tài)管理、現(xiàn)場作業(yè)實(shí)時監(jiān)控等主要功能。
3.2識別系統(tǒng)識別系統(tǒng)包括射頻識別技術(shù)(RFID)標(biāo)簽、RFID識別器、條碼打印機(jī)、手持終端等，架大修車輛在拆解后，根據(jù)部件材質(zhì)、大小，粘貼RFID標(biāo)簽或二維碼，對部件進(jìn)行唯一的數(shù)字化編碼，實(shí)現(xiàn)部件在檢修全過程中的狀態(tài)監(jiān)控。此外，車間內(nèi)的設(shè)備、工位終端等均安裝有讀卡器，通過員工卡進(jìn)行權(quán)限管理和工時記錄。
3.3量值檢修設(shè)備量值檢修設(shè)備包括量值檢修工作臺、扭矩工具等，可實(shí)現(xiàn)工位的數(shù)據(jù)采集與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，具備扭矩扳手狀態(tài)檢測、作業(yè)數(shù)據(jù)自動傳輸、作業(yè)數(shù)據(jù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)值自動校核、作業(yè)工單自動填充等功能。
3.4無線智能工具車體車門工區(qū)配置具備數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)挠螛?biāo)卡尺、卷尺等測量工具，通過藍(lán)牙或WIFI與智能化系統(tǒng)連接，可實(shí)現(xiàn)車門調(diào)整等作業(yè)的數(shù)據(jù)自動錄入、狀態(tài)判定，進(jìn)一步提升作業(yè)效率。
3.5終端設(shè)備
車間使用的終端設(shè)備主要有手持平板電腦(PDA)及工位終端，手持PDA具備掃碼、RFID讀取、拍照/錄像、錄音等功能，可查看檢修計劃、調(diào)度信息、檢修過程記錄，并完成檢修派活、領(lǐng)活、交活、驗(yàn)收及關(guān)鍵部件的上車、下車、出入庫、檢修記錄上報等檢修管理功能。終端設(shè)備作為現(xiàn)場作業(yè)結(jié)果填報及資料信息查詢的工具，通過工位終端可統(tǒng)一對人員進(jìn)行調(diào)度指揮，并對車輛的檢修計劃、檢修作業(yè)進(jìn)度、故障接報、事件處置、物資信息、部件檢修、成本費(fèi)用等進(jìn)行可視化展現(xiàn)。系統(tǒng)將作業(yè)任務(wù)派送給工班及作業(yè)人員，作業(yè)人員通過工位終端接收作業(yè)任務(wù)，填報作業(yè)信息，作業(yè)完成后系統(tǒng)自動上傳現(xiàn)場設(shè)備的作業(yè)結(jié)果及測量數(shù)據(jù)。
3.6電子看板
車間內(nèi)各生產(chǎn)線和工區(qū)均安裝有電子看板，以圖形化的方式展示生產(chǎn)線/工位當(dāng)前的作業(yè)清單、作業(yè)狀態(tài)、報警信息、安全聯(lián)鎖信號、部件信息等內(nèi)容。生產(chǎn)調(diào)度中心(MCC)內(nèi)設(shè)置有車間級看板，顯示車間電子地圖，展示內(nèi)容有部件位置信息、部件作業(yè)信息、維修進(jìn)度實(shí)時狀態(tài)、維修數(shù)據(jù)實(shí)時統(tǒng)計分析圖/表以及庫內(nèi)視頻監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)車輛架大修的可視化管理。
3.7其他設(shè)備
車間內(nèi)還大量使用物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備，如智能物料柜、智能工具柜、物聯(lián)網(wǎng)水表、電表等。智能物料柜可以自動反饋物料實(shí)際使用量，統(tǒng)計物料庫存信息及預(yù)警;智能工具柜可實(shí)現(xiàn)工器具自助借用、歸還管理;物聯(lián)網(wǎng)水表、電表可實(shí)現(xiàn)對車間能源消耗的統(tǒng)計。
4弱電系統(tǒng)
弱電系統(tǒng)是“智慧車間”不可或缺的部分，弱電系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、員工培訓(xùn)系統(tǒng)，為整個智能化系統(tǒng)提供信息傳遞、交互的數(shù)據(jù)通道。車間網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用核心層、匯聚層、接入層3層架構(gòu)，匯聚層通過光纖連接到核心層，每個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)除攝像頭采用光纖以外，其余均通過網(wǎng)線接入交換機(jī)，進(jìn)而通過光纖轉(zhuǎn)發(fā)至匯聚層。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車間內(nèi)視頻監(jiān)控全覆蓋，為車間標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)管控提供便捷;車間內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線全覆蓋，為后期增加的無線智能設(shè)備接入提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
5信息化平臺
信息化平臺通過對架修人員、車輛履歷、設(shè)備及工器具、物料、作業(yè)指導(dǎo)技術(shù)資料等要素進(jìn)行智能管理，實(shí)現(xiàn)架大修計劃編制、人員調(diào)度、設(shè)備及物料跟蹤、委外管理、質(zhì)量控制等信息化管理，以提高生產(chǎn)效率，做到結(jié)果可輸出、可統(tǒng)計，過程可監(jiān)控、可追溯，故障可預(yù)測、可預(yù)防。信息化平臺可實(shí)現(xiàn)車輛架大修生產(chǎn)過程的人員信息管理、維修計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行管理、設(shè)備管理、維修工藝/流程管理、物資管理、委外管理、量值檢修管理、質(zhì)量管理、車輛架修履歷管理、綜合 統(tǒng)計分析、檢修庫可視化、培訓(xùn)考試管理、文檔管理、終端管理、移動應(yīng)用管理等功能。
信息化平臺可實(shí)現(xiàn)對車輛架大修過程“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”各個方面的全面管控。信息化平臺圍繞車輛架大修資源和檢修計劃，為車輛段及架修中心提供管理標(biāo)準(zhǔn)和決策手段，為優(yōu)化車輛架修生產(chǎn)工藝、流程標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。同時，通過對現(xiàn)場車輛全維修過程信息的實(shí)時與無紙化采集，實(shí)現(xiàn)管理的有序化和精細(xì)化，實(shí)現(xiàn)對車輛檢修質(zhì)量的嚴(yán)格管理、車輛檢修生產(chǎn)計劃的嚴(yán)格管控，從而最大限度地保證和控制車輛檢修質(zhì)量和進(jìn)度。
6結(jié)語
合肥市軌道交通珠江路車輛段“智慧車間”已初步完成建設(shè)并應(yīng)用，通過在架大修車間引入自動化裝備，構(gòu)建信息化平臺，實(shí)現(xiàn)城軌車輛架大修的自動化、數(shù)字化和信息化，對提高城軌車輛架大修的檢修效率和檢修質(zhì)量具有積極作用，同時，也對推進(jìn)城軌行業(yè)車輛架大修智能化、信息化建設(shè)具有重要的借鑒意義。
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作者：閆棟，劉濤
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