數(shù)智驅(qū)動(dòng)“國(guó)之重器”出海遠(yuǎn)航

車間內(nèi)，一臺(tái)巨大的白色設(shè)備佇立其中——圓形的刀片均勻地分布在刀盤上，一架架機(jī)械臂運(yùn)作下，刀片被有條不紊地取出、替換；在高清攝像頭的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)下，一個(gè)個(gè)零部件被嚴(yán)絲合縫地焊接在一起；一旁的大屏幕上，設(shè)備狀態(tài)、工人位置一目了然，一行行數(shù)據(jù)不斷刷新、匯總，分析處理后轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)明的圖文，讓工廠的生產(chǎn)情況盡收眼底……

站在這個(gè)刀盤直徑達(dá)15.7米、整機(jī)長(zhǎng)度超110米的龐然大物前，人的身影顯得格外渺小。這便是“工程機(jī)械之王”——盾構(gòu)機(jī)。所謂盾構(gòu)機(jī)，是隧道挖掘機(jī)的一種，其最大的特點(diǎn)，是能夠“邊挖邊建”，在掘進(jìn)的同時(shí)，構(gòu)建隧道的支撐性管片。作為基建中的核心裝備，盾構(gòu)機(jī)單臺(tái)零件多達(dá)數(shù)萬個(gè)，其生產(chǎn)制造難度可見一斑。

中鐵裝備信息化與數(shù)字化院院長(zhǎng)朱永超告訴記者：“從只能靠進(jìn)口到當(dāng)前國(guó)產(chǎn)自主化生產(chǎn)，再到國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)走出國(guó)門、備受世界認(rèn)可……在多種數(shù)智化能力賦能下，當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)完成了‘從0到1’的突破和‘從1到1000’的躍進(jìn)?！?/p>

機(jī)器人為盾構(gòu)機(jī)“換刀”

“這是目前我們出口海外直徑最大的盾構(gòu)機(jī)，即將參與到澳大利亞西部港灣隧道的開掘建設(shè)工作中。這也是目前應(yīng)用于南半球直徑最大的盾構(gòu)機(jī)。” 在位于河南鄭州的中鐵工程裝備集團(tuán)盾構(gòu)制造有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中鐵裝備”）國(guó)家TBM（隧道掘進(jìn)機(jī)）產(chǎn)業(yè)化中心內(nèi)，指著有五層樓高的盾構(gòu)機(jī)，朱永超向記者介紹道。

伴著焊接裝卸時(shí)的一簇簇火花，記者看到，這臺(tái)即將遠(yuǎn)渡重洋的“大塊頭”，已經(jīng)染上了濃重的數(shù)智化底色。

“盾構(gòu)機(jī)上的刀片是消耗品，在挖掘過程中會(huì)不可避免地受到磨損，需要時(shí)常替換。以往都是工程師來進(jìn)行人工替換，不僅流程復(fù)雜、耗時(shí)耗力，還要面臨極端環(huán)境下的高危作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)?！敝煊莱榻B道，“現(xiàn)在，經(jīng)過全面的智能化升級(jí)，我們最新的盾構(gòu)機(jī)配備了換刀機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)無人化毫米級(jí)精度自動(dòng)換刀作業(yè)，效率較傳統(tǒng)人工提高5至8倍?！?/p>

換刀機(jī)器人并非這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)上唯一的“智能元素”。據(jù)介紹，該設(shè)備上還搭載了刀盤沖刷機(jī)器人和枕木抓取機(jī)器人，盡可能地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化覆蓋；此外，還加裝視覺系統(tǒng)級(jí)算法，給作業(yè)機(jī)器人裝上了“眼睛”，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人免示教自動(dòng)切割作業(yè)。

“在視覺檢測(cè)能力支持下，通過5G專網(wǎng)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)高清視頻的實(shí)時(shí)回傳，實(shí)現(xiàn)焊接及坡口切割作業(yè)的高效作業(yè)和實(shí)時(shí)校正，不僅提高了焊接切割效率，還能夠推動(dòng)預(yù)處理作業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。”朱永超告訴記者，經(jīng)過一系列數(shù)字化改造，當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵零部件焊接效率獲得10倍提升，加工制造周期縮短30天。以15米級(jí)盾體為例，生產(chǎn)效率提高25%，產(chǎn)品合格率提高1.5%。

數(shù)字孿生讓盾構(gòu)機(jī)制造“看得見”

除設(shè)備本身的數(shù)智化能力外，在組裝產(chǎn)線上，記者還看到了智慧工廠的管理“軟實(shí)力”。

“盾構(gòu)機(jī)集機(jī)、電、液、光、控制、人工智能等技術(shù)于一體，具有高度個(gè)性化定制、產(chǎn)品種類多樣、生產(chǎn)過程離散、供應(yīng)鏈復(fù)雜的行業(yè)特征。”朱永超表示，“這樣的行業(yè)特點(diǎn)，意味著打造能夠令設(shè)計(jì)、制造、管理全環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流通的智慧管理平臺(tái)勢(shì)在必行?！?/p>

基于此，中鐵裝備構(gòu)建基于數(shù)字孿生可視化能力和數(shù)據(jù)融合特征的智慧管理平臺(tái)，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步建設(shè)起基于全要素場(chǎng)景與智慧互聯(lián)的數(shù)字孿生工廠。

“中鐵智慧工廠孿生智控平臺(tái)集產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化、制造流程可視化、生產(chǎn)制造智能化、園區(qū)管控智慧化功能為一體，對(duì)工廠進(jìn)行了全要素?cái)?shù)字孿生，實(shí)現(xiàn)‘人、機(jī)、料、法、環(huán)’的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互聯(lián)互通?！敝煊莱榻B道，“具體而言，平臺(tái)能夠?qū)⒃O(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)映射在孿生設(shè)備上，形成虛實(shí)同步的空間對(duì)照，實(shí)現(xiàn)故障的可視、可管、可控；此外，還能夠?qū)崟r(shí)整合各類數(shù)據(jù)采集與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的異常信息，結(jié)合全息投影技術(shù)和車間布局圖，實(shí)現(xiàn)警示物理穿透、故障快速定位等功能。”

“當(dāng)前，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)占據(jù)全球70%以上市場(chǎng)份額，這一基建領(lǐng)域不可或缺的‘國(guó)之重器’也已經(jīng)邁出國(guó)門，備受世界認(rèn)可?！敝煊莱锌馈Ｋ嬖V記者，中鐵裝備在全國(guó)布局了20個(gè)生產(chǎn)基地，盾構(gòu)機(jī)年產(chǎn)能超300臺(tái)。“相信在數(shù)智化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下，中鐵裝備將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從‘裝備中國(guó)’到‘裝備世界’的愿景，讓中國(guó)盾構(gòu)機(jī)持續(xù)活躍在世界各地?！?/p>

作者丨張琪瑋編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨