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，圍繞維修計劃管理、生產執行管理、設備管理、維修工藝/流程管理、物資管理等功能，通過信息化平臺實現架大修車間的數字化、自動化和信息化管理。通過構架檢修和輪對檢修生產線的建設、運用，實現轉向架、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，圍繞維修計劃管理、生產執行管理、設備管理、維修工藝/流程管理、物資管理等功能，通過信息化平臺實現架大修車間的數字化、自動化和信息化管理。通過構架檢修和輪對檢修生產線的建設、運用，實現轉向架、輪對檢修線的半自動化生產，實現現場生產檢修、設備控制、質量卡控、過程管控、數據采集的信息化管理。智慧車間的應用可有效提高檢修效率和質量，降低能耗和檢修成本。
關鍵詞：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”)系統中的關鍵設備，為確保車輛正線安全、平穩運行，需要對車輛進行檢修與維護，而車輛架大修則是車輛預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、工藝復雜、技術要求較高等特點。工業4.0和“中國制造2025”的提出，以及城市軌道交通協會2020年3月印發的《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》，為城軌車輛智能運維指明了方向。隨著移動互聯網、工業物聯網、工業大數據、云計算、智能制造等新技術、新產品不斷涌現，以信息技術與制造技術深入融合為特征的智能制造模式正在引發制造業的深刻變革。
為迎合新一輪制造業轉型升級和可持續發展的長遠考慮，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，構建架修維修智能化系統。以裝備信息化、智能化為基礎，應用智能架修裝備管理系統控制廠房內的架大修各個工序設備作業運行;通過信息化手段建立車輛管理模塊，實現車輛、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;通過對智能化系統維修數據的積累和分析，可以不斷改進優化城軌車輛的修程修制、檢修工藝和檢修流程，進一步提高車輛檢修效率，降低運維成本。
2智慧車間“智慧車間”由智能裝備、識別系統、量值檢修設備、無線智能工具、終端設備、電子看板等硬件組成，通過車間搭建的弱電系統實現數據交互，最終在信息化平臺上實現車間自動化、數字化和信息化管理。此外，通過PlantSimulation軟件建立架修車間模型，分析優化生產布局、資源利用率、產能和效率、物流和供需鏈，根據架大修生產計劃，實現生產效益最大化。
3硬件系統
3.1智能裝備
根據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、車體工區、部件檢修工區、轉向架工區、輪軸檢修工區和輔助工區，并根據檢修工藝進行智能裝備配置。車間以轉向架檢修線、輪軸檢修線2條檢修生產線為代表，為最大程度減少作業人員，裝備了大量自動化設備，為智能化車間提供硬件基礎。信息化平臺根據生產任務下發標準作業工單至智能裝備管理系統(IMES)，系統依照工單內容驅動設備進行自動上下料和檢修作業，并在作業完成后將數據反饋至信息化平臺，從而實現對設備的智能化控制和管理，提升作業效率。
3.1.1轉向架檢修生產線
轉向架檢修生產線由懸掛式轉向架檢修線、構架自動清洗設備、自動導引運輸車(AutomatedGuidedVehicle，AGV)以及部分輔助設備組成，可結合現場的生產需求實現構架的自動轉運、自動清洗以及檢修物料的自動配送。轉向架檢修生產線應用，通過均衡的生產規劃，將工藝進行多工位均衡分解，檢修效率較傳統模式提升約3倍;檢修生產線通過空中輸送和自動調度的方式，能同時滿足多檢修工位的構架流轉，可有效減少起重機特種作業。
3.1.2輪對檢修生產線
輪軸檢修工區是轉向架構架和輪對分離后的輪軸檢修作業區域，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、輪對跑合試驗等。輪對檢修生產線由輪對自動輸送線、固定式磁粉/超聲波探傷機、輪對尺寸自動測量機、車輪車床、輪軸涂裝機器人等自動化設備組成，生產線通過輪對輸送線將各個設備進行串聯，實現輪軸的半自動化流水檢修作業。自動化設備配合信息系統可實現輪對的接力流轉及輪軸的自動上下料，人員進行輔助操作與判斷，有效提升作業效率。通過尺寸測量機、車輪車床等設備進行數據采集，并利用信息化手段進行數據分析，進而實現輪對經濟鏇修指導。
3.1.3智能架大修線裝備管理系統
車間內的自動化設備通過智能架大修線IMES系統進行管控，IMES系統作為架大修設備控制及管理的重要支撐系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統，對聯合檢修庫各工區設備進行遠程監視和控制，以實現車輛檢修生產管理、設備狀態監視和診斷、數據接收采集、數據處理、數據存儲和上傳、數據結果統計分析等功能。IMES系統接收并執行架修維修執行智能化系統下發的車輛檢修生產任務，實現聯合檢修庫車輛生產檢修、過程管理、質量卡控、監督信息。 IMES系統具備設備運行狀態管理、完工狀態管理、開工狀態管理、現場作業實時監控等主要功能。
3.2識別系統識別系統包括射頻識別技術(RFID)標簽、RFID識別器、條碼打印機、手持終端等，架大修車輛在拆解后，根據部件材質、大小，粘貼RFID標簽或二維碼，對部件進行唯一的數字化編碼，實現部件在檢修全過程中的狀態監控。此外，車間內的設備、工位終端等均安裝有讀卡器，通過員工卡進行權限管理和工時記錄。
3.3量值檢修設備量值檢修設備包括量值檢修工作臺、扭矩工具等，可實現工位的數據采集與標準化作業，具備扭矩扳手狀態檢測、作業數據自動傳輸、作業數據與工藝標準值自動校核、作業工單自動填充等功能。
3.4無線智能工具車體車門工區配置具備數據無線傳輸的游標卡尺、卷尺等測量工具，通過藍牙或WIFI與智能化系統連接，可實現車門調整等作業的數據自動錄入、狀態判定，進一步提升作業效率。
3.5終端設備
車間使用的終端設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、調度信息、檢修過程記錄，并完成檢修派活、領活、交活、驗收及關鍵部件的上車、下車、出入庫、檢修記錄上報等檢修管理功能。終端設備作為現場作業結果填報及資料信息查詢的工具，通過工位終端可統一對人員進行調度指揮，并對車輛的檢修計劃、檢修作業進度、故障接報、事件處置、物資信息、部件檢修、成本費用等進行可視化展現。系統將作業任務派送給工班及作業人員，作業人員通過工位終端接收作業任務，填報作業信息，作業完成后系統自動上傳現場設備的作業結果及測量數據。
3.6電子看板
車間內各生產線和工區均安裝有電子看板，以圖形化的方式展示生產線/工位當前的作業清單、作業狀態、報警信息、安全聯鎖信號、部件信息等內容。生產調度中心(MCC)內設置有車間級看板，顯示車間電子地圖，展示內容有部件位置信息、部件作業信息、維修進度實時狀態、維修數據實時統計分析圖/表以及庫內視頻監控等，實現車輛架大修的可視化管理。
3.7其他設備
車間內還大量使用物聯網智能設備，如智能物料柜、智能工具柜、物聯網水表、電表等。智能物料柜可以自動反饋物料實際使用量，統計物料庫存信息及預警;智能工具柜可實現工器具自助借用、歸還管理;物聯網水表、電表可實現對車間能源消耗的統計。
4弱電系統
弱電系統是“智慧車間”不可或缺的部分，弱電系統包括視頻監控系統、無線系統、門禁系統、員工培訓系統，為整個智能化系統提供信息傳遞、交互的數據通道。車間網絡架構采用核心層、匯聚層、接入層3層架構，匯聚層通過光纖連接到核心層，每個子系統數據除攝像頭采用光纖以外，其余均通過網線接入交換機，進而通過光纖轉發至匯聚層。視頻監控系統可實現車間內視頻監控全覆蓋，為車間標準化作業管控提供便捷;車間內實現無線全覆蓋，為后期增加的無線智能設備接入提供網絡環境。
5信息化平臺
信息化平臺通過對架修人員、車輛履歷、設備及工器具、物料、作業指導技術資料等要素進行智能管理，實現架大修計劃編制、人員調度、設備及物料跟蹤、委外管理、質量控制等信息化管理，以提高生產效率，做到結果可輸出、可統計，過程可監控、可追溯，故障可預測、可預防。信息化平臺可實現車輛架大修生產過程的人員信息管理、維修計劃管理、生產執行管理、設備管理、維修工藝/流程管理、物資管理、委外管理、量值檢修管理、質量管理、車輛架修履歷管理、綜合 統計分析、檢修庫可視化、培訓考試管理、文檔管理、終端管理、移動應用管理等功能。
信息化平臺可實現對車輛架大修過程“人、機、料、法、環、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準和決策手段，為優化車輛架修生產工藝、流程標準提供依據。同時，通過對現場車輛全維修過程信息的實時與無紙化采集，實現管理的有序化和精細化，實現對車輛檢修質量的嚴格管理、車輛檢修生產計劃的嚴格管控，從而最大限度地保證和控制車輛檢修質量和進度。
6結語
合肥市軌道交通珠江路車輛段“智慧車間”已初步完成建設并應用，通過在架大修車間引入自動化裝備，構建信息化平臺，實現城軌車輛架大修的自動化、數字化和信息化，對提高城軌車輛架大修的檢修效率和檢修質量具有積極作用，同時，也對推進城軌行業車輛架大修智能化、信息化建設具有重要的借鑒意義。
參考文獻
[1]熊檢.“中國制造2025”和德國“工業4.0”對比研究[J].中國集體經濟，2019(10)：86-87.
[2]中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要[J].城市軌道交通，2020(4)：8-23.
[3]梁春義，董本光.新型懸掛式轉向架檢修流水線[J].鐵道車輛，2013，51(9)：38-40，10.
[4]李強.廣州地鐵5號線大架修車輛段工藝設計[J].現代城市軌道交通，2012(2)：21-24.
[5]呂雄偉，李迎春.寧波軌道交通1號線天童莊車輛段架大修場地工藝布局淺析[J].軌道交通裝備與技術，2020(4)：31-33.
[6]張笑天.動車組高級修智能化信息管理系統研究[J].鐵道車輛，2020，58(11)：37-39，6.
[7]張樂，楊強，陳亞蘭，等.城市地鐵架大修管理信息化目標與需求分析[J].無線互聯科技，2020，17(4)：67-70.
[8]張宏.智能扭矩監管系統的研究及應用[J].上海鐵道科技，2018(1)：57-60.
[9]石致遠，付建林，張劍.轉向架數字化裝配工廠規劃研究[J].機械設計與制造，2017(5)：70-72，76.
[10]張黎璋.東莞地鐵車輛信息化與智能化運維探索[J].現代城市軌道交通，2019(6)：22-27.
作者：閆棟，劉濤
轉載請注明來自發表學術論文網：http://www.cnzjbx.cn/jjlw/29702.html
