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工业互联网体系下单轨列车焊接管理初探

2020-01-11 01:16:49 机械制造文摘·焊接分册 2020年4期

葛怀普 赵明明 陆亚明 蒋浩军

摘要: 单轨列车的焊接管理沿袭了EN 15085轨道交通认证和焊接体系,其焊接作业流程有一整套完整的标准支持,在工业互联网成为国家战略发展的今天,轨道交通焊接体系接入互联网也成为必然的趋势。文中介绍了跨坐式单轨列车焊接体系、基本作业流程和产生数据,以及目前焊接工业互联网平台的现状,对比现有作业的问题,对两者结合做出一些思考和探索。

关键词: EN 15085;单轨列车焊接管理;工业互联网

中图分类号: TG 47

Abstract: The system of monorail welding is according to EN 15085 railway welding system. Welding workflow is supported by a series of ISO and European standards. Industry Internet is now becoming national strategy and railway welding join in Industry Internet is a tendency. This thesis introduces straddle monorail train welding system, the data in welding working and the status of welding industry internet. This thesis also makes some thinking and research based on combining with the welding system, the data in welding manufacturing and industry internet.

Key words: EN 15085; monorail train welding management; industry internet

0 前言

焊接工艺作为单轨车辆生产制造中重要的一道工序需要严格管控,目前单轨产品焊接制造执行EN 15085焊接管理体系。EN 15085体系下包含焊工考试ISO 9606系列、操作工考核ISO 14732,工艺评定ISO 16514,ISO 25239,ISO 14555,焊接工艺规程ISO 15609等完整标准体系。国际焊接工程师IWE在EN 15085体系的框架下开展相关工作,随着项目的增多且复杂程度不同,对焊接工程师的要求也会有不同,在工艺规程多、试验类别多、人员证书多的情况下,不同项目的焊接工程师不能有效的实现经验共享,造成项目管控困难,难以避免的出现重复试验,重复的工艺规程等问题。因此,需要引入信息化、平台化操作,在同一平台下形成数据库,专家库,协同操作、经验共享。

2019年3月,国家已经将“工业互联网”写进政府的工作报告,并成为热词。在新形势下,如何从重要的焊接制造工艺入手,在数据标准化思想下,为焊接工业互联网注入动力,是我们这个时代轨道交通焊接人面临的重要课题,文中依托工业互联网的背景,从轨道交通装备焊接体系的数据管理角度,探索一种可能性。

1 单轨列车的焊接体系及数据

1.1 EN 15085体系及企业认证

EN 15085轨道交通焊接管理具备完整的一套标准体系,包含人员、工艺、材料、质量、设备等。图1列出了常用的焊接标准,这些标准正是单轨列车生产制造和检测的依据。企业必须在标准体系的框架下获得EN 15085证书、焊工考试证书、WPQR、无损检测人员证书等一系列的标准化的资质。

1.2 流动在焊接中的数据

一个新的单轨列车项目焊接工作启动时,国际焊接工程师需要进行大量的技术转化,才能将设计图纸转化为车间的制造工艺文件。图2介绍了国际焊接工程师(IWE)的常规工作流程。

焊接工程师需要根据ISO 3834和EN 15085的要求对产品进行相应的技术评审和要求评审,需要根据产品要求进行编制的焊接计划[1],需要判断企业的WPQR和焊工资质是否满足产品的需求,需要进行工作试件的定项及相应的验证,需要编制焊接工艺规程(WPS)和作业指导书等等。这一系列的工作中包含了大量的焊接信息,如:母材、焊材、焊接方法、接头形式、焊接位置、焊缝细节、质量等级、检验标准等一些列的基础数据。1.3 产品的其他数据单轨焊接需要明确产品的人员组织架构,所有的材料需要相应的材质证明并做到可追溯,在焊接过程中使用的工装检具管理,对焊接的前中后的检验数据等。

2 焊接工业互联网现状

2.1 工业互联网现状

工业经历了机械化、电气化和信息化三次工业革命,如今正迈入第四次工业革命。工业互联网继互联网、物联网和大数据之后走到历史的舞台中央,成为引领本次工业革命的創新核心。

工业互联网目前还处于探索前进的阶段,工业互联网可理解为是基于互联网的工业生产活动,工业生产实体需要能够进行高效的协同。单轨列车焊接制造已经具备了完善的焊接体系,标准化的作业,实现人员协同、工艺协同、数据库、专家库等协同,确保列车制造的高效智造和质量保证也势在必行[2]。

工业互联网的核心是对工业系统中制造相关大数据的采集,并且对采集的数据进行挖掘分析,从而推动工业互联,协同智造。物联网时代是将所有的设备上云,通过云端大数据观察设备的运行效率及维修保养等。业内达成共识的观点认为仅仅设备上云,并不能实现工业互联网时代的全要素协同效率提高,而人机料法环测中,工艺作为制造的最关键的核心要素,驱动人机料等的运作,对提高效率、质量和改善成本至关重要,需要作为第一生产要素在工业互联网的初期重点构建出来[3-4]。

焊接工艺的数据是庞大的,需要在海量的数据中寻找到相对标准的有效的核心数据,将作业流程、关键数据、经验和互联技术融合在一起,才是工业互联网初期的发展方向[5-7]。

3 单轨列车焊接管理在工业互联网框架思维下的探索

3.1 传统作业方式的问题

传统的焊接项目运作以“服务器文件夹+独立电脑”的方式,焊接工程师根据项目的大小采取独立或合作的方式操作项目。不管是独立操作还是合作操作,其数据的分布都是相对独立的,数据离散分布在各自的电脑或部分共用部分存储于服务器。焊接工程师之间是一种弱交互的关系,而工程师和服务器的文件夹处于强交互的状态(图3),但服务器的数据不能实现及时交互、协同交互,庞大的数据导致数据的交互效率低下,且出错和重复劳动的情况时有发生[8]。

3.2 基于WRP8.0平台新协同合作

WRP8.0(Welding resource platform)是焊联工业互联网公司的轨道交通焊接标准化作业平台,架构了轨道交通焊接核心数据,从基础数据库,焊接工艺数据库和项目管理三个方面构建了较为完整的作业体系。中车浦镇庞巴迪此次和焊联工业合作,在其标准化的作业体系上,加入企业特有的管理流程,部署私有云,结合公司现有的数据加密技术,确保焊接数据的云端积累和数据的安全。

所有数据存在企业私有云端(图4),数据智能化匹配,如焊接接头匹配WPS,WPS匹配WPQR,焊工匹配,工作试件匹配等。焊接工程师能更快的共享数据库,加强之间的工作协作,提高工作效率,共享焊接经验。同时加强了和焊接现场的数据交互,实现了在私有云部署下的工程师、办公室、车间的协同工作,实现工业要素的互联互通。

3.3 目前取得的成果

在实施WRP8.0的五个月里,共实现5个项目的管理,90份焊工证书的维护,25份WPQR的管理,320个接头的录入,156份WPS的共享,还有大量的基础数据,这些数据将形成数据库、经验库,为未来的数据决策提供有力依据。

3.4 未来进一步接入工业互联网的可能

实现工艺数据平台化只是第一步,进一步加强和设备、人员、物料、环境等的交互,实现生产要求的全融合是未来的方向。同时对数据的进一步细化分类,部分数据接入公云,从国家战略方面实现单轨列车或轨道交通行业的平台化协同运作,为轨道交通行业在第四次工业革命中发挥排头兵的作用做出努力。

4 结论

(1)单轨列车焊接具备在EN 15085体系下一整套完整数据体系。

(2)在工业互联网和大数据时代,单轨列车焊接具备接入工业互联网战略的可行性。

(3) 加强企业和工业互联网战略平台之间的合作,寻求在新形势下的合作與开发,将是一条可能的工业互联网之路。

参考文献

[1] European Committee for Standardization. EN 15085-1~5 2007:E[S]. CEN, Belgium,2007.

[2] 郑松. 面向智能制造的工业互联网技术创新[J]. 中国工业评论, 2015(6):29-35.

[3] 王建民.以数字基建为契机加强工业互联网大大数据软件建设[N].中国电子报,2020-04-01(1).

[4] 韩彬.我国新型工业互联网发展现状及探索[J].江苏科技信息,2020(9):41-43.

[5] 王坚.“新基建”提速工业互联网大数据发展迎新机遇[N].经济参考报,2020-03-10(1).

[6] 宋颖昌.深化工业互联网行业应用加快制造业数字化转型[N].中国电子报,2020-03-15(1).

[7] 於亮.疫情危机对工业互联网的检验[J].大数据时代,2020(3):34-37.

[8] 王佳,邵枝华,徐砚.工业互联网技术体系研究与应用分析[J].通信技术,2020(3):625-633.