葛怀普， 赵明明， 陆亚明， 蒋浩军

(1.中车浦镇庞巴迪运输系统有限公司,安徽 芜湖210031；2.焊联工业互联网有限公司，湖南 长沙 410000)

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。

图1 EN 15085常用标准

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。

图2 国际焊接工程师工作流程

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创新核心。

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]。

图3 IWE工作数据传统交互方式

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。

图4 WRP平台下的合作

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与开发，将是一条可能的工业互联网之路。