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基于全生命周期管理的盾构机智能工厂

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成果主要完成人

赵 华、贾连辉、朱永超、高 奎、李东利、郜卫鹏、吴豆园、焦 妮、周 涛、陈满才、马 强、李 光、荆留杰、周灿丰、王春喜、徐 慧、李永军、马盈政

项目概况

盾构机作为一种涉及机、电、液、控制、传感等技术的多学科交叉、一万多个零部件组成的大型高端工程装备,具有高度个性化定制、产品种类多样、生产过程离散、供应链复杂等行业特征。而盾构机数字化制造水平发展滞后、设计与工艺间协同度差、自动焊接难度大、装配效率低等痛点严重制约着其制造效率及质量提升,因此急需加快转型步伐,全面提升研发设计、生产制造、运营管理、产品服务等环节的数字化水平,打造数字化智能工厂。 该项目重点解决了三项关键问题:(1)开发特厚板焊接系统与工艺,机器人焊接除了具有接触传感、电弧自动跟踪、示教编程、自动清枪剪丝等常规功能外,还与反变形焊接技术相结合,大大减小焊接变形。此外,刀盘、主机和盾体角焊缝采用了机器人配合反变形翻转台架焊接的工艺,焊缝匀顺,焊缝熔深稳定,内部质量好。(2)在离散化制造、个性化定制的高端工程装备行业实现产品全生命周期多源异构数据的互联互通与智能管理。通过建设ERP、MES等系统实现多个业务的紧密协同作业及数据共享;通过数据集成、平台管理、开发工具、微服务框架等关键技术,实现设计与工艺、制造、计划、采购等部门的信息集成和过程集成,真正达到联通数字化设计、数字化制造和数字化管理;简化上层MES系统和底层设备之间的集成,在设备运行状态监测系统中对设备运行数据进行标准化处理,保证设备控制更加快速有效。(3)实现盾构机智能掘进状态控制与优化决策。利用盾构工业云平台和人工智能技术开发智能化的专家系统,实时判别盾构机开挖的安全性及运行状态的优劣性,且能根据具体土体条件对盾构机操作参数进行及时调整从而达到最优的开挖性能。 作为行业龙头的中铁装备采用能够有效解决客户个性化定制与优质高效生产之间固有矛盾的数字化制造技术,将在盾构行业产生显著的示范效应,能够有效地促进“盾构机智能制造技术联合体”的发展,提升盾构机技术产学研用结合水平。同时,智能化盾构制造流程全部通过网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流,打破工业化与定制不可调和的桎梏,不仅提升了盾构制造的质量和效率,而且作为客户的隧道施工企业,在订单、设计、甚至加工整个过程均可以参与其中,最大程度地满足了客户采购最合适产品的需要,此外盾构及其配件产品适应性和质量的提升,对于客户而言,隧道施工过程中的维护费用降低、施工进度得以保证,可有效提高隧道施工质量和效率。