中車唐山公司重塑高鐵智造新范式
從設(shè)計(jì)端“未造先知”到生產(chǎn)端“一鍵智造”，再到運(yùn)維端“全球守護(hù)”——
中車唐山公司重塑高鐵智造新范式
記者 韓冬 通訊員 吳可超
當(dāng)一列融合榕樹枝杈造型和閩江入?？诘孛驳膭?dòng)車組三維模型在電腦屏幕上完成第127次仿真測(cè)試時(shí)，在中車唐山機(jī)車車輛有限公司（簡(jiǎn)稱中車唐山公司）的智能制造基地里，日產(chǎn)三輛復(fù)興號(hào)車體正以毫米級(jí)精度完成裝配。近日，記者走進(jìn)這家軌道交通裝備制造標(biāo)桿企業(yè)，見(jiàn)證數(shù)字孿生、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)如何重塑高鐵智造邏輯——從設(shè)計(jì)端的“未造先知”到生產(chǎn)端的“一鍵智造”，再到運(yùn)維端的“全球守護(hù)”，中車唐山公司以全鏈條數(shù)智化轉(zhuǎn)型實(shí)踐，為中國(guó)高端裝備制造業(yè)升級(jí)提供了成功樣本。
中車唐山公司車體事業(yè)部工程師正在查看動(dòng)車組側(cè)墻智能打磨工序情況。云釗 攝
研發(fā)設(shè)計(jì)革命：
數(shù)字孿生與AI顛覆百年造車范式
在中車唐山公司研發(fā)中心，產(chǎn)品研發(fā)中心副部長(zhǎng)叢林輕點(diǎn)鼠標(biāo)，臺(tái)州市域鐵路S1線動(dòng)車組的虛擬樣機(jī)正在數(shù)字空間中模擬網(wǎng)絡(luò)信號(hào)異常觸發(fā)場(chǎng)景。系統(tǒng)瞬間標(biāo)記出第37號(hào)車廂的線纜接口故障點(diǎn)，并生成優(yōu)化方案。這一幕在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式下，往往需要耗費(fèi)數(shù)月在實(shí)車調(diào)試中才能發(fā)現(xiàn)。
“過(guò)去造一列樣車需要砸進(jìn)數(shù)百萬(wàn)元成本，現(xiàn)在數(shù)字孿生樣機(jī)幾天就能完成上百次驗(yàn)證。” 叢林展示的 1:1 虛擬列車，將整車上萬(wàn)個(gè)零部件和復(fù)雜線纜系統(tǒng)全部“搬” 進(jìn)虛擬空間。在葡萄牙波爾圖地鐵22列新車項(xiàng)目中，這套技術(shù)全面替代物理樣機(jī)，完成噪聲測(cè)試、人機(jī)工程校核等數(shù)百項(xiàng)驗(yàn)證工作，僅材料成本就節(jié)約30%以上。更關(guān)鍵的是，設(shè)計(jì)流程從 “試錯(cuò)迭代”轉(zhuǎn)向“模擬預(yù)判”，某型城際列車通過(guò)數(shù)字孿生提前解決轉(zhuǎn)向架耦合振動(dòng)問(wèn)題，避免了后期返工造成的千萬(wàn)元損失。
“輸入‘烏瑪瓦卡山谷、七彩、流線型’關(guān)鍵詞，AI在30秒內(nèi)生成8套設(shè)計(jì)方案，其中一套被阿根廷新能源輕軌項(xiàng)目采納?！蹦贻p設(shè)計(jì)師劉晨輝演示的智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，背后是企業(yè)構(gòu)建的千萬(wàn)級(jí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集。這套融合地域文化符號(hào)的AI大模型，不僅將外觀設(shè)計(jì)周期從45天壓縮至3天，更實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化傳承。以往依賴資深設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)的曲面過(guò)渡工藝，如今被轉(zhuǎn)化為AI可識(shí)別的參數(shù)化模型，使出口阿根廷列車散熱格柵設(shè)計(jì)效率提升4倍。
研發(fā)體系的智能化升級(jí)更體現(xiàn)在數(shù)據(jù)貫通上。公司構(gòu)建的“構(gòu)型管理”體系如同數(shù)字橋梁，使AI生成的座椅三維數(shù)據(jù)能直接被生產(chǎn)系統(tǒng)識(shí)別，動(dòng)車組、城軌車、傳統(tǒng)客車共享同一套模塊化生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)-生產(chǎn)”無(wú)縫銜接。
通過(guò)模塊化與智能化協(xié)同，中車唐山公司動(dòng)車組制造周期縮短了7%，城軌車研發(fā)成本降低了10%。
智能車間進(jìn)化：
數(shù)字化改造催生“零缺陷”生產(chǎn)線
走進(jìn)車體關(guān)鍵零部件數(shù)字化智能車間，11條機(jī)械臂正以0.1毫米精度完成復(fù)興號(hào)枕梁焊接，而車間內(nèi)僅有21名技術(shù)人員?！?年前這里需要62名工人，現(xiàn)在連物料轉(zhuǎn)運(yùn)都由無(wú)人駕駛車按二維碼路徑自動(dòng)完成?！?制造技術(shù)中心工藝高級(jí)工程師徐艷麗指著地面的二維碼矩陣介紹，這套投資3000萬(wàn)元的改造工程，徹底重構(gòu)了高鐵核心部件的生產(chǎn)邏輯。
改造初期曾面臨“設(shè)備語(yǔ)言不通”的難題：20多套來(lái)自不同廠家的智能裝備，因協(xié)議差異導(dǎo)致數(shù)據(jù)孤島。中車唐山公司數(shù)字化制造團(tuán)隊(duì)開發(fā)的智能車間制造執(zhí)行系統(tǒng)，如同給設(shè)備裝上“翻譯器”，使焊接機(jī)器人、檢測(cè)設(shè)備、物流車輛實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。最直觀的變化是工裝調(diào)整效率，過(guò)去接新訂單后需人工調(diào)試8小時(shí)的端墻焊接工裝，如今通過(guò)系統(tǒng) “一鍵調(diào)用”歷史參數(shù)，15分鐘即可完成切換，使多車型混線生產(chǎn)成為可能。
高速動(dòng)車組車體尺寸誤差允許范圍僅3-5毫米，相當(dāng)于一根筷子長(zhǎng)度內(nèi)的偏差不能超過(guò)半張A4紙厚度。過(guò)去依賴?yán)蠋煾凳指械暮附哟蚰スば?，如今被?shù)智化工藝替代：激光跟蹤儀實(shí)時(shí)掃描焊縫輪廓，機(jī)器人根據(jù)數(shù)字模型自動(dòng)調(diào)整焊槍角度，使端墻焊縫一次交檢合格率從45%飆升至98%，最終交檢始終保持著100%零缺陷。數(shù)據(jù)顯示，該車間投用以來(lái)已生產(chǎn)超千輛列車關(guān)鍵部件，其中出口阿根廷的輕軌列車車體尺寸精度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的±2毫米。
運(yùn)維服務(wù)躍遷：
1500個(gè)傳感器織就全球守護(hù)網(wǎng)絡(luò)
在中車唐山公司產(chǎn)品全生命管理數(shù)據(jù)中心，巨幅屏幕上跳動(dòng)的列車圖標(biāo)正在進(jìn)行實(shí)時(shí)“健康體檢”。遠(yuǎn)在8000公里外的葡萄牙波爾圖地鐵18號(hào)線列車，其齒輪箱溫度、牽引電機(jī)電流等3000余項(xiàng)參數(shù)正通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳回這里?！拔覀兘o每列動(dòng)車裝了1500多個(gè)傳感器，相當(dāng)于為列車植入‘神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)’?！?技術(shù)研究中心部長(zhǎng)裴春興介紹，這套三級(jí)監(jiān)控體系已成為全球軌道交通運(yùn)維的新范式。
融入大語(yǔ)言模型的故障預(yù)警系統(tǒng)，正在改寫運(yùn)維規(guī)則。某地鐵項(xiàng)目中，系統(tǒng)捕捉到列車異常擺動(dòng)信號(hào)，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析2000列次歷史數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)出某區(qū)段鋼軌軌面不平，指導(dǎo)工務(wù)部門打磨后，避免了盲目檢修車輛造成的浪費(fèi)。目前，平臺(tái)已構(gòu)建涵蓋狀態(tài)監(jiān)測(cè)、壽命預(yù)測(cè)、故障預(yù)判等核心領(lǐng)域的幾百個(gè)預(yù)警模型。
運(yùn)維數(shù)據(jù)的價(jià)值遠(yuǎn)不止于故障預(yù)警。從葡萄牙到浙江臺(tái)州，從天津到阿根廷，每列列車的運(yùn)行數(shù)據(jù)都在形成“數(shù)字足跡”：某型車在高原地區(qū)運(yùn)行時(shí)的能耗數(shù)據(jù)，推動(dòng)研發(fā)部門優(yōu)化了牽引變流器散熱設(shè)計(jì)；出口阿根廷的輕軌在砂礫路段的輪軌磨耗數(shù)據(jù)，促成了新型復(fù)合材料閘片的應(yīng)用。這種“運(yùn)行—反饋—改進(jìn)”的閉環(huán)機(jī)制，使新一代市域列車的全生命周期成本降低3%。
在“一帶一路”沿線，中車唐山公司的數(shù)智化列車正成為中國(guó)智造的新名片——葡萄牙波爾圖地鐵采用的數(shù)字孿生運(yùn)維系統(tǒng)，被寫入歐盟軌道交通數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)參考案例；出口阿根廷的新能源輕軌，其全生命周期數(shù)智化方案成為南美市場(chǎng)的技術(shù)標(biāo)桿。當(dāng)一列列融合AI設(shè)計(jì)、數(shù)字孿生、智能運(yùn)維的中國(guó)列車駛向全球，它們承載的不僅是旅客與貨物，更是一個(gè)東方制造業(yè)大國(guó)在數(shù)字時(shí)代的“中國(guó)智慧”。
來(lái)源：環(huán)渤海新聞網(wǎng)
編輯：王俏
責(zé)編：李志財(cái)
編審：劉福慶
監(jiān)審：王勍