高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板是我国首次自主研发的高速铁路技术成果,具有完全知识产权。该项成果对完善我国CRTSⅢ型无砟轨道系统成套技术,提高我国无砟轨道技术的核心竞争力,进一步体现我国高铁技术水平,发展制造强国战略具有重要意义。
CRTSⅢ型无砟轨道混凝土轨道板分为先张法和后张法两种预应力形式。后张法轨道板因存在无粘结预应力钢棒断裂隐患,在国内高铁新建线路中已不再使用,取而代之的是先张法轨道板。先张法轨道板的生产工艺主分为固定台座法和流水机组法,其中流水机组法因其占地面积小、自动化作业用工少、生产效率高等优点,被广泛应用于国内新建高速铁路轨道板厂。
中铁九局苏家屯轨道板厂CRTSⅢ型先张法轨道板智能制造技术,是通过采用流水机组法生产线,以生产设备配置自动化、数字化、智能化为基础,运用协同平台技术、互联网及物联网技术、蓝牙技术、RFID电子标签识别技术、RFID无线射频技术等新技术,集成搅拌站信息系统、试验室信息系统、物料管理系统、预应力自动张拉、自动放张系统以及自动养护系统,全面整合各系统功效,从而实现轨道板制造的工艺设计数字化、生产工艺自动化,生产管控智能化。
1轨道板智能制造技术的发展方向
发展轨道板智能制造技术就是要通过实现生产过程动态优化,制造和管理信息的全程可视化,使得制造厂在资源配置、工艺优化、过程控制、产业链管理、节能减排及安全生产等方面的智能化水平显著提升,达到提升生产效率、降低生产成本的目的。
1.1 透明化生产管理,生产效率大幅提升
实时采集生产信息,全面掌握生产进度,实现生产透明化管理。通过对生产信息的跟踪和智能化分析,不断挖掘设备以及作业流程的潜能,借此提高生产效率,改进管理目标。
1.2 强化过程管控程序,实现质量双向
可追溯生产期间使用预防、监控、分析、改进等质量管控方法,实时采集生产信息、记录生产数据,全面监控生产流程,分析改进过程控制,明确产品质量目标,保证质量双向追溯的可能性,进而提高产品质量水平。
1.3 制造业互联网深度融合,推动技术创新
通过先进的制造物联技术,持续加深两化融合,不断衍生新形态的管理和生产信息系统,推动技术创新,最终实现无人化制造目标。
2苏家屯轨道板厂智能制造技术的实现目标
2.1 生产过程数据可视化,生产工艺自动化
通过对轨道板厂的总体设计、布局,工艺流程建立数字化模型,模拟仿真,实现生产过程的数据可视化。关键生产工序做到基于模型的在线控制和优化,实现轨道板生产工艺自动化。
2.2 安全生产全方位监控,过程质量实时预警
建立数据采集和监控系统,实施对物流、能流、物性的全过程监控,实现对原材基本信息、关键制造工序以及成品检测数据的采集和集成分析,确保质量实时预警。对于安全与风险环境在较高的项目,采取有毒有害物质排放和危险源的自动检测与监控,建立在线应急指挥联动系统,对生产安全进行全方位监控。
2.3 建立信息化管理平台,实现数据无缝对接
采用先进的BIM技术,对生产计划和调度均建立模型,确保生产决策模型化分析、生产过程量化管理、质量动态实时化跟踪,实现从原材到产成品的协同优化。
建立信息化管理平台,实现生产与管理系统的一体化控制,保证工艺设计、生产制造、产品检验、物流等过程环节之间,制造过程与数据采集监控系统、生产管理系统之间的信息互联互通,实现数据无缝对接。
3轨道板智能制造技术的智能化要点
3.1 工艺设计数字化
编制轨道板厂从建厂、生产到运行维护的全生命周期BIM信息模型标准,为轨道板厂全寿命期的数字化管理建立基础。
生产线总体设计、布局、生产工艺流程及工装设备等均采用BIM技术建模,数字化仿真虚拟建厂、模拟生产,制造与信息技术相融合,实现工艺设计数字化、可视化。
3.2 生产工艺自动化
采用先进的数控和自动化设备,利用新技术手段,实现轨道板钢筋绑扎、轨道板脱模、模具清理、脱模剂喷涂、配件安装、钢筋笼入模、张拉杆连接、绝缘检测、模具检测、混凝土浇筑、蒸汽养护、轨道板脱模、轨道板封锚、成品板检验、成品板入库、生产流转等主要工序的自动化生产,部分生产环节做到基于模型的在线控制和优化,进而实现轨道板生产工艺自动化。
3.3 生产管理信息化
3.3.1 建立综合管理平台
集成MES(生产执行系统)和ERP(板厂资源计划系统)功能,整合板厂现有的中央控制系统、生产信息化管理系统、试验室管理系统、搅拌站管理系统、成本管理系统、电子施工日志等系统,实现计划、调度、质量、设备、生产、能效、物资供应、物流、成本控制功能的集中管理,进而解决厂内库存控制、生产过程物料控制、生产进度控制、质量管控和成本管控存在的问题,体现精细化管理。
利用BIM技术,建立生产计划、调度模型,确保生产决策模型化分析、过程量化管理、成本和质量实时化动态跟踪,实现从原材到产成品、从经营管理到决策的协同智能优化。
3.3.2 生产过程透明可控
计划形成、物料投放、产品产出等数据实现自动釆集、实时传送,并可根据数据变化和异常自动调整。过程数据实时更新,自动汇总,实时展示进度、生产状态等综合信息。整个生产过程透明可控,各层级管理人员可随时掌握生产情况,为决策提供可靠依据。
3.3.3 实时质量预警
建立数据采集和监控系统,实施对轨道板生产的物流、能流、物性的全过程监控,生产工艺数据自动采集率达到90%以上。实现对原材基本信息、关键制造工序以及成品检测数据的采集和集成分析,确保实时质量预警。
不合格记录自动短信报警,自动形成预警台帐和不合格处置信息台帐,保证关键工序得到有效监管,产品质量可控;通过数据综合分析,查找管理不足,进而持续改进,最终提高生产效率,实现产品质量目标。
3.3.4 物资管理自动跟踪
采用
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