基于5G+数字孪生的盾构智慧园区

获奖等级：河南区域赛二等奖

参与单位：

中铁工程装备集团有限公司、中国联合网络通信有限公司河南省分公司

5G赋能，打造智慧装备工厂

作为盾构机领军企业，中铁装备集团和河南联通于2022年初签订战略合作，携手探索5G智能制造应用场景。场景覆盖中铁装备的机加工车间，在数据采集、数字孪生、设备运维巡检、定位管理、能源监控中充分发挥5G优势，通过建立全方位、立体化、多级可控的管理平台，实现信息资源标准化、图像应用智能化、监督管控常态化、建设规划科学化、公共服务便捷化，推动了机加工车间生产自动化和智能化，大大降低了由于设备故障、质检水平落后造成的不合格品率，为智慧装备工厂的建设和管理奠定了基础。

5G+数字孪生

通过建设智慧工厂运营管理平台，向下对接数据中台业务系统数据，将数据与数字孪生场景关联、动态仿真展示，实现不同平台之间的数据共享、业务综合联动。并将联动共管的分析结果向上展示，辅助领导科学化、精细化决策。

智慧园区综合态势模块是融合人员管理、设备管理、环境管理、能耗管理、安防管理等5个业务数据重点信息为一体的综合展示模块。

厂房综合展示模块支持人员管理设备与能源系统数据的集成，对封闭式园区人员通行进行可视化管理，实现园区人员高效管理，保证园区安全。

生产管理模块对设备运行进行实时监控，快速定位设备的故障点，对工单、维修人员等业务单元有效联动，实现故障的可视、可管、可控，为高效生产提供保障。

产品管理模块显示成品、半成品、库存等统计数据和以3D图层的方式展示相应空间环境信息，目的是根据统计数据对成品、半成品、库存的状态进行统计展示，并结合三维场景，体现实时进度和状态。

5G+焊接机器人AI视觉引导

视觉引导设备对现有生产环境改变小，必要时可完全旁路视觉引导系统，使焊接机器人工作恢复到原有工作状态；视觉辅助示教功能，可降低人工输入示教点90%以上，极大提高示教效率。

焊缝捕捉及精度优化

3D激光相机进行焊缝的长宽设定，误差0.3mm以内，工业相机进行焊缝的寻找，将焊缝坐标发送给3D激光相机进行精度优化。

焊接路径自动纠偏

3D激光相机优化后的路径坐标实时发送给焊接机器人，焊接机器人拿3D相机的路径坐标作为焊接路径，进行实时的修偏。

检验检测及补焊

焊接完毕后，由工业相机对焊缝进行检验检测以及补焊。

AI焊缝打磨

3D激光和工业相机焊渣扫描，进行识别处理以及定位分析；MEC平台将计算结果发送给打磨装置进行自动寻位的打磨处理；打磨完毕后，工业相机进行拍照检验检测并且存档。自动焊接实时打磨，焊接完毕之际，焊渣的处理也基本完毕，中间过程几乎不需要人为的参与和处理，节省焊接成本和时间，提升产品生产效率。

5G+三维点云

5G+三维点云+AI算法，改善原有人工测量、手动记录数据，离线调整加工参数，效率低下的痛点。将原来4小时/人的时间消耗降为分钟级检测，提升了质检效率，降低检测人员专业性要求。

5G助推，探索盾构机行业智能制造新模式

中铁装备“基于5G+数字孪生的盾构智慧园区”项目通过搭建5G+数字孪生平台，助力实现园区全景化管理和精细化生产制造；借助AI视觉引导和三维点云，赋能生产设备的无人化和协同化技术创新。产品交付周期有效缩短，综合成本明显下降，逐步实现从“粗放式工厂”向“数字化透明化工厂”转变、从创新生产向网络化协同转变。

基于中铁装备在行业所处的龙头地位，项目的实施将形成盾构机行业的智能制造新模式，为行业应用推广奠定基础，促进盾构机整个行业的创新发展，有效提升城市地铁、铁路等先进轨道交通建设中盾构机的技术水平和运行维护能力，对于国内隧道建设具有巨大促进作用。