中车长春轨道客车股份有限公司前身长春客车厂，始建于1954年，是国家“一五”重点建设项目之一。公司经营业务主要由研发试验、轨道客车新造、检修及运维服务三大部分组成。公司每年研发30多个新产品，是中车唯一能生产时速350公里高寒动车组的主机厂。公司产品已出口到美国、澳大利亚、巴西、泰国、沙特、新加坡、新西兰、阿根廷、埃塞俄比亚等20多个国家和地区。　　公司拥有国家轨道客车系统集成工程技术研究中心、高速列车系统集成国家工程实验室、国家级企业技术中心、博士后科研工作站、国家技能大师工作室“五位一体”的技术创新平台。随着铁路机车行业的高速发展，产品质量安全已经成为企业发展的重要前提,螺纹联接是整车和零部件装配中的主要联接方式，也是标准化程度最高的装配部件。这些螺纹联接装配在车辆中可以起到固定、联接、传动、定位、密封和调整等作用，是车辆装配制造技术中最重要的装配手段。螺纹联接装配的精度、可靠性和质量与车辆的安全性息息相关，而螺纹联接装配的精度、可靠性很大程度上是通过扭矩扳子加载力矩和信息化手段来保证。

　　一、背景情况

　　长期以来高速动车组的螺纹拧紧装配过程仍然处于人工管控的方式，操作者使用手动报响式扭矩扳子操作，完工后由质检人员抽检填写工卡签字，这种人工管控作业方式始终存在很多弊端，在高速动车组发展愈加迅速的今天，难以实现“零差错”的精益装配。根据轨道交通行业多品种、定制化的特点，以高精度数显扭矩扳子和数字化为基础，结合核心工业软件配合实施，构建一个高度灵活的个性化和数字化的智能制造系统很有必要。

　　二、技术措施

　　1.设计开发该系统围绕着以下目标展开：

　　（1）使用数显扭矩扳子拧紧螺栓，利用WiFi与电脑实时连接，WiFi覆盖所有螺栓拧紧的生产区域；

　　（2）自动上传扭矩值，与预设的合格值自动对比判断，以达到防错目的，自动上传包括拧紧角度、拧紧时间及工位信息；

　　（3）自动打印合格扭矩报表，若螺栓存在漏拧、过扭及重复拧紧一个螺栓的现象，系统将报警，并无法打印出合格扭矩报表；

　　（4）操作者刷卡启动系统，自动记录拧紧后的螺栓与对应的操作者，建立追溯性。

　　2.为实现上述目标，最终达到整个装配过程中系统可以很好地实现扭矩的实时监控、报警，实现扭矩施加过程的可记录、可追溯及对螺栓漏紧等情况有效监控。公司开展了以下技术工作的研究与开发。

　　（1）采用SMARTCLIENT技术，分布式软件结构，将所用成产数据定期总结分析并生成报表，反馈工艺执行，用于制定和改进拧紧工艺与工作流程。

　　（2）在工厂钢结构布置无线AP节点，实现对整个生产区域的无线覆盖，无线网络可在不同节点依据算法与信号稳定性实现自动切换，切换时滞小于0.1秒。网络内开启QOS，保证数据传输可靠性。

　　（3）设计多功能装配推车，集工具管理、数据采集、显示装置为一体，根据现场布局要求，实现一定作业半径内工位的覆盖。每个装配小车配备高精度扭矩扳子、工控机及显示单元、扫描枪、打卡器、报警灯、充电装置、套筒选择器、HP打印机、UPS辅助电源等设备。

　　（4）开发智能装配控制及监控系统与高精度数显扭矩扳子实时通信软件，当操作者需要工作某一部件时，自动向数显扭矩扳子发送扭矩命令，切换至当前目标扭矩，操作过程中当扭矩扳子施力接近目标扭矩时扳子闪烁蓝灯提示，在目标扭矩范围内扳子闪烁绿灯提示，如果超扭将会闪烁红灯报警，可以实现扭矩的精确控制，降低人工操作的失误率。

　　（5）设计优化网络自诊断算法，当WiFi信号弱或无信号时，自动诊断进入离线模式，网络恢复后立即自动连接，并将离线期间的数据恢复上传至系统。

　　（6）开发数显扭矩扳子校准仪，具备扫描自动识别扭矩扳子、自动匹配扭矩传感器、电机步进驱动、校准软件控制、检测记录自动存储等功能，实现数显扭矩扳子全生命周期量值溯源技术保证和检测数据的可追溯性。

　　（7）建立完备数据采集系统，采用强大数据采集引擎、整合数据采集渠道（RFID、条码设备、PLC、Sensor、IPC、PC等）覆盖整个工厂制造现场,保证海量现场数据实时、准确、全面的采集。并最终形成标准的报告，SPC统计分析，监控系统状态。

　　三、具体成效

　　目前已在所有动车组装配过程中，有力矩要求的螺栓上使用，包括CRH3、CRH5、CRH3A和中国标准动车组等项目上应用，产生了巨大的经济效益和社会效益。

　　1.经济效益分析

　　仅以公司转向架总二车间为例，现已全部应用智能力矩推车系统，原有质量检查人员6人，使用力矩系统后，通过将扭矩装配系统打印报表与现有的质量工卡相结合，大幅减少质量检查人员的数量，目前仅有3名质量检查人员就满足生产要求，同时减少操作者填写质量记录工作的时间，提高了生产效率。应用该系统在提高螺纹联接装配的精度、可靠性，提升产品质量的同时，形成了完备数据采集系统,解决生产数据追溯问题，构建生产管理、质量分析平台。

　　2.社会效益分析

　　如今中国高铁走出国门，走向世界。建设高铁，在盈利的同时，还必须严控产品质量，保障运行安全，为我国高铁的长远发展奠定坚实的技术基础。智能装配及监控系统研发成功后，可以成功应用于我国轨道交通装备制造业客运的主体厂家，迅速提升产品品质及生产效率，有效助推中国高速动车的研发和批量制造能力。

　　四、感受体会

　　通过开发应用智能扭矩装配控制及监控系统，实现智能化、信息化和计量溯源紧密结合，将计量技术贯彻在产品跟踪、质量控制、工艺管理、设备故障分析、数据报表等功能之中，让作业数据可查、可控、可分析、可追溯，全面保证装配作业质量，促进企业精益制造，提升产品工艺装备水平，为产品质量提供可靠保证。系统可以拓展到PLM全生命周期管理中，帮助企业实现智能化和信息化，为企业提供更多功能的应用。