盾构管片数字化制造技术应用浅析

盾构管片数字化制造技术应用浅析

陈泽武 李群鹏

宁波市轨道交通集团有限公司，浙江省宁波市315000

摘要：本文深入探讨了盾构管片绿色制造数字化车间技术的各个方面，包括其技术原理、应用现状、存在的问题以及未来发展趋势。我们提出了一套全面且适用的盾构管片绿色制造数字化车间技术方案，旨在显著提升生产效率、降低制造成本、提高产品质量和客户满意度。同时，我们详细分析了数字化车间技术在实践中遇到的问题，并提出了具体的解决方案。最后，我们对盾构管片绿色制造数字化车间技术的未来发展方向进行了预测，认为其将朝着更加智能化、绿色化和云化的方向发展。

关键词：盾构管片；绿色制造；数字化车间；技术方案；生产效率；制造成本

一、引言

随着科技的飞速进步和信息化时代的到来，企业面临着日益激烈的市场竞争和不断增长的客户需求。为了提升竞争力和满足市场需求，企业需要寻求新的技术和管理模式来优化生产过程，提高生产效率，降低成本，同时也要注重环保和可持续发展。在此背景下，数字化车间技术应运而生，并逐渐成为企业实现这些目标的重要工具。

盾构管片作为隧道施工中的关键结构元件，其制造过程复杂，涉及混凝土搅拌、运输、成型等多个环节。传统的管理模式不仅人力成本高，而且容易出现原材料控制困难、生产效率低下、发货周期长等问题，这些问题严重影响了企业的生产效率和经济效益。因此，越来越多的企业开始采用数字化车间技术来解决这些问题，推动盾构管片绿色制造的发展。

二、盾构管片绿色制造数字化车间技术概述

数字化车间技术是一种融合现代信息技术与生产过程的新型车间模式，通过实现生产过程的可视化、智能化和自动化，可以显著提升生产效率、降低制造成本、提高产品质量和客户满意度。

技术原理 数字化车间技术基于物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，通过采集、处理和分析生产过程中的各种数据，实现对生产过程的实时监控、智能决策和自动化控制。具体来说，数字化车间技术主要包括以下几个方面：

（1）数据采集：通过安装各种传感器和设备，实时采集生产过程中的各种数据，如设备状态、生产进度、质量参数、能耗等。

（2）数据处理和分析：利用大数据和人工智能技术，对采集的数据进行清洗、整合、分析和挖掘，提取出有价值的信息和知识。

（3）生产监控和控制：通过可视化界面和控制系统，实时监控生产过程的状态和趋势，及时发现和解决问题，实现对生产过程的精细化管理和优化。

（4）智能决策和优化：根据数据分析的结果和生产目标，自动调整生产参数和流程，实现对生产过程的智能决策和优化。

三、盾构管片绿色制造数字化车间技术运用

数字化车间技术是一种以现代化信息技术为手段，将生产过程与信息技术进行深度融合，实现生产过程的可视化、智能化和自动化的新型车间模式。在盾构管片绿色制造中，数字化车间技术主要包括制造执行系统（MES）、企业资源规划（ERP）等软件以及工业机器人、自动化设备等硬件设施。

1. 企业资源规划（ERP）：

ERP系统是数字化车间的另一个重要组成部分，它可以实现对企业资源的全面管理和优化。通过ERP系统，可以实现对主材、辅材和成品管片的进出全方位监控，使得库存材料的剩余量清晰透明，经营数据直观高效，为成本核算提供准确数据支持；可以实现对生产计划和排程的自动化和智能化，减少人工干预和错误，提高生产效率和质量。通过ERP系统，可以实现对财务和采购数据的集成和共享，减少重复录入和错误，提高管理效率和质量，环环相扣，使库存材料剩余量变得清晰透明，经营数据直观高效呈现，为之后核算最终成本提供数据支撑，最后实现进销存业务与财务数据一体化。

图3.1 工作台展示

图3.2采购申请全流程

图3.3 生产入库列表

2. 制造执行系统（MES）：

（1）商砼MES通过混凝土MES软件的远程生产控制，一人可以操控多台生产机，减少人工：还能将生产控制、生产调度、车辆调度安置在同区域办公，沟通效率高，信息准确，减少人员跑动。结合智能、云计算实现多调度、多队列、任务自动分割、产能分析、自动回单、预排等调度功能；智能地磅，提升过磅效率，生产过程库存实时更新，为原材料盈亏分析的真实性提供保证；实时库存：与生产控制系统无缝衔接，实时显示动态库存，为采购者提供决策依据，避免空仓和冒仓；通过称重软件联网，称重数据在企业内部网络共享，给财务，采购计划等提供有效数据依据，并带来管理上的提升；每日，月自动生成报表（原材料进料报表，生产报表，消耗报表等），提高制表效率，加快成本计算。

图3.4 生产操作控制

图3.5 智能地磅称重操作

图3.6 筒仓动态库存

（2）管片MES软件以二维码为基础，能够对管片制造进行全生命周期跟踪，从钢筋笼焊接开始，上传焊接人员信息，工作责任到人；统计焊接数量，方便报工。二维码随钢筋笼进入模具后取下，黏贴至模具侧面，由扫码机器人统一上传浇捣时间，模具号等信息。最后，二维码黏贴至成品管片上由工作人员按堆场分别扫码入库。管片MES软件通过一片一码的管理形式，能够精准统计每日生产量以及各堆场库存量，为生产计划做数据支撑，也能够有效减少堆场的空耗。

（3）相较于原有模式，从人工扫码模式转变成智能摄像头自动扫码，不仅大程度节约人工成本，而且还让数据的准确性达到95%以上；实验室人员可以直接在管片MES小程序上登记管片质量信息，记录快捷及时；统计人员可以直接从系统中导出各种计划，产量，质量等报表，无需再次繁琐的制作报表。

图3.7 钢筋笼扫码

图3.8 钢筋笼焊接工序二维码预留

图3.9 生产端二维码自动绑定

图3.10钢筋焊接看板

图3.11 钢筋焊接工序展示

图3.12 二维码溯源信息页面

四、盾构管片绿色制造数字化车间技术存在的问题

1. 数据安全问题：在数字化车间中，数据的安全性和可靠性是至关重要的。为了解决数据安全问题，需要采取一系列措施来保护数据的安全性和完整性。例如，可以采用加密技术对数据进行加密处理；可以采用备份和恢复技术对数据进行备份和恢复；还可以采用访问控制技术对数据进行访问控制。
2. 技术更新问题：随着科技的不断发展和进步，数字化车间技术也在不断更新换代。为了解决技术更新问题，需要不断跟进新技术的发展和应用趋势。同时，还需要对现有的数字化车间系统进行升级和改造，以适应新的技术和应用需求。
3. 人才短缺问题：数字化车间技术需要具备专业的技术和管理人才才能有效实施和运行。然而，由于数字化车间技术的专业性和前沿性，因此很容易出现人才短缺、技能不足、培训成本高等问题。

五、盾构管片绿色制造数字化车间技术的未来发展趋势

1. 智能化发展：随着人工智能技术的不断发展和应用，未来的数字化车间将会更加智能化。通过引入人工智能技术可以实现生产过程的自动化和智能化控制；可以实现产品质量和生产效率的优化；还可以实现生产过程的预测和预警等功能。
2. 绿色化发展：随着环保意识的不断提高和环保政策的不断加强未来的数字化车间将会更加绿色化。通过采用环保材料和技术手段来实现产品的绿色制造；通过优化能源利用方案来实现能源的节约和废弃物的减少；还可以通过引入循环经济理念来实现资源的有效利用和环境保护的最大化。
3. 云化发展：随着云计算技术的不断发展和应用未来的数字化车间将会更加云化。通过采用云计算技术来实现数据的集中管理和共享；可以实现生产过程的远程监控和管理；还可以实现企业之间的协同合作等功能。

六、结束语

通过上述论文的深入研究和分析，我们可以得出结论：盾构管片绿色制造数字化车间技术是未来企业发展的重要趋势之一，可以提高生产效率、降低制造成本、提高产品质量和客户满意度。然而，在实践应用中仍存在一些问题，如数据安全问题、技术更新问题等，需要采取一系列措施来解决。同时，随着人工智能、环保、云计算等技术的不断发展，数字化车间技术将更加智能化、绿色化和云化，为企业的发展提供更加广阔的空间和机遇。因此，我们应该积极探索和实践盾构管片绿色制造数字化车间技术，不断推动企业数字化转型和创新发展。

参考文献

1李军  《盾构管片施工流程可视化技术研究》，文献出自《隧道建设》2021，S1。

2王志勇  《数字化车间技术在盾构管片绿色制造中的应用》，文献出自《隧道建设》2022，S2。

3张强  《盾构管片绿色制造技术的发展趋势》，文献出自《隧道建设》2023，S1。