裝備制造龍頭企業(yè)鐵建重工，推動數(shù)字化轉型，將產(chǎn)品“塞”進電腦、車間“搬”上電腦、隧道“建”在電腦——

運籌大屏之中 “掘”勝千里之外

湖南日報全媒體記者 王茜 張福芳 李貞

鐵建重工集團裝配車間數(shù)字孿生系統(tǒng)。   湖南日報全媒體記者 范遠志 攝

【應用簡介】

位于長沙經(jīng)開區(qū)的中國鐵建重工集團股份有限公司，一場“數(shù)字化革命”正蹄疾步穩(wěn)進行。作為“大國重器”鍛造龍頭企業(yè)，鐵建重工以盾構機為核心，引入數(shù)字孿生技術，全面開啟智能化升級。將每臺盾構機在虛擬空間1比1還原，使其從研發(fā)設計、生產(chǎn)制造到運行管理的每個環(huán)節(jié)，都能精準模擬與實時優(yōu)化，從而大幅提升施工效率與產(chǎn)品市場競爭力。

【應用場景】

穿山過河，掘土鑿巖……在大型隧道施工中，盾構機大顯身手。

鐵建重工盾構機一騎絕塵，國內(nèi)外重大工程建設大展拳腳。

作為傳統(tǒng)裝備制造企業(yè)，近年來，鐵建重工實施數(shù)字化轉型戰(zhàn)略，加快推進傳統(tǒng)裝備制造運維智能升級，“將產(chǎn)品‘塞’進電腦、車間‘搬’上電腦、隧道‘建’在電腦”，迸發(fā)出磅礴的智造力量。

一個大屏，千里萬里之外的裝備了如指掌

鐵建重工集團“企業(yè)大腦”。

12月6日，在寧波至舟山鐵路金塘海底隧道施工現(xiàn)場，隔海相望的兩臺超大直徑盾構“定海號”和“甬舟號”刀盤同時轉動，正相向“穿海”。

1000多公里外，長沙，鐵建重工數(shù)字化指揮監(jiān)控中心大屏上星光點點，可以看到這兩臺盾構機的工作狀態(tài)、工作數(shù)據(jù)，“我們可以通過數(shù)智化平臺，對盾構機施工和項目建設進行遠程管控?！辫F建重工掘進機研究設計院高級工程師范瑞強說。

盾構機各項工況數(shù)據(jù)是如何傳至千里之外的？

“我們?yōu)槎軜嫏C植入了‘大腦’、‘眼睛’和‘耳朵’。”范瑞強介紹，每臺盾構機都配置了2000余個傳感器，并搭載智能掘進、超前地質預報、設備狀態(tài)在線監(jiān)測等先進技術。通過智能互聯(lián)裝備協(xié)同管理平臺，以一秒一次、一次數(shù)千條的頻率，數(shù)據(jù)快速傳輸匯聚到服務器，實現(xiàn)掘進路線精準導航、掘進姿態(tài)智能糾偏，以及掘進與換步過程的自動化銜接。

“這是一組盾構機刀盤正面的數(shù)字孿生實時畫面，畫面上顏色有深有淺，分別代表著刀片的受力情況?！辫F建重工數(shù)字孿生研究所副所長王永勝站在一塊顯示屏前，輕輕點擊屏幕，施工現(xiàn)場盾構機刀盤運轉情況在屏上清晰顯示，連內(nèi)部復雜的受力分布與刀片細微變形也能一覽無余。

目前，鐵建重工產(chǎn)品已覆蓋全球40多個國家和地區(qū)。遍布全球各地的盾構機的施工狀況、建設進度、設備狀態(tài)等信息也能巨細無遺地呈現(xiàn)出來。即使在千里萬里之外，也能做到及時響應。

在鐵建重工數(shù)字化指揮監(jiān)控中心，長沙的工程師正在為意大利西西里島高鐵項目設備組裝調(diào)試提供遠程支持?！耙獯罄哞F建設用上了中國的盾構機?！辫F建重工營銷經(jīng)理袁虎鋼是海外市場拓展的參與者和親歷者，近兩年，鐵建重工在意大利市場從零開始，已批量出口十幾臺盾構機。

數(shù)字孿生技術，產(chǎn)品、工廠都有“數(shù)字雙胞胎”

一臺5層樓高、涂裝著蔚藍色波浪的巨大圓柱形裝備，矗立在鐵建重工制造車間，這是鐵建重工自主研制的我國最大直徑盾構機“江海號”。整機長145米，刀盤直徑16.64米，未來將應用于世界最長的公路水下隧道——海太長江隧道盾構施工。

在鐵建重工數(shù)字孿生研究所，“江海號”的數(shù)字孿生系統(tǒng)也在計劃構建。

何為數(shù)字孿生？這套系統(tǒng)能發(fā)揮什么作用？

數(shù)字孿生，即將現(xiàn)實世界中的實體、過程或系統(tǒng)，以數(shù)字化的形式進行建模和虛實映射，支持現(xiàn)實世界與虛擬世界實時同步。

王永勝給記者打了一個比方，數(shù)字孿生就是給現(xiàn)場施工的盾構機，造了個“數(shù)字雙胞胎”。

為何要造個“數(shù)字雙胞胎”？

地下空間開發(fā)潛力巨大，但也面臨復雜多變的地質環(huán)境等“攔路虎”；同時，地下工程裝備施工地域分散、位置偏遠，裝備出現(xiàn)異常時，會出現(xiàn)“專家去不了”“現(xiàn)場說不清”“遠程配合難”等問題。

“利用數(shù)字孿生系統(tǒng)，通過對地下工程裝備數(shù)字樣機建模仿真、數(shù)字孿生精確鏡像以及全生命周期性能預測優(yōu)化，突破地下工程裝備產(chǎn)品服務‘時空限制’，推動智能診斷、預測性維護等先進運維模式落地應用?！蓖跤绖俳榻B，這種個性化的數(shù)字孿生方案，不僅極大提高了盾構機的運維效率，還顯著降低了故障率和維修成本。

不只產(chǎn)品有“數(shù)字雙胞胎”。

在鐵建重工總裝廠房，記者看到技術人員正在搭建調(diào)試盾構機主驅動生產(chǎn)線；而在電腦端，一個與現(xiàn)實車間同步共生的數(shù)字車間，也在實時呈現(xiàn)。

“目前還在驗證階段，我們計劃把車間生產(chǎn)現(xiàn)場1比1還原到電腦大屏，同步呈現(xiàn)產(chǎn)品質量、產(chǎn)量進度、設備狀態(tài)等?！蓖跤绖俳榻B。

未來，在這個數(shù)字孿生工廠里，所有生產(chǎn)要素數(shù)字化，并在各端傳遞。從客戶端到產(chǎn)品端，從供應商端到工廠端，每個環(huán)節(jié)緊密相連。利用這個數(shù)字系統(tǒng)，每個決策都基于數(shù)據(jù)分析，每個操作都能實現(xiàn)智能化控制。

利用數(shù)字傳輸，喝著咖啡哼著歌把工程辦了

傳統(tǒng)隧道施工作業(yè)中，人員投入多、勞動強度大、施工安全風險高；智能化裝備和技術投入應用后，隧道施工環(huán)境和安全性發(fā)生了翻天覆地變化。

時下，上海廣延路靜安地下智慧車庫項目工地，世界最大直徑垂直掘進“夢想號”盾構機正在施工。不同于其他項目人員繁忙、熱火朝天的施工場景，這個施工現(xiàn)場顯得頗為安靜。

中鐵十五局集團“夢想號”掘進項目負責人王文燦在電話中告訴記者，“夢想號”施工全過程采取智能化控制，可實現(xiàn)井下無人、地面少人。

距離項目施工現(xiàn)場不遠，建立了一個“夢想號”控制室。通過同步數(shù)據(jù)傳輸，遠在1000多公里之外的長沙，鐵建重工工程師從電腦或手機終端，可實時查看“夢想號”掘進的工作狀態(tài)和施工進度。

此前，工程師通過遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，開挖系統(tǒng)滾筒電機溫度異常，遠程下達了檢修任務。現(xiàn)場檢修人員排查后發(fā)現(xiàn)，滾筒電機被黏土包裹而無法散熱，及時對設備進行沖洗和優(yōu)化處置，有效防止了電機出現(xiàn)高溫損傷。

盾構機駕駛員劉繼東說，在幾十米地下，吹著空調(diào)、喝著咖啡、盯著屏幕，操作按鈕就可以了，真正做到“喝著咖啡哼著歌就把工程給辦了”。

鐵建重工董事長趙暉介紹，鐵建重工除了掘進機，還研發(fā)生產(chǎn)特種裝備、軌道交通裝備、高端農(nóng)業(yè)機械等。數(shù)字化、智能化已在所有產(chǎn)業(yè)鋪開，這也為公司市場競爭提供了強大的動力，生產(chǎn)經(jīng)營穩(wěn)步向前。

【智言慧語】

以數(shù)字孿生技術智領制造業(yè)高質量發(fā)展

中南大學計算機科學與技術學院教授 唐琎

在全球制造業(yè)邁向高質量發(fā)展進程中，數(shù)字孿生技術正成為撬動產(chǎn)業(yè)升級的關鍵杠桿。鐵建重工以盾構機為核心，率先將數(shù)字孿生與智能化控制深度融合，推動“無人化”施工邁上新臺階，為全球智能制造提供了“中國方案”。

鐵建重工的數(shù)字孿生系統(tǒng)以實時同步的虛擬孿生體為基礎，結合AI算法與大數(shù)據(jù)分析，將復雜工程中的不確定性轉化為可控性，實現(xiàn)了智能優(yōu)化、精準決策與高效運行。在盾構施工領域，這種技術使井下作業(yè)從“依賴經(jīng)驗”走向“依托數(shù)據(jù)”，從“人工監(jiān)控”邁向“無人化運行”。特別是在復雜地質環(huán)境下，該系統(tǒng)通過毫米級精度控制，將技術風險降至最低，大幅提升了生產(chǎn)效率和施工安全性。

更重要的是，數(shù)字孿生賦能“無人井下、少人地面”的智慧施工新模式，為制造業(yè)破解勞動力瓶頸、提升資源配置效率提供了標桿示范。這不僅僅是技術突破，更是中國制造邁向高質量發(fā)展的必由之路。

刊載于《湖南日報》2024年12月7日02版

作者：王茜 張福芳 李貞

責編：范遠志

一審：范遠志

二審：王文

三審：周韜

來源：湖南日報·新湖南客戶端

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