进入21世纪，智能制造作为新一代信息技术与先进制造技术深度融合的新型生产方式，已然成为新一轮工业革命的核心驱动力。从自动化生产线到智能机器人，从大数据分析到物联网技术，从机器学习到人工智能的运用，智能制造正在不断推进传统制造业进入一个更加智能、高效、可持续的制造新时代。
2017-2023年，中国科协智能制造学会联合体（IMAC）连续开展“中国智能制造科技进展案例研究”，共遴选出70项“中国智能制造科技进展”案例。成果领域涵盖高档数控机床与基础制造装备、工业机器人、汽车、航空航天、新一代信息技术、纺织、轨道交通、船舶及海工装备、能源装备、工程机械、农业机械、纺织、建筑焊接等制造业重点领域；技术领域涉及工业物联网平台、大数据管理系统、人工智能技术在工厂应用、智能制造设备、柔性智能制造产线、云制造系统、智能工厂、大规模定制平台等。
近期，我们将展示智能制造的科技成果和创新应用，感受智能制造带给制造业的变革与创新。
当前，随着新科技发展，各国制造业也开始新一轮变革浪潮，世界制造业产业竞争格局正在发生重大调整，智能制造已成为全球制造业竞争的战略制高点。卓越制造体系是以生产制造为中心的转型升级，以精益制造为基础，通过提升柔性自动化能力、打通工厂内外数据、推行智能化应用等路径，优化核心生国产系统与外延运营环境，实现生产制造环节的提质、增效、降本、减存，包括了精细化管理和决策、动态需求和供应链规划管理、柔性生产以及全价值链的可追溯性。而盾构机是目前先进轨道交通隧道工程建设中不可或缺的大型施工装备，过去长期被西方国家垄断，盾构机制造存在着结构复杂、设备种类众多，高度离散制造、信息交互方式与协议各不相同的特点，故实现制造过程智能化的难度较高。盾构机的制造很大程度上代表一个国家重大技术装备的发展水平，也代表着一个国家制造业发展的水平。
在国家产业政策的支持下，以中铁工程装备集团有限公司为代表的国内企业，勠力同心、攻坚克难，在盾构机自主研制上打破了西方国家的技术垄断。近年来为实现先进轨道交通盾构机产业由“中国制造”向“中国创造”的高质量发展，贯彻落实“中国制造2025”国家战略，中铁装备通过盾构机智能工厂建设，推动我国盾构机制造行业的转型升级、创新发展、提质增效，为非标定制大型装备制造行业提供了智能制造范本。其在实现过程中具体的创新点体现在：
（1）实现了在离散化制造、个性化定制的高端工程装备行业实现产品全生命周期多源异构数据的互联互通与智能管理。针对盾构机结构复杂、设备种类众多，高度离散制造、信息交互方式与协议各不相同的现状下，基于系统集成技术，实现从项目创建、物资进场、到生产管理、车间执行、设备出厂、项目成本归集的全流程、全生命周期的管理，以及项目为主线、以生产为核心，设计、管理、制造、质量、物流、成本的高效协同应用和一体化管控。
（2）建立了面向用户定制的混流生产的数字化车间。针对盾构机单件定制生产要求，每条生产线都具有一定的柔性，能够适应定制产品。且每条生产线都是一个信息物理系统CPS，不仅包含物理执行机构，还包含有信息采集、状态监测、物料自动识别、数据存储等功能，且生产线关键工位具有一定的智能化功能，能够自动感知所操作对象的状态并做出反应。
（3）构建了多条柔性生产线、物流单元的集成管控和协同工作。通过统一定义接口标准以实现异构设备集成；构建设备运行状态监测系统以驱动生产设备协同工作；计划与物流的协同优化等实现了多条柔性生产线、物流单元的集成管控和协同工作减少非增值活动时间，提高生产效率。
（4）开发了特厚板焊接系统与工艺。自主研制的盾构机特厚板焊接系统，将焊接机器人与液压反变形翻转台架联合设计，通过板单元预置反变形，多机器人焊接同时施焊等技术，克服了常规机器人焊接后变形大，外观质量较差的缺点，减小了焊接变形，节省焊后修整工作量，提高了焊接质量和效率。
（5）实现数字孪生平台与制造现场数据实时交互的制造过程监控。使生产管理更加透明化、实时化、可视化和协同化，打造数据驱动的三维虚拟车间实景和实绩呈现。通过MES与设备运行状态监测系统的交互，实现生产异常的指挥与协同调度，消除制造过程瓶颈，保证制造任务的准时、高效执行。
目前，本项目累计申请和获得国家专利24项，软件著作权19项，为项目的实施提供重要支撑。知识产权的申请展现了自主创新的实力和成果转化能力，为项目的持续发展和推广应用提供了有力保障。
本项智能制造科技进展应用前后，给企业带来的成本、生产效率、绿色环保等经济效益与社会效益方面的提升目前，项目实施成果已经在中铁装备内部全面推广使用，很好的解决了客户个性化定制与智能化优质高效生产之间固有矛盾，在盾构行业产生良好的示范效应，有效地促进“盾构机智能制造技术联合体”的发展，提升了盾构机技术产学研用结合水平。
我国开展隧道施工的企业众多，仅中央企业中铁、中铁建、中建、中交、中水就拥有数量众多的工程局，智能化盾构制造流程从订单阶段开始，经历设计、制造、服务等环节，全部通过网络实现人、设备与产品的实时连通、相互识别和有效交流，打破工业化与定制不可调和的桎梏，不仅提升了盾构制造的质量和效率，而且作为客户的隧道施工企业，在订单、设计、甚至加工整个过程均可以参与其中，最大程度地满足了客户采购最合适产品的需要，此外盾构及其配件产品适应性和质量的提升，对于客户而言，隧道施工过程之中的维护费用降低、施工进度得以保证，可有效提高隧道施工质量和效率。
盾构机智能制造模式，实现了以用户需求为核心的高效率、高质量、绿色化盾构生产制造，引领盾构行业业务体系和业务模式的创新转型，为非标定制大型装备制造行业提供了智能制造范本。
原标题：《盾构机产业4.0示范基地——“中国智能制造科技进展”案例展示》
本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布，仅代表该作者或机构观点，不代表澎湃新闻的观点或立场，澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。
