智能制造推动全球制造业深度变革。中国工业明星城市——常州，着力推动制造业高端化、智能化、绿色化、服务化、品牌化发展，为中国智能制造发展与应用提供常州经验。新华社中国经济信息社与常州市政府联合评选发布2017常州市智能制造企业年度典型样本案例。“最江苏”今起陆续推介此十大案例，供各界参考。
高铁运行，安全第一。高铁安全，齿轮传动系统是核心部件。
中国中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司（简称“中车戚墅堰所”）建成齿轮传动系统智能车间，综合应用先进智能制造技术，助力中国高铁追求极致质量。
该车间搭建涵盖智能设计、智能运营、智能制造和智能决策的综合平台，无缝集成三维一体化、ERP和MES系统，实现产品研发、工艺设计、仿真验证、制造执行及物料配送的自动化、网络化、智能化，车间运营成本降低20%，产品研制周期缩短50%，生产效率提高30%。
中车戚墅堰所产品全寿命周期健康管理系统，用智能手段实现智能诊断和预维修，为中国“速度”保驾护航。
从制造到智造追求极致质量
高铁是代表中国自主品牌的一张金名片。2016年，中国标准动车组“金凤凰”与“蓝海豚”以420公里的时速会车，创世界之最。承接制造“中国速度”关键核心部件齿轮传动系统的，正是长期专注于轨道交通装备制造领域的中车戚墅堰所。
中车戚墅堰所专注于轨道交通装备制造，始终把技术创新和应用作为核心，至今已经形成了齿轮传动系统、轨道交通关键零部件、工程机械、汽车零部件、柴油机零部件等五大产业板块。
在这五大产业板块中，齿轮传动系统是高铁能量转换与传递的关键核心部件，相当于汽车的变速箱，其技术水平直接决定了高铁的性能。高铁引进之初，齿轮传动系统的技术、工艺等均为国外企业垄断，不仅价格昂贵，而且质量问题频发，掐住了高铁建设的“七寸”。
“一套齿轮传动系统包括箱体、齿轮、联轴节等10大部件、460多个小零件，项目组成员们要跨越这460道技术‘门槛’，难度可想而知。”中车戚墅堰所资深专家阙红波说，“中国地域广袤，高铁齿轮传动系统需要在速度高、温差大、跨度广、长时间运行等复杂多变的情况下工作，对振动和温度控制、可靠性等要求达到极致。”
自2007年起，中车戚墅堰所开始攻坚高铁齿轮传动系统。依托近40年齿轮传动系统研发制造经验，中车戚墅堰所80多名技术骨干连续5年攻坚克难，先后建设了8个试验台，进行了上千次试验，试制了5代样机，成功突破产品设计、材料工艺及试验验证等方面的瓶颈技术，完成高铁列车齿轮传动系统全面自主化研制，产品全面覆盖时速160-350公里全速度等级。
目前，中车戚墅堰所已建成国内唯一、国际先进、附加值高的技术平台。该平台集开发、制造、试验、诊断、检修于一体，不仅解决了运行中容易产生的箱体破裂、轴承烧损等问题，还实现了温升、噪声明显降低，振动得到显著控制的目标。
“追求极致质量是我们选择齿轮传动系统搭建智能集成化平台的首要因素。”中车戚墅堰所科技管理部主管段战国说。在智能集成化平台的支撑下，中车戚墅堰所齿轮传动系统实现了从制造到智造的转变，有效保证了数万套高铁列车齿轮传动系统产品的稳定性，平均故障间隔里程7000万公里。
打造全流程智造平台
走进中车戚墅堰所齿轮传动系统智能装配车间，左右两边的地面上各有一条深黄色的轨道，轨道上整齐地排列着数个倒L形的操作台，深黄色轨道两旁均有柠檬黄色的线条，为智能运输车运行的路线。
这两条分别为整体式和分体式智能产线，或在原有生产线的基础上融入信息系统、智能制造手段改造，或重新搭建。无论改造或重建，高铁齿轮传动系统集成化平台均覆盖智能设计、智能运营、智能产线、智能配送等模块。
2015年，中车戚墅堰所开始搭建智能设计平台。其中最主要的就是基于MBD（基于模型定义）的三维一体化设计。
三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，它用三维模型表达产品设计理念，不仅更为直观、高效，而基于包含了质量、材料、结构等物理、工程特性的三维功能模型，可以实现真正的虚拟设计和优化设计。
一般而言，三维一体化设计在航空航天装备制造中的普及率较高，高铁装备制造使用不多。中车戚墅堰所大胆尝试，跨行业引入三维一体化设计，高度模拟现实，从设计到装配的每个环节都可更直观、直接地根据三维设计图完成，无需通过视频、拍照、平面图纸等方式指导现场工序，从而大大缩短了生产流程。
为保证产品技术与质量的可知性和可控性，中车戚墅堰所引进了一系列先进试验验证装置，搭建了完善的试验验证体系，包括齿轮传动系统综合试验、摩擦磨损和制动试验、车钩强度与减振试验、高速动车组齿轮传动系统综合性能试验台等。
依托试验检测中心，中车戚墅堰所与中铁检验认证中心合资成立了中铁检验认证（常州）机车车辆配件检验站有限公司，下设齿轮传动、摩擦磨损与制动、车钩与减振、结构疲劳强度、工程机械工作装置等五大试验室，可针对轨道交通齿轮箱、轮轴驱动系统、大型结构件、基础制动装置、养路机械等基础零部件开展试验验证技术研究与服务，成为服务国内轨道交通装备的第三方专业检验机构，在行业内拥有较强话语权。
中车戚墅堰所打通ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、质量系统，实现各个环节的互联互通，让装配车间智能地动起来。在此基础上，中车戚墅堰所搭建了两条智能装备产线，即整体式和分体式智能产线，分别辅以两套MES系统，同时布局工作台位、涂胶机器人等。这样出厂的产品均带有唯一的数字信息，包括扭矩、试验曲线、产品编码等，并且都可以在 MES系统中查询。
智能分拣系统可根据齿轮传动系统所需垫片称重多少，识别数量是否准确，并发出预警。如果垫片超重则表明数量过多，分拣系统自动发出警报或作出调整，避免后序环节出现差错。
数字化控制也减少了人为因素造成的产品质量问题。例如钳工用扳手上螺母时用力大小凭经验和感觉，但对于精度要求很高的齿轮传动系统，用力大小会造成同一工件几个螺母的松紧程度不一样。中车戚墅堰所引入德国进口的Atlas扳手，输入数字后，由机器智能控制，最终同一工件多个螺母输出的尺寸基本无差别。
在智能组装车间，每个工位上都设有显示屏，每个工步的标准工艺操作都展示在视频上，且精确到每个工步的工作结果、时间，实现了工步标准作业的可视化。
中车戚墅堰所还积极布局智能物流，建立智能立体仓库，运用AGV（自动导引运输车）小车等安全可控的智能制造手段，根据MES系统指令投放、运送物料的数量、工位、顺序等，实现物料配送的自动化、网络化和智能化。
中车戚墅堰所齿轮传动系统智能车间采取改造、引进、新建方式，从设计、运营、产线到决策和服务，每个环节重在数字化、标准化、精准化制造，减少人为差错的同时，大幅提升了生产效率。数据显示，智能制造的建设让齿轮传动系统车间运营成本降低20%，产品研制周期缩短50%，生产效率提高30%，能源利用率提高5%。
目前，以高速动车组齿轮传动系统智能装配车间为中心，中车戚墅堰所已先后建成投用了高速列车浮动闸片智能生产线、汽车零部件机器人生产示范线等多条智能生产线。
轨道交通智能制造排头兵
2017年6月，时速350公里的“复兴号”在京沪高铁双向首发。其中的齿轮传动系统、踏面清扫装置、车钩缓冲装置、减振降噪装置等一系列确保其安全、舒适运行的关键部件，均为中车戚墅堰所提供。
目前，中车戚墅堰所研制的齿轮传动系统已成功应用于具有自主知识产权的中国标准动车组、世界最大功率6轴9600千瓦交流传动电力机车、和谐5型大功率内燃机车以及各型城市轨道交通车辆。
中车戚墅堰所高铁列车齿轮传动系统是国家《三基产业“十二五”发展规划》中最具标志性的成果，截至目前，已获专利70余项，先后获中国铁道学会特等奖、中国发明专利优秀奖、中国机械工业科学技术奖一等奖等。该齿轮传动系统国内市场占有率超七成，出口拉美、非洲、澳大利亚等海外市场，并获得了包括波兰在内的欧洲市场意向合作。
2016年12月，中车戚墅堰所承担的“高铁列车高可靠性齿轮传动系统研发及产业化”项目获第四届中国工业大奖，这是轨道交通领域项目首次获得该奖项。
2018年1月，在国家科学技术奖励大会上，中车戚墅堰所承担的“高铁列车用高可靠齿轮传动系统”再获殊荣，取得国家科学技术进步奖二等奖。
“最江苏”小编了解到，中车戚墅堰所正在部署产品全寿命周期的健康管理，即通过智能手段让产品智能化起来，实现智能诊断和预警；通过数据收集和分析加快技术优化，真正实现在国际上技术引领。
在高铁“走出去”和“中国制造2025”的大趋势下，中车戚墅堰所正在进行国外多个项目的开发工作，将进一步开展极寒、超重载等特殊工况下产品的适应性研究。
未来，中车戚墅堰所将继续推进轨道交通领域智能改造和服务，瞄准更高速度、更高可靠性、安全性来发展齿轮传动系统，努力打造成为中国乃至世界高铁齿轮传动系统的第一品牌。（案例研撰：新华社记者 孙寅）
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