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钢箱梁智能制造技术指南.pdf

钢箱梁智能制造重点构建以板材智能下料生产线、板单元智能焊接生产线、节段智能总拼 线、钢箱梁智能涂装生产线以及车间制造执行智能管控系统为核心的“四线一系统”，全面提 箱梁制造的自动化、数字化、网络化、智能化水平。

钢箱染智能制造全面推行BIM技术在制造过程中的实施应用。以BIM技术应用为平台，将钢箱架 生产与信息化融合，围绕数字化、智能化和可视化，实现钢箱梁制造智能化和过程管理网络化的新 模式。通过建立BIM三维模型，进行深化设计，利用可视化技术对作业空间进行干涉模拟检查，对专 顶施工方案进行工序动画模拟，发现施工过程中可能面临的安全风险和技术问题，提前做好施工安 排，提升智能制造实施的水平。 建立信息系统集成与工业互联网。智能化设备具备信息数据采集接口，通过无线网络或者固定 工控网络接入生产管控系统网络中。设备信息、生产信息、产品信息等可实现实时采集，通过信息 系统集成集中展示与共享，为运营决策提供可靠数据支撑。 关键生产区域、关键工位应安装视频装置并接入BIM系统，进行实时监控。 在应用工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备等设备之前，需充分调研设备 情况，结合项目生产实际，进行适应性试生产，

GB/T 29544-2013 离网型风光互补发电系统安全要求6. 1.1 系统组成

板材智能下料生产线由智能套料软件、数控切割设备、智能制造执行系统、网络等构成。 生产线应配置数控等离子切割机和数控火焰切割机，宜配置数控激光切割机，切割设备和产能 宜符合表1的规定。

表1板材智能下料设备

6. 1. 2 系统功能

钢板进场后应进行标识、复验和预处理。 钢板配料应考虑桥梁的平纵线形、工厂制造时环境温度、焊缝的收缩余量、加工余量及施工过 程压缩量等因素的影响。 钢箱梁主要零部件应优先采用精密切割或数控自动切割。 数控切割下料编程时，要根据零件形状复杂程度，尺寸大小、精度要求等规定切入点、退出点 切割方向和切割顺序，并应加入补偿量，以消除切割热变形的影响，

7.1. 1 系统组成

板单元智能焊接生产线按构件类型可分为顶板单元、底板单元和横隔板单元智能焊接生产线等

顶板单元智能焊接生产线由装配工位、内焊工位、外焊工位、校正工位、齿形板焊接工位等组 成；底板单元智能焊接生产线由装配工位、焊接工位和校正工位组成；横隔板单元智能焊接生产线 由装配工位和焊接工位组成。 板单元智能焊接生产线主要设备和生产能力宜符合表2的要求，

表2板单元智能焊接设备和生产能力要求

7.1. 2 系统功能

U历板单元专用组装机床应具备面板自动打磨、除尘、划线、U肪定位、压紧和焊接等功能。 U历板单元内焊专机、板单元船位理弧焊专机应配置数字电源和数字控制系统，具备自动行走 和焊缝跟踪等功能。 板单元焊接机器人系统应采用离线编程或示教编程，具备自动检测工件位置和焊缝跟踪功能， 跟踪方式宜采用电弧跟踪、激光跟踪、机械跟踪、图像识别跟踪等。 横隔板焊接机器人系统应具备平位、立位焊缝自动焊接的功能，齿形板与顶板及U肋间平位角 焊缝、立位角焊缝和端部圆弧部位包角焊连续施焊，中间不停弧。 板单元自动机械矫正机床应具备图像识别、智能感知功能，自动检测板单元平整度等功能，其 控制系统应具有人机交互功能，设置参数后自动定位、压紧，自动设置压力参数矫正焊接变形。 所有设备宜以触摸屏作为人机界面，通过触摸屏控制系统动作、修改参数、设定规范。 所有智能焊接设备应接入工业互联网，自动采集设备信息，系统与生产数据的实时交互，相关 数据信息嫩通过车间MES系统在车间大屏上分析展示。

应建立与实体正确对应的三维模型，分解归类所有焊缝类型，根据焊缝等级确定焊缝地图范围 焊缝地图应统一命名规则，命名规则应结合项目焊缝检测规定，两宜具有唤射关系。 焊缝地图应根据焊缝线型建立三维实体模型，实体断面可选择三角形、梯形等，并赋予区别于 主体模型的颜色属性，应能够基于结构树或模糊搜索自动定位焊缝具体位置。 焊缝地图应具备属性添加功能，可以添加焊缝的焊接工艺评定报告、结构形式、焊接工艺参数， 焊材规格、供应商等属性信息。

8. 1. 1 系统组成

钢箱梁节段智能总拼生产线应配置自动化焊接设备、 焊机群控和数据管理系统、无损支撑系统、 数控线性调整支撑系统、车间制造执行系统及视频监测系统等软、硬件设施。 自动化焊接设备种类和主要参数应符合表3的要求。

表3节段智能总拼焊接设备要求

8. 1. 2 系统功能

焊接设备应以触摸屏为人机界面，操作者可以通过触摸屏控制系统动作、修改系统参数、设置 焊接规范。 小型智能焊接机器人应具有焊接工艺数据的存储功能，预先将各种焊接规范、经验数据存储在 系统中，焊接工件变化时可快速调取使用； 关键设备的控制系统应设有设备过载保护、断电保护等功能，电控系统应设有完善的自锁和互 锁保护功能，保证设备和操作者安全。 关键设备应通过工业互联网组网，能通过设备管理系统对其进行管理。 应建立数据库，储存每一条焊缝相关资料，包括板单元号、节段号、焊缝编号、焊缝长度、焊 接方法、焊接位置、接头类型、焊工编号、焊接时间、外观检测情况及检测日期、无损检测情况及 检测日期、检测人、缺陷相关信息等。 应通过车间生产信息化管理系统记录参与总拼的各类零件、部件的编号，所在梁段和具体部位 实现可道溯性。 焊接焊接数据管理系统应能够对对施焊过程的焊接电流、电压等参数在线监控，确保焊缝质量 的可控性、可追溯性。

8. 2. 1一般规定

钢箱染节段组装、焊接、预拼装应在车间内的预拼装胎架上进行。 顶拼装胎架应以钢箱梁外轮廓为基准，并顶留反变形工艺量，胎架的长度、宽度、顶拱度、纵 横梁间距、基础承载力等满足钢箱梁整拼需求。 钢箱梁节段制作应采用实桥立体、阶梯推进方式，以预拼装胎架为外胎，横隔板及横肋板为内 胎，依次将各梁段的底板单元、斜底板单元、横隔板单元、腹板单元、顶板单元及其它零部件在总 并胎架上组焊成箱体，胎架上的所有梁段组焊完成后，进行实桥分段匹配预拼装并组焊匹配件。 天节段制作应厂房内在总拼胎架上进行，胎架按照监控要求设置制造线形，各节段处于自由状 态，梁段精确定位后，采用自动化焊接装备逐段完成环缝焊接。 钢箱梁节段批量制造前应进行首次总拼鉴定，全面检查制造工艺是否合理，控制措施是否恰当， 评审合格后方可批量生产

8.2.2节段整体拼装

板单元及零部件经外观尺寸和焊缝质量检验合格后方可投入小节段整体拼装。 在确保产品组装精度、控制变形的前提下，横隔板、横肋板、内腹板组装时应设置无马定位工 装，避免单元件与钢箱梁的点焊定位，其他构件宜采用“无马”或“少马”的方式进行组装定位。 顶板、底板单元间纵向对接焊缝的填充、盖面焊道应采用埋弧自动焊机焊接，横隔板横向、竖

向对接焊缝宜采用小型智能机器人焊接， 其他具备条件的角焊缝宜采用便携式自动焊接装置焊接 节段整体施工宜按照表4要求对关键项点 长取控制措施

表4节段精度关键项点及控制措施

大节段制造应在预拼装胎架上进行，胎架的线型应符合设计要求。 节段在拼装胎架上精确定位后应进行检查，定位精度应符合表5的规定。

表5节段精确定位允许偏差

节段间板、底板横向对接焊缝填充、盖面焊适应采用理埋弧自动焊机焊接，节段间腹板竖向对 焊缝宜采用小型智能焊接机器人焊接。 大节段配切线划线及梁长切割需在温度恒定，顶底板温差小于3℃的条件下进行。

生产过程中应建立测量监控网对节段整体拼装和大节段制造过程中构件或节段的定位精度进行 监控测量。 监控测量必须在温度较恒定的环境下进行，施工温度恒定但与设计温度不同时，应进行校正。 总拼胎架测量网内应设置永久观测点和胎架沉降点，设置基准高程点。 所有节段应采用统一的测量仪器和标准。 钢箱梁预拼装宜采用三维模拟技术，通过三维激光扫描仪建立钢箱梁模型，模拟钢箱梁箱口匹 配情况。 节段整体拼装过程中停止点的设置和主要检测项点应符合表6的规定。

表6节段整拼停止点和主要检测项点

9. 1. 1 系统组成

机械臀、AI控制系统组成，或关车式机械臀携带喷砂系统组成。 智能金属热喷涂系统由轮载式/轨道式/履带式小车、升降平台、电弧喷涂机、电控操作系统、机 械臂、AI组成控制系统组成。 喷智能漆系统由轮载式/轨道式/履带式小车/天车式平台、升降平台、喷漆系统、涂料供给系统 机器人系统、控制系统组成。

钢箱梁梁段外表面和钢桥面应采用智能化涂装生产线进行施工 钢箱梁智能涂装施工流程见附图A。 智能喷砂系统主要工艺参数应符合表7的规定。 智能金属热喷涂系统主要工艺参数应符合表8的规定 智能喷漆系统主要工艺参数应符合表9的规定。

表7智能喷砂系统及工艺主要参数

智能喷漆系统及工艺主

9.4智能涂装信息化控制

各智能车间均应配有用于现场生产控制、调度、监控的分控制室。 各工序的自动化设备可通过各自车间的控制单元，经局域网将现场生产作业数据传输至总控室 服务器，通过中控室计算机可同时监测各工序的现场生产作业状态，可直观形象的显示设备状态、 当前加工任务、工作人员等电子信息。 总控室的监控系统平台应具备与BIM系统进行数据交互的功能。

10车间制造执行智能管控系统

化管理系统，实现对钢箱梁制造过程中的产品设计、材料采购、生产执行、质量控制、物流运输等 多方面的管控。 信息化建设坚持统一规划、统一标准、统一计划、统一建设的原则，防正产生信息抓岛和重复 设。 物资、设备、客商、组织、人员数据统一规范管理，通过信息资源的整合、调度、共享的建设 与使用，实现各个业务系统之间互联互通和信息共享。 信息化建设应充分考虑应用系统的安全性，在设计过程中能够充分利用防火墙、身份合法性验 正、数据传输安全、数据存储加密及网络结构设计等方面的技术手段，保护重要数据 智能制造生产线应采用技术成熟、可靠性高、性能先进的智能化设备，设备需具备信息数据采 集接口，并通过无线AP或者固定工控网络方式接入生产管控系统网络中。

化管理系统，实现对钢箱梁制造过程中的产品设计、材料采购、生产执行、质量控制、物流运输等 多方面的管控。 信息化建设坚持统一规划、统一标准、统一计划、统一建设的原则，防止产生信息孤岛和重复 设。 物资、设备、客商、组织、人员数据统一规范管理，通过信息资源的整合、调度、共享的建设 与使用，实现各个业务系统之间互联互通和信息共享。 信息化建设应充分考虑应用系统的安全性，在设计过程中能够充分利用防火墙、身份合法性验 正、数据传输安全、数据存储加密及网络结构设计等方面的技术手段，保护重要数据。 智能制造生产线应采用技术成熟、可靠性高、性能先进的智能化设备，设备需具备信息数据采 集接口，并通过无线AP或者固定工控网络方式接入生产管控系统网络中。

10. 2. 1 BIM 技术应用

钢箱染智能制造宜应用BIM正向设计，应用模块化参数化设计，图纸与模型相互关联、同步优 七 BIM制造模型应涵盖三维模型物料清单信息、零件和构件编码信息、涂装面积信息、零件工艺 数控信息、碰撞检测信息等。 BIM建模应组建零件库、构件库。构件库应涵盖构件加工图纸、工艺信息、焊缝信息、材料报 表、数控加工文件等制造工艺相关数据。 建模时应对零件、板单元、节段进行编号，后期可生成深化图纸，按照构件类别、材质、构件 长度进行汇总报表。 产品数据管理系统功能模块应包括技术文件管理、数据管理、报表输出、工作流管理和人员管 理等。 协同管理平台应实现物料到产品的生产制造数字化，结合桥梁WBS编码体系建立工程BOM编 码体系，进行数据的采集与集成，覆盖从钢板到货开始，到桥位连接完成的全寿命周期质量追溯。

10. 2. 2 智能生产

ERP系统应包括生产计划管理、生产调度管理、生产数据管理、用户管理系统等功能。 MES系统应包括生产作业管理、生产工时管理、生产场地管理、人力资源管理、能源管理、企 业决策支持管理、变更管理、版本管理、生产进度管理、计量支付管理、项自知识库管理、分包管 理等功能。 设备运维管理功能模块应包括用户管理系统、数据通信模块、设备资产管理系统、备品备件管 理系统、工作流程管理等功能。 采购管理系统应包括基础设置、采购合同/采购订单管理、采购到货/到货质检管理、采购发票管 理、报表查询等功能，采购系统与生产、项目、质量、设备、库存、销售、应付管理子系统应有良 好的接口。 能源管理系统功能模块应包括能源设备运转状况在线实时监控、能源生产/消耗实绩采集、环保 数据在线实时监测、监测数据自动报警、环保监测考核等功能。

LY/T 2983-2018 桐木拼板安全环保健康管理系统功能模块应包括安全管理、安全生产标准、环境保护等功能。

10. 2. 3 智能物流

仓储系统功能模块应包括基础设置、入库管理、库存管理、库存报表查询等功能。 配送系统功能模块应包括系统管理、出库管理、运输管理、原材料/半成品仓储管理、配送管理 等功能。

10. 2. 4 信息系统集成

10. 2.5 智能装备要素

板材智能下料生产线应具备的主要功能包括：切割、开坡口、划线、号料、喷码等自动功能； 关键设备数字化、智能化；关键设备组网；生产过程中预警与实时反馈。 板单元智能焊接生产线应具备的主要功能包括：关键设备数字化、智能化；关键设备组网；生 产过程中数据信息的交互；生产过程中预警与实时反馈。 节段智能总拼生产线应具备的主要功能包括：智能高精度测量；节段建模，并与BIM制造模型 进行误差比对；关键设备数字化、智能化；关键设备组网；生产过程中数据信息的交互；生产过程 中预警与实时反馈。 钢箱染智能涂装生产线应具备的主要功能包括：自动采集和记录环境数据、施工数据、检测数 据居DB37T 3023.1-2017 工作场所空气有毒物质测定 第1部分：甲酸 离子色谱法，并反馈至BIM系统进行实时监控；喷砂房应有温湿度自动调节功能和集自动进料、喷砂、回 少一体化的智能化喷砂设备：喷漆房应有温湿度自动调节功能、智能化喷漆装备、漆雾回收、VOC 有机挥发物处理净化功能。

附图A钢箱梁涂装施工流程图