新质引擎丨看智能制造如何“挑大梁”

科技日报记者 吴叶凡

近期国新办举行的新闻发布会上，交通运输部综合规划司负责人金敬东介绍，“十四五”时期，我国重大交通基础设施项目总体进展顺利。在这一进程中，桥梁建设尤为关键。

箱梁是现代大型桥梁、高架桥中最主要、最常见的桥梁结构，为一座座“飞虹”跨越天堑提供着坚实支撑。

从传统的箱梁预制，到如今的智慧拼装，智能化正深刻重塑着我国梁场的制造模式，提升着桥梁的建造效率与品质。

搭建信息“高速公路”

在位于湖北省黄冈市麻城市的麻城梁场，一榀榀箱梁在智能化流水线上完成制造，井然有序“排队出场”，为合武高铁建设贡献“钢筋铁骨”。

中铁一局合武高铁麻城梁场总工程师董贺介绍，麻城梁场围绕“数智化”转型升级目标，以AI智能化管理系统为基座，通过运用建筑信息模型（BIM）、物联网、AI智能识别、智能终端等先进技术，对生产、人员、质量、安全、技术、设备、工序、物资8个方面进行全过程智能化管控，实现N个智能化工装设备的深度链接。

“形象地说，箱梁制造过程中，有上百条看不见、摸不着的信息通道。这些通道将调度中心与各个生产单元链接起来。”董贺进一步解释，“我们要做的，就是打通各个信息通道间的壁垒，搭建信息‘高速公路’，实现调度中心与生产一线实时沟通，提高箱梁制造的质量和效率。”

例如，在箱梁质量管控环节，传统温度监测主要依靠人工，通过普通温度计定时测量。但这样不仅数据记录分散不连贯，还难以实时掌握温度变化，容易因监测不及时，导致混凝土浇筑和养护过程出现质量问题。

AI智能化管理系统则解决了这一痛点，它就像一个“智慧大脑”，统一调度来自信息“高速公路”的所有数据。“我们在现场模板和混凝土原材料上安装测温传感器，实时采集温度数据并传输至系统平台，打通了温度监测信息渠道。”董贺告诉记者，系统能够实时分析温度变化，一旦发现异常就会立即预警，并自动调整养护措施，确保混凝土浇筑和养护全程符合质量标准。

在混凝土浇筑环节，AI智能化管理系统利用传感器实时监测混凝土的浇筑进度，自动调整调度混凝土搅拌车，确保混凝土供应及时且不间断；在排产环节，系统根据施工进度精准安排工人作业，避免人员闲置或过度集中；在安全管控环节，系统通过高清摄像头和智能算法，自动识别工人的不规范作业行为……

董贺介绍，目前，麻城梁场现场关键设备联网率在90%以上，联网设备数控化率达到100%。“曾经预制一榀箱梁需要120多名工人，连续作业144个小时才能完成。如今在‘智慧大脑’的加持下，一榀箱梁从钢筋加工到浇筑完成，作业时间减少了42小时，作业人员减少至77人。”董贺说。

善用各类智能设备

从“制梁”到“智梁”，不仅需要搭建信息“高速公路”，还要善用各类智能设备。

以箱梁钢筋生产为例，在传统工序中，加工机器定位精度难以把控，容易造成半成品钢筋尺寸偏差过大。此外，传统加工设备不仅加工效率低下，还存在机械伤害、可能导致工人触电等安全风险。

如今，在麻城梁场智能化的钢筋加工中心，机器人成了流水线的“主人公”。智能数控弯曲机与焊接机器人可根据预设控制程序，完成钢筋切割、弯曲与焊接，误差可控制在毫米级，效率提升30%以上。同时，机器人可以实时分析钢筋间距与焊接位置，精准焊接，大幅降低返工率，提升作业效率。

处理混凝土是制造箱梁的重要一环。在传统生产工序中，凿毛、切割、喷涂工作需不同设备分次进行，过程繁琐。特别是人工凿毛依赖工人逐点敲击，尤其在大面积作业时效率极低，并且难以满足凿毛率要求。智能割索凿毛喷涂一体化机器人可实现一个设备分工序作业，大幅提高了工作效率。

“目前麻城梁场综合运用的智能设备达40余台套，80%以上的施工设备实现了自动化、智能化。”董贺说，通过各类智能设备的综合应用，麻城梁场实现了从“人控”到“智控”、从“粗放”到“精益”的转变。

不只是麻城梁场，记者了解到，在数智化浪潮下，国内许多梁场都用上了“智能助手”。前不久，中铁二局澄海漳汕制梁场通过铁路BIM联盟专家组专项认证，成为国内首家“五星级智能梁场”。梁场负责人宋博文介绍，澄海漳汕制梁场集成BIM、物联网、人工智能等先进技术，配置钢筋智能生产线、焊接机器人、智能张拉压浆设备等数十套智能装备，在提升智能化建造水平的同时，也显著提高了生产效率和产品品质。

实现绿色低碳转型

绿色低碳生产，是制梁产业转型的重要目标。智能技术不仅大幅提升了梁场的生产效率，还助力建设生态友好型梁场。

以梁体养护环节为例，这是所有混凝土预制品的重难点工序，直接影响着混凝土的力学性能、耐久性和结构安全性，进而影响箱梁质量。传统养护方式下，仅单孔梁就需约80立方米的水，用水量较大。

麻城梁场综合运用温湿度智能化养护系统和内腔雾化式养护系统，通过放置温湿度传感器，不仅能够自动喷淋养护，还能自主调节养护参数，在达到全天候、全湿润养护质量标准的同时，减少用水量。

麻城梁场负责人马廷俊介绍，温湿度智能化养护系统以温度、湿度、时间三控为原则进行智能调控，当实时气温达到5℃—25℃时，喷淋系统采取湿度感应控制；当实时气温在25℃以上时，喷淋系统由湿度感应控制转为时间控制，根据不同温度调节喷淋时间，例如，环境温度在25℃—30℃时，喷淋间隔为60分钟；环境温度在30℃—35℃时，喷淋间隔为30分钟。

内腔雾化式养护系统则通过封闭门，将箱梁内腔打造为相对密封的环境，再通过“以雾带水”的方式，在减少喷淋量和蒸发量的同时达到养护要求。“每个制、存梁台位都配备了控制柜，控制柜可以设定养护湿度以及雾化补湿时间，即当箱室内湿度低于90%时，雾化装置开始工作，高于90%时，雾化装置暂停工作。”董贺介绍，两个系统的综合应用，既保证了养护需要，也减少了不必要的水资源浪费，与传统方式相比，单孔梁可节约16立方米用水。

对于拌和站洗罐及制梁区养护环节产生的废水，麻城梁场也“变废为宝”，对其进行二次利用。“废水进行压缩过滤后，液体排入中和池，用柠檬酸进行中和，最终用于场地降尘，实现处理后的水循环应用，达到废水零排放。”董贺说。

记者了解到，通过引进先进智能工装设备、打造AI智能化管理系统，麻城梁场生产人员减少了近50人，生产效率提升30%，产品质量提升25%，综合能耗降低10%。“未来，我们将加强智能化应用，不断提升生产工艺自动化、数据分析智能化、生产环境绿色化、管理过程智慧化水平。”董贺说。

来源：科技日报