车间内，一台巨大的白色设备伫立其中——圆形的刀片均匀地分布在刀盘上，一架架机械臂运作下，刀片被有条不紊地取出、替换；在高清摄像头的实时校准下，一个个零部件被严丝合缝地焊接在一起；一旁的大屏幕上，设备状态、工人位置一目了然，一行行数据不断刷新、汇总，分析处理后转换为简明的图文，让工厂的生产情况尽收眼底……

　　站在这个刀盘直径达15.7米、整机长度超110米的庞然大物前，人的身影显得格外渺小。这便是“工程机械之王”——盾构机。所谓盾构机，是隧道挖掘机的一种，其最大的特点，是能够“边挖边建”，在掘进的同时，构建隧道的支撑性管片。作为基建中的核心装备，盾构机单台零件多达数万个，其生产制造难度可见一斑。

　　中铁装备信息化与数字化院院长朱永超告诉记者：“从只能靠进口到当前国产自主化生产，再到国产盾构机走出国门、备受世界认可……在多种数智化能力赋能下，当前，国产盾构机已经完成了‘从0到1’的突破和‘从1到1000’的跃进。”

　　机器人为盾构机“换刀”

　　“这是目前我们出口海外直径最大的盾构机，即将参与到澳大利亚西部港湾隧道的开掘建设工作中。这也是目前应用于南半球直径最大的盾构机。” 在位于河南郑州的中铁工程装备集团盾构制造有限公司（以下简称“中铁装备”）国家TBM（隧道掘进机）产业化中心内，指着有五层楼高的盾构机，朱永超向记者介绍道。

　　伴着焊接装卸时的一簇簇火花，记者看到，这台即将远渡重洋的“大块头”，已经染上了浓重的数智化底色。

　　“盾构机上的刀片是消耗品，在挖掘过程中会不可避免地受到磨损，需要时常替换。以往都是工程师来进行人工替换，不仅流程复杂、耗时耗力，还要面临极端环境下的高危作业风险。”朱永超介绍道，“现在，经过全面的智能化升级，我们最新的盾构机配备了换刀机器人，可实现盾构机无人化毫米级精度自动换刀作业，效率较传统人工提高5至8倍。”

　　换刀机器人并非这台盾构机上唯一的“智能元素”。据介绍，该设备上还搭载了刀盘冲刷机器人和枕木抓取机器人，尽可能地实现自动化覆盖；此外，还加装视觉系统级算法，给作业机器人装上了“眼睛”，从而实现机器人免示教自动切割作业。

　　“在视觉检测能力支持下，通过5G专网，我们能够实现高清视频的实时回传，实现焊接及坡口切割作业的高效作业和实时校正，不仅提高了焊接切割效率，还能够推动预处理作业的数字化转型升级。”朱永超告诉记者，经过一系列数字化改造，当前盾构机关键零部件焊接效率获得10倍提升，加工制造周期缩短30天。以15米级盾体为例，生产效率提高25%，产品合格率提高1.5%。

　　数字孪生让盾构机制造“看得见”

　　除设备本身的数智化能力外，在组装产线上，记者还看到了智慧工厂的管理“软实力”。

　　“盾构机集机、电、液、光、控制、人工智能等技术于一体，具有高度个性化定制、产品种类多样、生产过程离散、供应链复杂的行业特征。”朱永超表示，“这样的行业特点，意味着打造能够令设计、制造、管理全环节数据流通的智慧管理平台势在必行。”

　　基于此，中铁装备构建基于数字孪生可视化能力和数据融合特征的智慧管理平台，并以此为基础，进一步建设起基于全要素场景与智慧互联的数字孪生工厂。

　　“中铁智慧工厂孪生智控平台集产品设计数字化、制造流程可视化、生产制造智能化、园区管控智慧化功能为一体，对工厂进行了全要素数字孪生，实现‘人、机、料、法、环’的数据实时互联互通。”朱永超介绍道，“具体而言，平台能够将设备实际运行状态映射在孪生设备上，形成虚实同步的空间对照，实现故障的可视、可管、可控；此外，还能够实时整合各类数据采集与视频监控系统的异常信息，结合全息投影技术和车间布局图，实现警示物理穿透、故障快速定位等功能。”

　　“当前，中国盾构机已经占据全球70%以上市场份额，这一基建领域不可或缺的‘国之重器’也已经迈出国门，备受世界认可。”朱永超感慨道。他告诉记者，中铁装备在全国布局了20个生产基地，盾构机年产能超300台。“相信在数智化技术驱动下，中铁装备将进一步实现从‘装备中国’到‘装备世界’的愿景，让中国盾构机持续活跃在世界各地。”（记者 张琪玮）