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嚴(yan)謹、惜時、負責(ze)、執(zhi)著……這是科(ke)技工(gong)(gong)(gong)作(zuo)者(zhe)的共性。第四屆杰出工(gong)(gong)(gong)程師青(qing)年(nian)獎獲(huo)得者(zhe)、中國煤炭科(ke)工(gong)(gong)(gong)集(ji)團開(kai)采研究院科(ke)創中心副主(zhu)任(ren)任(ren)懷(huai)偉，就是這樣一名活躍在煤炭前沿(yan)科(ke)技領域的科(ke)技工(gong)(gong)(gong)作(zuo)者(zhe)。

跨界入行煤炭

選擇讀(du)王國法(fa)院(yuan)士(shi)的(de)(de)博士(shi)后(hou)之后(hou)，任懷偉一(yi)頭(tou)(tou)扎進(jin)了(le)煤炭行(xing)業。第一(yi)次下井是在山東地下900多米的(de)(de)唐口煤礦。除(chu)了(le)熱和(he)悶，涌上心頭(tou)(tou)的(de)(de)劇烈感(gan)受讓他真(zhen)實觸摸(mo)到了(le)這個行(xing)業。

“那會兒(er)不(bu)像現在，很(hen)多工作(zuo)都得人(ren)去(qu)干，礦工掙點錢真不(bu)容易(yi)，我心里很(hen)不(bu)是滋味兒(er)。”每當談起過(guo)往(wang)，任(ren)懷偉搖搖頭，“10多年過(guo)去(qu)了(le)(le)，液(ye)壓支架經歷了(le)(le)從本地手動閥控(kong)制(zhi)(zhi)、電液(ye)閥控(kong)制(zhi)(zhi)到現在的地面遠程(cheng)控(kong)制(zhi)(zhi)，自動化水平算比較高(gao)了(le)(le)。”

也許正(zheng)是(shi)這瞬間的(de)感受，讓任懷偉有(you)(you)了刻苦(ku)鉆研的(de)動力與耐心。博士后期間，他憑借(jie)較強的(de)適應(ying)能力與學習能力，把已(yi)有(you)(you)知識體系融入新(xin)工程實踐中，對煤炭行業也從陌(mo)生到熟(shu)悉。從機械專業著手，任懷偉先將目光聚焦在了支(zhi)架結構創新(xin)上(shang)。

由于煤礦井下處于動態變(bian)化過程中，支(zhi)架存在一定(ding)的破(po)壞概率。任懷偉利(li)用概率有(you)限元方法評估不同(tong)工況(kuang)下支(zhi)架的破(po)壞方式和表(biao)現(xian)。

隨著經驗積累(lei)，他利用三維建(jian)模(mo)技術(shu)，設計了(le)(le)多種典型支(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)整體結(jie)構(gou)和局部(bu)關鍵(jian)零(ling)部(bu)件，創新提出“雙重骨架(jia)”概念及其(qi)設計方法；在液壓支(zhi)架(jia)的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)與可靠性分(fen)析上(shang)(shang)，他借(jie)助有限元軟(ruan)件，分(fen)析了(le)(le)在彎扭組(zu)合變(bian)形情(qing)況下支(zhi)架(jia)箱型結(jie)構(gou)截(jie)面內(nei)板元上(shang)(shang)的(de)(de)(de)應(ying)力(li)分(fen)布，確定(ding)截(jie)面參(can)數的(de)(de)(de)最優取值等。這一系列的(de)(de)(de)研究，推(tui)動了(le)(le)我國(guo)液壓支(zhi)架(jia)設計技術(shu)的(de)(de)(de)升級換代。

在摸爬滾打中快速成長

談(tan)到成(cheng)長最快的經歷，任懷偉表示(shi)，焊接車間(jian)項(xiang)目是他(ta)第一次獨(du)立解決現場難題。

從2012年開(kai)始，任懷偉負責(ze)建設國內首個能(neng)大規模焊接液壓(ya)支架結構件的機器人智能(neng)車間。

當年，高端液(ye)壓(ya)支架(jia)剛實現國產化。液(ye)壓(ya)支架(jia)主(zhu)(zhu)體主(zhu)(zhu)要由(you)(you)形狀復雜的箱型焊接(jie)(jie)結(jie)構(gou)件組(zu)成。焊接(jie)(jie)是最重要的工(gong)序。以(yi)往(wang)，由(you)(you)于結(jie)構(gou)、材(cai)料特殊，焊接(jie)(jie)工(gong)藝復雜，操作以(yi)人(ren)工(gong)為主(zhu)(zhu)。不過，高強鋼(gang)板的焊接(jie)(jie)需要預熱，不僅(jin)焊接(jie)(jie)工(gong)人(ren)勞動強度(du)大，焊接(jie)(jie)質量也難以(yi)保證。在王國法的指(zhi)導下，任懷偉聯(lian)合(he)山東能(neng)源(yuan)重型裝備制造(zao)集團，共同申請(qing)了(le)智能(neng)制造(zao)裝備發展專項“高端液(ye)壓(ya)支架(jia)智能(neng)焊接(jie)(jie)車間(jian)”。

焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)車間項目這5年(nian)，任懷(huai)(huai)偉從頭盯(ding)到(dao)尾。專業優勢則讓(rang)他在細節把控(kong)上更游刃有余。支架(jia)板材一(yi)般厚25厘(li)米，機器人(ren)(ren)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)要經過(guo)7道(dao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)序(xu)。由(you)于(yu)焊(han)(han)(han)縫不規則，如何(he)讓(rang)機器人(ren)(ren)精準(zhun)把握焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)位置成了(le)(le)一(yi)道(dao)難題。任懷(huai)(huai)偉與焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)設備廠家一(yi)起，研究(jiu)了(le)(le)支架(jia)格子間結構(gou)的(de)自動(dong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝，通過(guo)接(jie)(jie)觸傳感和激光傳感定(ding)位，再一(yi)圈一(yi)圈地焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。在此基礎上，他們(men)建(jian)立(li)了(le)(le)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)生產線，配備了(le)(le)7套14臺機器人(ren)(ren)，大幅提高了(le)(le)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)效率。

為(wei)了(le)解決焊(han)(han)接(jie)機(ji)器人與液壓支(zhi)架制(zhi)造(zao)的適應性問(wen)題，以任懷偉(wei)為(wei)首的項(xiang)目(mu)組(zu)開發出了(le)分層(ceng)多道焊(han)(han)接(jie)、格子間(jian)變形自適應等專用焊(han)(han)接(jie)程序(xu)，提出了(le)寬間(jian)隙焊(han)(han)接(jie)參數選取、橫焊(han)(han)縫脈沖打底等自動焊(han)(han)接(jie)工藝(yi)，研(yan)發出與機(ji)器人焊(han)(han)接(jie)核心控(kong)制(zhi)系統配套的外部軸控(kong)制(zhi)、工件夾具(ju)、生產線控(kong)制(zhi)、物(wu)流(liu)等系統及裝置，實(shi)現液壓支(zhi)架構件焊(han)(han)接(jie)、翻轉、上下料和運(yun)輸(shu)等工藝(yi)流(liu)程的自動化。

項目(mu)(mu)實(shi)施后，液壓支架焊(han)接作業(ye)效率提高了(le)一倍多。焊(han)接車間項目(mu)(mu)拓寬了(le)中國煤炭科工集團(tuan)的業(ye)務范(fan)圍，探索出了(le)新的商業(ye)模式(shi)。

在智能化中學會融合

“工作面‘三機’的協調控制(zhi)，就像(xiang)3個人同(tong)時(shi)在(zai)干一(yi)件(jian)(jian)事(shi)，要商量好(hao)步驟(zou)，形成(cheng)協作機制(zhi)。這樣，一(yi)旦外在(zai)條件(jian)(jian)變化(hua)，3個人按照(zhao)協作機制(zhi)，就可以適應(ying)特殊工況條件(jian)(jian)。”任懷(huai)偉說。

煤(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)智能化(hua)(hua)是(shi)行業(ye)發(fa)展方(fang)向。在這方(fang)面，不僅任(ren)懷偉是(shi)專家(jia)(jia)，其帶領的團隊(dui)也是(shi)業(ye)界翹(qiao)楚。該團隊(dui)首次提出了信息實體主動匹配(pei)與推送策略及基(ji)于深度學習的煤(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)智能化(hua)(hua)邏輯模(mo)型(xing)，給(gei)出了多因(yin)素下開采群全局最(zui)優規(gui)劃和(he)分(fen)布式協同控制方(fang)法。先后承(cheng)擔了張家(jia)(jia)峁、巴(ba)拉素等(deng)千(qian)萬噸(dun)級煤(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)的智能化(hua)(hua)建設(she)工作，使礦(kuang)(kuang)井數據利用率由不足20%提升(sheng)至(zhi)50%以(yi)上。

2020年8月24日，巴(ba)拉素煤(mei)礦項(xiang)目評審，這是任懷偉和(he)團隊“打的(de)一(yi)場小(xiao)勝仗”。為了(le)得到(dao)項(xiang)目方案“最(zui)優解”，答辯前兩周，他們來(lai)到(dao)礦上，在食堂旁邊的(de)小(xiao)會議室(shi)里，每(mei)天跟該礦不同部門、中國煤(mei)科(ke)內部單位的(de)人碰(peng)撞想法、統一(yi)認(ren)識。

“每(mei)個人(ren)有自(zi)己的理解(jie)。有人(ren)希望方(fang)案(an)更適合落地實施，有人(ren)希望方(fang)案(an)技術含量更高，甚至有人(ren)前后的想法都(dou)是矛盾的。我們要不(bu)停(ting)地在各專(zhuan)業和領(ling)域協調(diao)，做好各個部分的銜(xian)接。那會兒我們每(mei)個人(ren)負(fu)責整改自(zi)己的部分，每(mei)天(tian)都(dou)在對方(fang)案(an)，壓力(li)特別大。”任(ren)懷(huai)偉坦言。

經過團隊的不斷溝通交(jiao)流(liu)，方(fang)案終于在截(jie)止日期(qi)前(qian)兩天有(you)了(le)雛形。來(lai)不及(ji)休息，任(ren)(ren)懷偉(wei)加急整合(he)思路。最終，在項目啟動(dong)會(hui)上，任(ren)(ren)懷偉(wei)為眾多專家(jia)匯(hui)報了(le)長達80多頁的展示(shi)方(fang)案。方(fang)案既(ji)體現了(le)煤(mei)礦(kuang)智能(neng)化(hua)建設的規劃性，又有(you)落地實施的操作性，得到(dao)與(yu)會(hui)專家(jia)的高度認可。

【責任編輯：家正】