Przemysł kolejowy na nowych torach. Cyfrowy bliźniak zmniejsza liczbę pomyłek

Przemysł kolejowy na nowych torach. Cyfrowy bliźniak zmniejsza liczbę pomyłek
Pomiar geometrii podkładu wymaga precyzji. Pomagają w tym nowoczesne urządzenia. Fot. Mat. pras.

Bez nowych technologii, w tym digitalizacji, nie może się obejść nawet tak klasyczna branża, jak budownictwo kolejowe. - Wykorzystując modelowanie 3D (cyfrowy bliźniak) i wydruki 3D, skracamy czas i koszty oraz zmniejszamy liczbę pomyłek - mówi w rozmowie z WNP.PL dr Andrzej Cholewa, członek zarządu Track Tec, dyrektor ds. rozwoju.

Zapraszamy na Międzynarodowe Targi Spawalnicze ExpoWELDING (18-20 października 2022 r.) pod patronatem WNP.PL w Międzynarodowym Centrum Kongresowym w Katowicach. Rejestracja trwa!

  • - Cyfryzacja w budownictwie kolejowym nie ogranicza się do projektowania urządzeń. Na znaczeniu zyskają zaawansowane metody diagnostyczne oparte na diagnostyce zdalnej. Wykorzystywać ona będzie algorytmy sztucznej inteligencji (AI) - mówi Andrzej Cholewa, członek zarządu Track Tec, dyrektor ds. rozwoju.
  • Digitalizacja daje również nową jakość w marketingu i promocji rozwiązań Track Tec. Firma wykorzystuje narzędzia oparte na wirtualnej i poszerzonej rzeczywistości (VR, AR).
  • Rozmowa jest jedną z cyklu wywiadów, na podstawie których powstanie raport dotyczący Produkcji 4.0 w naszym kraju. Premierowa prezentacja tego opracowania nastąpi podczas konferencji Nowy Przemysł 4.0
    (4-5 października 2022 r.) w ramach Międzynarodowych Targów Obrabiarek, Narzędzi i Technologii Obróbki TOOLEX (4-6 października 2022 r.). Wątek nowoczesności będzie też mocno obecny w czasie Międzynarodowych Targów Spawalniczych ExpoWELDING (18-20 października 2022 r.). Wszystkie te spotkania odbędą się w Międzynarodowym Centrum Kongresowym w Katowicach.

Jakie nowe rozwiązania techniczne wdrożyła i opracowała w ostatnim czasie firma Track Tec?

- Mamy na koncie kilka interesujących projektów. Warto wspomnieć o rozjazdach dużych prędkości zintegrowanych z napędami Alstom HyDrive, o zdalnej diagnostyce rozjazdów czy o pociągu do ich zabudowy.

Opracowaliśmy także podkład strunobetonowy z zastosowaniem cementu CEM II, mającego lepszą charakterystykę emisyjną - dla Kolei Niemieckiej (DB) oraz podkład dla bardzo ciężkich pociągów, m.in. na rynek amerykański. Zaczęliśmy także stosować nowe technologie w prototypowaniu - modelowanie 3D i druk 3D.

Domyślam się, że opracowanie rozjazdu, który wymienił pan na początku, łączy się z planami budowy kolei dużych prędkości w Polsce.

- Tak. Plany budowy KDP, a także modernizacja Centralnej Magistrali Kolejowej (CMK) do prędkości 250 km/godz. miały istotny wpływ na podjęcie przez nas projektów zintegrowanych rozjazdów R1200 i R500 z ruchomymi dziobami krzyżownicy. Oba rozjazdy zainstalowano i przebadano na stacji Psary (CMK) i dopuszczono do prędkości 250 km/godz. Już dziś jeżdżą po nich pociągi pendolino z prędkością 200 km/godz.

W przypadku rozjazdów o większych promieniach R≥500 m i przeznaczonych do dużych prędkości (v≥200 km/godz.) potrzebne są niezawodne i bezpieczne zamknięcia nastawcze zintegrowane z rozjazdem i napędami zwrotnicowymi. Track Tec zdecydował się na współpracę z firmą Alstom we Włoszech, gdzie na linii dużych prędkości Alta Velocità stosuje się napędy SmartDrive (HyDrive) obsługujące ruch pociągów o prędkości 350 km/godz.

Czytaj także: Wielton zmienił sposób produkcji. Z bardzo dobrym skutkiem

Nie mniej ważna jest zdalna diagnostyka rozjazdów. Filozofia naszego systemu polega na monitorowaniu wybranych parametrów rozjazdu w funkcji kilku zmiennych środowiskowych, takich jak temperatura, wilgotność czy opady atmosferyczne. Parametry są rejestrowane w trybie ciągłym oraz podczas przestawiania się rozjazdu.

Pierwszy, "bazowy" system został zainstalowany na stacji Psary (CMK). System, o którym mowa, będzie w przyszłości stanowił narzędzie utrzymania rozjazdów kolejowych przez serwis producenta. Już dziś pozwala na gromadzenie danych eksploatacyjnych i wyciąganie wniosków z zachowania się monitorowanego, kluczowego dla prowadzenia ruchu kolejowego rozjazdu.

Pandemia, wojna, trudne lata - cyfryzacja i IT pomagają to przetrwać

Które ze stosowanych przez Track Tec rozwiązań okazały się najważniejsze w zmiennym i bardzo trudnym środowisku biznesowym ostatnich dwóch lat? Poważne zakłócenia w łańcuchach dostaw, niedostateczna podaż surowców i komponentów, inflacja czy mocny wzrost kosztów to kwestie, o których mówi się na zarządach chyba w każdej polskiej firmie...

- Bardzo pomocne okazało się modelowanie 3D, pozwalające na wykonanie szybkich optymalizacji materiałowych zorientowanych na utrzymywanie kosztów pod kontrolą - mimo chaosu na rynku. Pozwala ono na dynamiczne wprowadzanie do produkcji nowych wyrobów.

Jako sukces postrzegamy wdrożenie systemu klasy TPP (technologiczne przygotowanie produkcji) oraz jego integrację z systemem ERP (elektroniczne planowanie zasobów). Rozwiązanie to zapewniło nam pełną informację na każdym etapie dochodzenia do produktu finalnego: od zapytania ofertowego, poprzez projekt wyrobu, ofertę, zamówienie, zlecenie produkcyjne, śledzenie procesu produkcyjnego, kontrolę jakości, do rozliczenia finansowego.

Analizujemy planowaną i rzeczywistą rentowność każdego zamówienia z uwzględnieniem prognozowanych cen surowców, co pozwala nam być konkurencyjnym na rynku. System TPP zapewnił też lepsze zarządzanie przedsiębiorstwem.

Czyli bez digitalizacji nie można się obejść nawet w tak, nazwijmy to, klasycznej branży, jak produkcja materiałów do budowy nawierzchni kolejowej?

- Tak. Digitalizacja pozwala projektować, wykonywać obliczenia wytrzymałościowe, prototypować czy walidować powstające produkty, na całkowicie innym - znacznie wyższym - poziomie. Wykorzystując takie narzędzia, jak modelowanie 3D (cyfrowy bliźniak), wydruk 3D, skracamy czas i koszty oraz zmniejszamy liczbę pomyłek.

Czytaj także: Robią fiaty, peugeoty, citroeny i ople - także w Polsce. Wprost mówią o rewolucji

Digitalizacja daje również nową jakość w marketingu i promocji rozwiązań Track Tec. Wprowadza sposoby, które wcześniej nie były możliwe, a mianowicie wykorzystanie technologii poszerzonej rzeczywistości (AR) czy wirtualnej rzeczywistości (VR). Klient ma wrażenie, jakby odwiedzał rzeczywisty „showroom” lub przebywał w pobliżu torów kolejowych.

W dziedzinie zarządzania, systemy takie jak ERP, TPP, systemy do zarządzania projektami, zapewniają nam lepszą kontrolę nad zasobami, produkcją, sprzedażą czy obiegiem dokumentacji, co jest szczególnie istotne w Grupie Track Tec, której zakłady i biura znajdują się w różnych miejscach w kraju i zagranicą.

Jaka część budżetu firmy przeznaczana jest na jej unowocześnienie?

- Wielkość nakładów na rozwój wynika z charakteru realizowanych projektów. Jeżeli w danym okresie wymieniamy maszynę do obróbki rozjazdów czy instalujemy linię do produkcji podkładów, to wydatki są znaczne.

Zaangażowanie środków finansowych w nowe przedsięwzięcia kolejowe dobrze obrazują badania rozjazdu zintegrowanego z systemem przestawiania i zamykania SmartDrive (HyDrive) na linii CMK. Tylko same badania dynamiczne jednego typu rozjazdu związane z przejazdem po nim pociągu z prędkością ponad 275 km/godz., kosztowały nas ponad milion złotych...

Wielu menedżerów jest zdania, że po pandemii i w związku z wojną na wschodzie pojęcia lean management i just-in-time należy zrewidować. Co pan o tym sądzi? 

- Z pewnością zawirowania na rynkach światowych doprowadziły do zmiany paradygmatów. Trzeba bardziej polegać na własnych możliwościach niż kreować łańcuchy dostaw. Inwestycje zatem poszły i będą kontynuowane w kierunku uniezależnienia się - tam, gdzie to możliwe - od poddostawców.

Lean management jest pojęciem szerokim i obejmuje techniki ograniczające marnotrawstwo w przedsiębiorstwie przemysłowym. Z pewnością wiele z tych narzędzi będzie nadal stosowanych.

Jeżeli chodzi o just-in-time, to wydaje się być filozofią przeszłości w dobie nieciągłości i braku niezawodności łańcuchów dostaw. Zmuszeni jesteśmy dbać o bufory bezpieczeństwa, np. kupować materiał na zapas, wobec niepewności jutra.

Sztuczna inteligencja i cyfrowe bliźniaki

Abstrahując od bieżących problemów spowodowanych przez wojnę i pandemię: jakie nowe trendy pojawią się w najbliższych latach w kolejnictwie i jak to będzie rzutować na techniczne „uzbrojenie” zakładów Track Tec?

- Odbiorca naszych wyrobów oczekuje coraz wyższej dostępności technicznej oraz dobrej podatności utrzymaniowej. Widoczne są tendencje do wydłużania gwarancji nawet do 10 lat (Kolej Niemiecka). RAMS (Reliability, Availability, Maintanability and Safety - Niezawodność, Dostępność techniczna, Podatność utrzymaniowa i Bezpieczeństwo) definiuje jakość systemów kolejowych. RAMS stanie się podstawową miarą dla konstruktorów, serwisantów, a także personelu utrzymaniowego kolei.

Ponieważ systemy stają się coraz bardziej skomplikowane, fundamentalną rolę będzie odgrywać serwis fabryczny, jego szybka reakcja na problemy techniczne zainstalowanych urządzeń. Należy spodziewać się kontraktów długoterminowych na utrzymanie systemów opartych na gwarantowanej dostępności technicznej urządzeń.

W takim podejściu na znaczeniu zyskają zaawansowane metody diagnostyczne wykorzystujące diagnostykę zdalną. Wykorzystywać ona będzie algorytmy sztucznej inteligencji (AI) w celu wczesnego rozpoznania odchyleń parametrów i zidentyfikowania przyczyn. Pozwoli to obniżyć koszty cyklu życia systemów i podnieść ich dostępność techniczną poprzez przewidywanie mogących nastąpić dysfunkcji. Jeszcze większym problemem stanie się wymiana, dostępność oraz złożoność danych.

W branży kolejowej wcielony w życie zostanie tzw. BIM (Building Information Modeling), którego zadanie to wsparcie decydentów w zarządzaniu budowaniem infrastruktury. Wykorzystanie technologii BIM to nie tylko trójwymiarowa postać geometrii, ale również dane techniczne, w tym m.in. relacje przestrzenne, informacje geograficzne, właściwości elementów lub dane producentów. Każdy z elementów może nosić swoje atrybuty, dostarczając informacji takich, jak kosztorys czy materiały.

Technologia ta jest przydatna w przemyśle kolejowym dla biur projektowych, ale sytuacja wymusi na producentach i firmach budowlanych wdrożenie tego standardu i spowoduje unifikację przekazywanych danych cyfrowych.

Innym jeszcze z trendów może być zbieranie danych o produkcie w czasie rzeczywistym. Stworzenie cyfrowego bliźniaka będzie miało znaczenie dla lepszego zrozumienia procesów eksploatacyjnych, poprawy jakości produktów, a zatem podniesienie parametrów RAMS.

W projektowaniu systemów technicznych dla kolei nastąpi upowszechnienie modelowania 3D, systemów archiwizacji typu PDM/SDM (Product Data Management/Software Data Management), ale także zaawansowanych obliczeń numerycznych.

W kolejnych latach spodziewać się trzeba szczególnej troski o środowisko naturalne. Finansowanie projektów kolejowych będzie uwzględniało aspekt zrównoważonego rozwoju - stosowanie czystych materiałów i technologii w całym cyklu życia produktu.

Wyzwaniem będzie dążenie do neutralności klimatycznej jako ścieżki dalszego rozwoju. W tym celu w Track Tec dokonaliśmy analizy wpływu funkcjonowania naszej organizacji na klimat poprzez kompleksową ocenę wielkości emisji gazów cieplarnianych i ocenę tzw. śladu węglowego według międzynarodowego standardu ISO 14064-1.

A robotyzacja?

- Możemy spodziewać się zwiększenia jej skali, szczególnie w procesach spawalniczych, a także większej automatyzacji pomiarów i wykorzystania algorytmów uczących się.

Odporność na zakłócenia, czyli korzyści ze wstrząsu

Jakie są bariery we wdrażaniu nowych rozwiązań? Koszty, mentalność?

- Koszty, w warunkach braku finansowania projektów kolejowych, odgrywają istotną rolę. Wydają się jednak nie najważniejsze.

Sytuacje kryzysowe mają tę pozytywną stronę, że przyspieszają proces uczenia się, tego indywidualnego, ale także instytucjonalnego. Oznacza to także przyspieszoną zmianę mentalności. Na rynku przetrwają ci, którzy szybciej się uczą.

Przemysł kolejowy w żadnym wypadku nie jest zamkniętą enklawą anachronizmu. Kolej w wielu krajach wyznaczała i nadal wyznacza nowe, wysokie standardy. Zaplecze kolejowe ma dostęp do wszelkich nowoczesnych rozwiązań.   

Czy pandemia i wojna na wschodzie - dwa wielkie „czarne łabędzie” światowej gospodarki - spowolnią, czy być może przyspieszą rewolucję technologiczną w przemyśle?

- Przypomnę, że pojęcie „czarnego łabędzia” zostało wprowadzone przez Nassima Taleba, który badał zjawiska rzadkie, opisane klasycznym prawdopodobieństwem na tak niskim poziomie, że powszechnie zakładano, że nie mogą się wydarzyć. A jednak się wydarzały...

Coraz szersza świadomość „zjawiska czarnego łabędzia” jest świadectwem zmian paradygmatów. Taleb uważa, że są ludzie i systemy, którym służą wstrząsy czy kryzysy. Pojawianie się czarnych łabędzi może zatem stanowić normę, do której trzeba się dostosować.

Według mnie nie stanowi problemu dylemat, czy czwarta rewolucja przemysłowa będzie opóźniona, czy przyspieszona. Istotą problemu pozostaje zbudowanie takich procesów i technologii, które okażą się mniej podatne na zakłócenia i będą uniezależniać producenta od dużych i nieprzewidywalnych zakłóceń w łańcuchach dostaw.   

Powiedział pan przed chwilą, że polski przemysł kolejowy nie jest "zamkniętą enklawą anachronizmu". Jakie ma perspektywy?

- Polski przemysł kolejowy - po zmianach systemu gospodarczego na początku dekady lat 90. ubiegłego wieku - został ustawowo wyłączony z Polskich Kolei Państwowych i sprywatyzowany.

Wiele z zakładów ówczesnego zaplecza kolejowego przetrwało i zyskało dobrą reputację - najpierw w Polsce, a później za granicą. Przykładów sukcesów jest wiele; wystarczy wspomnieć zakłady produkujące zaawansowane technologicznie pojazdy trakcyjne.

W infrastrukturze kolejowej jest trudniej o wizualne efekty... Ale w ostatniej dekadzie poczyniono duże inwestycje w nowe linie technologiczne. Przykładem jest nasza firma Track Tec, produkująca wyroby nie tylko na rynek polski, ale i eksportowane do bardzo wielu krajów Europy i świata. Zdobyliśmy markę uznawaną przez duże koleje, np. przez Kolej Niemiecką - Deutsche Bahn, gdzie jesteśmy kwalifikowanym dostawcą (mamy certyfikaty HPQ i Q1).

Polski przemysł kolejowy ma niepowtarzalną szansę na szerokie pojawianie się i ugruntowanie pozycji na rynkach zagranicznych. Producenci są niezmiennie zainteresowani rozwijaniem aktywności poza granicami kraju. Efektom w tym procesie sprzyjać powinna stabilizacja i przewidywalność zamówień na ich wyroby na rynku krajowym. To przecież jest baza do sukcesu... W tej mierze jest jednak jeszcze dużo do zrobienia.

Czytaj także: Track Tec walczy o azjatyckie rynki

Mimo występujących obecnie problemów w kolejnych latach polska kolej musi się rozwijać, kontynuować inwestycje, budowę nowych linii, w tym także dla szybkich kolei (250-350 km/godz.), a to przełoży się na wzmocnienie krajowych producentów, a w konsekwencji - pozwoli im na skuteczne konkurowanie poza granicami Polski.

Zobacz naszą najnowszą "Rządową ławę". Adam Sierak rozmawia z Piotrem Uścińskim, wiceministrem rozwoju i technologii

 

×

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Przemysł kolejowy na nowych torach. Cyfrowy bliźniak zmniejsza liczbę pomyłek

PISZESZ DO NAS Z ADRESU IP: 3.235.65.220
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!