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嚴謹、惜時、負責、執(zhi)著……這是(shi)科(ke)技(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)者的共性。第(di)四(si)屆杰出工(gong)(gong)(gong)程(cheng)師青年獎獲(huo)得(de)者、中(zhong)國煤(mei)炭科(ke)工(gong)(gong)(gong)集團開采研究(jiu)院科(ke)創中(zhong)心副(fu)主任任懷(huai)偉(wei)，就是(shi)這樣(yang)一名活躍在(zai)煤(mei)炭前沿科(ke)技(ji)(ji)領域的科(ke)技(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)作(zuo)者。

跨界入行煤炭

選擇讀王國(guo)法院士的博(bo)士后之后，任懷偉一頭扎進(jin)了煤(mei)(mei)炭(tan)行業(ye)。第一次下井(jing)是在山東地(di)下900多(duo)米的唐口煤(mei)(mei)礦。除(chu)了熱(re)和悶(men)，涌(yong)上心頭的劇烈感受讓他真實觸摸(mo)到了這個行業(ye)。

“那會兒不像現在，很多(duo)工作都得(de)人去干，礦(kuang)工掙點錢真(zhen)不容易，我心(xin)里很不是滋味兒。”每當(dang)談起(qi)過(guo)往，任懷偉搖(yao)搖(yao)頭，“10多(duo)年(nian)過(guo)去了(le)，液(ye)壓支架經歷(li)了(le)從本地手動閥控制(zhi)、電液(ye)閥控制(zhi)到(dao)現在的地面遠程控制(zhi)，自(zi)動化(hua)水平算比較(jiao)高(gao)了(le)。”

也許正是(shi)這(zhe)瞬間的(de)感受，讓(rang)任(ren)懷(huai)偉有(you)了(le)(le)刻苦鉆研的(de)動力(li)與耐心。博士后期間，他(ta)憑借較強的(de)適應能(neng)(neng)力(li)與學習能(neng)(neng)力(li)，把已有(you)知識體系(xi)融入新工程實踐中，對煤炭(tan)行業也從(cong)陌(mo)生到熟悉。從(cong)機械專業著手，任(ren)懷(huai)偉先(xian)將(jiang)目光聚(ju)焦在(zai)了(le)(le)支架結構創新上。

由于(yu)煤礦井下處于(yu)動態(tai)變化過程中，支架存在一(yi)定(ding)的(de)破(po)壞概(gai)(gai)率(lv)。任懷偉利(li)用概(gai)(gai)率(lv)有限元(yuan)方法(fa)評估(gu)不同工況下支架的(de)破(po)壞方式和表(biao)現。

隨著(zhu)經驗積(ji)累(lei)，他(ta)利(li)用三維建(jian)模技(ji)術(shu)，設(she)計了多種典型支(zhi)架(jia)(jia)的(de)整體結(jie)構(gou)和(he)局部關鍵零部件，創新提出“雙重骨架(jia)(jia)”概念及(ji)其設(she)計方(fang)法；在液壓支(zhi)架(jia)(jia)的(de)結(jie)構(gou)與可靠性分析上，他(ta)借助有限元(yuan)軟件，分析了在彎扭組合變形情況下支(zhi)架(jia)(jia)箱型結(jie)構(gou)截面(mian)內板(ban)元(yuan)上的(de)應力(li)分布，確定(ding)截面(mian)參數的(de)最優取值等。這一(yi)系列的(de)研究，推動了我國液壓支(zhi)架(jia)(jia)設(she)計技(ji)術(shu)的(de)升級換代。

在摸爬滾打中快速成長

談到成長(chang)最(zui)快的經歷，任(ren)懷(huai)偉表(biao)示(shi)，焊(han)接車間項目是他第一次獨立解決(jue)現場難題。

從(cong)2012年開始，任(ren)懷偉負責建設國(guo)內首個能大規模焊接液壓支(zhi)架結構件的(de)機器人智能車間。

當(dang)年(nian)，高端液(ye)壓支架剛實現國產(chan)化。液(ye)壓支架主(zhu)體主(zhu)要(yao)由形狀(zhuang)復雜的(de)箱型焊(han)接(jie)(jie)結(jie)構(gou)件(jian)組成。焊(han)接(jie)(jie)是最(zui)重要(yao)的(de)工(gong)序。以往，由于結(jie)構(gou)、材料(liao)特(te)殊，焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝復雜，操作以人工(gong)為主(zhu)。不過(guo)，高強鋼板的(de)焊(han)接(jie)(jie)需要(yao)預(yu)熱(re)，不僅焊(han)接(jie)(jie)工(gong)人勞(lao)動強度大，焊(han)接(jie)(jie)質量也難以保(bao)證。在王國法的(de)指導下，任懷偉聯合山東(dong)能源重型裝備制造集團，共同申(shen)請了智能制造裝備發展專(zhuan)項“高端液(ye)壓支架智能焊(han)接(jie)(jie)車間”。

焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)車間(jian)項目這5年，任懷(huai)偉從(cong)頭盯到(dao)尾(wei)。專(zhuan)業優(you)勢則(ze)讓(rang)他在細節把控上更游刃有余。支架(jia)(jia)板(ban)材(cai)一(yi)(yi)般厚25厘(li)米，機(ji)器(qi)人(ren)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)要經過7道焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)(gong)序。由(you)于焊(han)(han)(han)(han)縫不規(gui)則(ze)，如何讓(rang)機(ji)器(qi)人(ren)精準把握焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)位置成(cheng)了一(yi)(yi)道難題。任懷(huai)偉與(yu)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)設備(bei)廠家一(yi)(yi)起，研(yan)究了支架(jia)(jia)格(ge)子間(jian)結構的自動焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)(gong)藝，通過接(jie)(jie)(jie)觸傳感和激光(guang)傳感定位，再一(yi)(yi)圈一(yi)(yi)圈地焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。在此基礎(chu)上，他們建立(li)了焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)生(sheng)產線(xian)，配備(bei)了7套14臺(tai)機(ji)器(qi)人(ren)，大(da)幅提高了焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)效率。

為了解決焊(han)接(jie)機器人與液(ye)壓支架(jia)(jia)制(zhi)造的(de)(de)適應性問題(ti)，以任懷偉為首的(de)(de)項目組開發(fa)出了分層多(duo)道焊(han)接(jie)、格(ge)子間變形自適應等(deng)專用焊(han)接(jie)程序，提出了寬(kuan)間隙焊(han)接(jie)參數選取、橫焊(han)縫脈沖打(da)底等(deng)自動焊(han)接(jie)工(gong)藝，研發(fa)出與機器人焊(han)接(jie)核心控制(zhi)系(xi)統配套(tao)的(de)(de)外部軸控制(zhi)、工(gong)件(jian)(jian)夾具、生產線控制(zhi)、物流等(deng)系(xi)統及裝置，實(shi)現液(ye)壓支架(jia)(jia)構件(jian)(jian)焊(han)接(jie)、翻轉、上(shang)下料和(he)運(yun)輸(shu)等(deng)工(gong)藝流程的(de)(de)自動化。

項目實施后，液壓(ya)支架焊接作業(ye)(ye)效率(lv)提高了一(yi)倍多。焊接車(che)間項目拓寬了中國煤炭(tan)科工集團(tuan)的業(ye)(ye)務范圍，探索出了新的商業(ye)(ye)模式。

在智能化中學會融合

“工(gong)作(zuo)面‘三機(ji)(ji)’的協調控制，就像3個(ge)人(ren)同時在干一件(jian)(jian)事，要商量好(hao)步驟，形(xing)成協作(zuo)機(ji)(ji)制。這(zhe)樣，一旦外在條件(jian)(jian)變化，3個(ge)人(ren)按(an)照協作(zuo)機(ji)(ji)制，就可以適應特殊工(gong)況條件(jian)(jian)。”任懷偉說。

煤礦(kuang)智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)(hua)是行(xing)業(ye)(ye)發展(zhan)方向。在這(zhe)方面，不僅任懷偉是專家(jia)，其帶領的團隊(dui)也是業(ye)(ye)界(jie)翹楚。該團隊(dui)首次(ci)提出了(le)信息實體主動匹配(pei)與(yu)推送策略及基于(yu)深度學習(xi)的煤礦(kuang)智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)(hua)邏輯模型，給出了(le)多因(yin)素下開(kai)采群全(quan)局最優規劃和分布式協同控制方法。先后(hou)承擔了(le)張家(jia)峁、巴拉素等(deng)千萬噸級煤礦(kuang)的智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)(hua)建設工作，使礦(kuang)井數據(ju)利用率由不足20%提升至50%以(yi)上。

2020年8月24日(ri)，巴拉素煤礦(kuang)項目(mu)評審，這是任(ren)懷偉(wei)和團隊(dui)“打的(de)(de)一場小勝仗”。為了得到項目(mu)方案“最優解”，答辯前(qian)兩周，他們來到礦(kuang)上，在食堂旁邊的(de)(de)小會議室里，每(mei)天跟該礦(kuang)不同部(bu)門、中國(guo)煤科內部(bu)單位的(de)(de)人碰(peng)撞想法、統一認識。

“每(mei)(mei)個(ge)人(ren)有自己(ji)的理(li)解。有人(ren)希(xi)望方案(an)更適合落地(di)實施，有人(ren)希(xi)望方案(an)技術含量更高，甚(shen)至有人(ren)前(qian)后的想(xiang)法都(dou)是矛盾的。我們(men)要不(bu)停(ting)地(di)在各(ge)專(zhuan)業和(he)領(ling)域(yu)協調，做好各(ge)個(ge)部分的銜(xian)接。那(nei)會(hui)兒(er)我們(men)每(mei)(mei)個(ge)人(ren)負責整(zheng)改自己(ji)的部分，每(mei)(mei)天都(dou)在對方案(an)，壓力特別大。”任懷偉坦言(yan)。

經過(guo)團(tuan)隊的(de)(de)不斷溝通交流，方案(an)終于在截止日(ri)期前兩(liang)天有(you)了(le)雛形。來不及休息，任懷偉加急整合思路。最終，在項目啟動會(hui)上，任懷偉為眾多專家(jia)匯報(bao)了(le)長(chang)達80多頁(ye)的(de)(de)展示方案(an)。方案(an)既體現(xian)了(le)煤礦智能(neng)化(hua)建設的(de)(de)規劃性，又有(you)落地實施的(de)(de)操(cao)作(zuo)性，得到與會(hui)專家(jia)的(de)(de)高度認可。

【責任編輯：家正】