电力装备产业智造转型升级探索

摘要：随着改革开放政策的实施，中国经济飞速发展，目前业已成为世界上仅次于美国的第二经济强国，工业和制造业也已名列世界前茅。随着我国制造行步入快速发展，大型成套机械设备等优势领域已逐步步入成熟期，单一提供设备已不能满足用户需求。外部市场需求变化、行业本质属性倒逼、自身盈利需求等因素多重夹击下，使得传统设备提供商纷纷向“设备+综合解决方案”提供商转型，龙头企业将智能化手段融入其中，在电力装备产业形成了“传统设备提供商”到“多元智能化系统解决方案提供商”的战略发展方向，这将促使我国从制造大国向制造强国的方向转型。智能化技术的发展和高端装备升级将为国家的经济发展与工业产业的顺利进行提供有力的保障。

关键词：电力装备;数字化;转型;核电

一、引言

在数字化转型建设框架中，智能工厂的建立是其中最为关键的部分，通过数字化手段为设备产品和管理运营赋能，特别是对工业互联网技术的利用将大大提升运营效率，同时它也是保障设备加工运行时过程控制、运营监测、能源动力采集的核心基础。针对目前国内装备行业的厂家数量众多、高端产品少等瓶颈问题，还有建厂投资大，产业链不成熟、带动性较差弊端，从调研、设计、开发、建厂、采购、生产和试制等系列产品生产一般流程出发，设计以智能化、数字化、集成化为目标的智能化装备生产制造工厂势在必行。

二、装备制造业工厂的智能化设计

建设智能化核电装备工厂主要需要遵守以下五點建厂规则，才能保证系统有序的进行工厂体系建设与设备建造。

（一）总体设计

智能装备制造工厂的建设需要以下五层框架体系，分别是设备数字化层、网络监控层、精益生产制造运行层、统一化经营管理层、智能化政策决定层，以上体系的建设可以实现信息和数据的无缝连接与快速反馈，同时还可实现生产车间与管理层之间的双向快速对接。

根据电力装备生产企业的具体特征，同时结合借鉴通信领域、信息领域、自动化领域的新兴技术产品及解决方案可建造成“经营管理信息化、研发设计快速化、工厂生产的精益化、营销一体化、管理决策透明化等为主要特征的智能工厂。通过三维仿真技术来提高产品在生产过程中的稳定性和可靠性、安全性，结合包括产品生命周期管理（PLM）、制造运营管理（MOM）、企业资源计划管理（ERP）等信息化解决方案的综合应用，可缩短研发和制造交付时间，可提高生产效率与能源的高效利用;智能工厂所采集到的数据资产、信息还可形成数据处理中心，用于构建开放的生态，将上游供应商、下游用户纳入其中，通过数字化手段链接整个产业链，将使电气装备行业企业大幅度的提升产品竞争力和市场认可度。最终实现上可观察供应商的存货情况，便于及时购买设备、降低库存成本，快速发现零部件的来源信息;下可看到销售设备的运行情况、故障情况、环境情况、开工情况、磨损情况，大幅降低运维成本和质保成本;还能通过远程运维提前处理设备故障，及时止损避免违约发生。数字生态的形成可以迅速外化带来收益，与设备一并卖给客户的自动化解决方案，使企业可通过年收费或者故障程度频次收费的方式获取利润。

（二）建立标准

任何行业的建设都需要遵循一定的标准去执行，核电电力装备行业是对安全性、精细度、耐用性要求极高的产业，而标准化是智能化工厂的建设基础。核电的智能化工厂建设应遵循一套统一的行业标准规则来规划，对工厂框架的建立、厂内装备及辅助设备和厂内生产、制造、运输、管理业务的集成系统流程等都应有细致的要求。中国工程院院士叶奇蓁认为一套完整的核电标准体系应包括厂址选择，安全和环境评价、设计（总体设计，系统，厂房，设备设计）、核燃料设计制造、设备制造、施工安装、运行维护、安全保卫、消防、职业卫生、经济分析等，我国大多数标准均属引进，目前仍缺乏一个完整、统一的自主核电规范完整体系。从现有装备工厂建设或改造项目经验中摸索、总结优缺点和梳理风险弊端，能为未来智能化电气装备制造工厂建设提供经验示范和行业标准引导。

（三）精益管理

精益化生产和管理是近些年生产系统上的新兴的名词，主要指的是提高客户的服务质量和满意度、降低成本、加快生产过程的效率和管理模式，达到生产、制造、建设的价值和利益实现最大化。精益化管理最初起源于汽车生产厂家丰田公司的管理模式，因及其成功的管理模式已经逐渐衍生到社会的各个行业。而精益建设、管理也是核电领域智能化工厂建设的基本条件，通过建立电厂精益管理构架体系，进行管理和思维模式的进一步改革;利用软件对车间装备和设备的布局、生产流程和物流存储等方面进行仿真模拟，对车间环境下的设备布局、生产工艺进行不断优化改进，避免物料和资源的浪费，通过精益管理模式全面打造核电装备工厂的数字化、智能化。

（四）建立体系

智能化工厂是一套复杂的系统的工程，工厂的建立涉及到装备、设备等各个方面，具有覆盖范围广、涉及领域多、流程繁琐等特点，从单方面应用到整个系统的业务的全面对接需进行多种集成系统的优化和调整，如果早期建厂规划不合理则会造成中途建厂过程中加大投资成本、效率差等问题。因此智能化核电工厂应以总体设计为主要尊则，并根据相应的标准进行产品设计、工艺流程的编制、材料设备的采购、产品制造和出厂检测等各个流程开展业务建设和梳理，并通过纵向连接“ERP、MES、整套监控设备系统的建立和生产线的智能控制”的核心路线，通过生产任务指令的下达与传递，生产状态的信息实时收集与统计，横向连接“系统数字化设计、生产工艺流程的数字化、产品制造和出厂试验的数字化”，将数字化的模式遍布于整个产品从设计到出厂的各个阶段。

（五）集成应用

生产信息的传递与接收到最终系统的数据采集、统计都需要在数据管理系统里完成，智能化工厂的建立需要建立产品设计研发系统、数据服务器管理系统平台、三维工艺的设计与制作仿真测试系统、整套系统的全程监控与生产仿真设计平台、生产流程及设备工作状态的信息监控采集系统、人力资源系统平台、MES管理系统和产品质量和数据采集分析系统等八大不同结构的系统集成，通过将数据格式和标准的统一对多系统之间协同工作配合打下良好的基础。最后针对系统的功能快捷及特点、系统边界功能的程序化配合连接，确定系统中各个模块的信息和数据、管理模块功能和业务传达及实施的要求，确定各个系统之间信息和数据传递类型的统一、流向正确，避免消息不能及时的传递到各个系统。

三、智能化核电工厂建设重点

（一）统一数字化数据系统研发平台的协议及数据格式，实现各部门之间的协同工作。通过新产品研发系统的设计、制造、模拟仿真及试验的全生命周期流程，对智能基地的设计系统对原有产品的参数上进行设计改进和工艺变化，最终为智能化系统提供设计。

（二）通过建立与生产车间一模一样的三维模型，根据底层监控设备采集到的数据对产品生产过程进行实时监控;其次还可通过数学模型进行仿真，对材料采购、装配及物流送货存储进行模拟并不断优化。

（三）精益管理系统MES的框架建立，从材料的采购到生产，从产品的销售到物流运输可以实现整体多方位协同工作系统;对运行数据的采集与统计，生产流程的监控到特殊情况处理的过程全方位进行数字化监控与管理。

四、结论

智能化核电工厂的建立是电力装备行业走向高端智慧装备、升级转型的一个重要落地载体，当前我国所掌握的某些行业方面的智能化应用已很普遍，甚至有些技术已达到了成熟的阶段。如果企业拥有自己独立的研发平台和成果转化产品的能力，智能化制造技术就已有了较好的基础和布局，可缩短与国外发达国家的差距。为早日步入装备智能技术国际领先的队伍中去，智能化工厂的建立要紧紧围绕着智能制造相關领域的标准以及关键核心技术的研制与开发、智能化装备与设备的研制、工业网络网关和SCADA领域系统设计开发、大数据信息平台的建立与应用，最后整合到一起，建立电力装备行业的产业互联网系统平台，并选用试点企业进行试验运行实施。以上系统平台的建立对于核电智能工厂项目不但有着实践和理论的结合，而且在后续技术的发展过程中对于智能化电气装备行业有着极好的经验借鉴和推广。

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作者简介：

梁欢（1985-）女，籍贯：江西，学历：本科，研究方向：电气装备技术工程管理，职称：中级工程师，单位：上海第一机床厂有限公司。