電力裝備產業(yè)智造轉型升級探索

摘要：隨著改革開放政策的實施，中國經濟飛速發(fā)展，目前業(yè)已成為世界上僅次于美國的第二經濟強國，工業(yè)和制造業(yè)也已名列世界前茅。隨著我國制造行步入快速發(fā)展，大型成套機械設備等優(yōu)勢領域已逐步步入成熟期，單一提供設備已不能滿足用戶需求。外部市場需求變化、行業(yè)本質屬性倒逼、自身盈利需求等因素多重夾擊下，使得傳統(tǒng)設備提供商紛紛向“設備+綜合解決方案”提供商轉型，龍頭企業(yè)將智能化手段融入其中，在電力裝備產業(yè)形成了“傳統(tǒng)設備提供商”到“多元智能化系統(tǒng)解決方案提供商”的戰(zhàn)略發(fā)展方向，這將促使我國從制造大國向制造強國的方向轉型。智能化技術的發(fā)展和高端裝備升級將為國家的經濟發(fā)展與工業(yè)產業(yè)的順利進行提供有力的保障。

關鍵詞：電力裝備;數(shù)字化;轉型;核電

一、引言

在數(shù)字化轉型建設框架中，智能工廠的建立是其中最為關鍵的部分，通過數(shù)字化手段為設備產品和管理運營賦能，特別是對工業(yè)互聯(lián)網技術的利用將大大提升運營效率，同時它也是保障設備加工運行時過程控制、運營監(jiān)測、能源動力采集的核心基礎。針對目前國內裝備行業(yè)的廠家數(shù)量眾多、高端產品少等瓶頸問題，還有建廠投資大，產業(yè)鏈不成熟、帶動性較差弊端，從調研、設計、開發(fā)、建廠、采購、生產和試制等系列產品生產一般流程出發(fā)，設計以智能化、數(shù)字化、集成化為目標的智能化裝備生產制造工廠勢在必行。

二、裝備制造業(yè)工廠的智能化設計

建設智能化核電裝備工廠主要需要遵守以下五點建廠規(guī)則，才能保證系統(tǒng)有序的進行工廠體系建設與設備建造。

（一）總體設計

智能裝備制造工廠的建設需要以下五層框架體系，分別是設備數(shù)字化層、網絡監(jiān)控層、精益生產制造運行層、統(tǒng)一化經營管理層、智能化政策決定層，以上體系的建設可以實現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的無縫連接與快速反饋，同時還可實現(xiàn)生產車間與管理層之間的雙向快速對接。

根據(jù)電力裝備生產企業(yè)的具體特征，同時結合借鑒通信領域、信息領域、自動化領域的新興技術產品及解決方案可建造成“經營管理信息化、研發(fā)設計快速化、工廠生產的精益化、營銷一體化、管理決策透明化等為主要特征的智能工廠。通過三維仿真技術來提高產品在生產過程中的穩(wěn)定性和可靠性、安全性，結合包括產品生命周期管理（PLM）、制造運營管理（MOM）、企業(yè)資源計劃管理（ERP）等信息化解決方案的綜合應用，可縮短研發(fā)和制造交付時間，可提高生產效率與能源的高效利用;智能工廠所采集到的數(shù)據(jù)資產、信息還可形成數(shù)據(jù)處理中心，用于構建開放的生態(tài)，將上游供應商、下游用戶納入其中，通過數(shù)字化手段鏈接整個產業(yè)鏈，將使電氣裝備行業(yè)企業(yè)大幅度的提升產品競爭力和市場認可度。最終實現(xiàn)上可觀察供應商的存貨情況，便于及時購買設備、降低庫存成本，快速發(fā)現(xiàn)零部件的來源信息;下可看到銷售設備的運行情況、故障情況、環(huán)境情況、開工情況、磨損情況，大幅降低運維成本和質保成本;還能通過遠程運維提前處理設備故障，及時止損避免違約發(fā)生。數(shù)字生態(tài)的形成可以迅速外化帶來收益，與設備一并賣給客戶的自動化解決方案，使企業(yè)可通過年收費或者故障程度頻次收費的方式獲取利潤。

（二）建立標準

任何行業(yè)的建設都需要遵循一定的標準去執(zhí)行，核電電力裝備行業(yè)是對安全性、精細度、耐用性要求極高的產業(yè)，而標準化是智能化工廠的建設基礎。核電的智能化工廠建設應遵循一套統(tǒng)一的行業(yè)標準規(guī)則來規(guī)劃，對工廠框架的建立、廠內裝備及輔助設備和廠內生產、制造、運輸、管理業(yè)務的集成系統(tǒng)流程等都應有細致的要求。中國工程院院士葉奇蓁認為一套完整的核電標準體系應包括廠址選擇，安全和環(huán)境評價、設計（總體設計，系統(tǒng)，廠房，設備設計）、核燃料設計制造、設備制造、施工安裝、運行維護、安全保衛(wèi)、消防、職業(yè)衛(wèi)生、經濟分析等，我國大多數(shù)標準均屬引進，目前仍缺乏一個完整、統(tǒng)一的自主核電規(guī)范完整體系。從現(xiàn)有裝備工廠建設或改造項目經驗中摸索、總結優(yōu)缺點和梳理風險弊端，能為未來智能化電氣裝備制造工廠建設提供經驗示范和行業(yè)標準引導。

（三）精益管理

精益化生產和管理是近些年生產系統(tǒng)上的新興的名詞，主要指的是提高客戶的服務質量和滿意度、降低成本、加快生產過程的效率和管理模式，達到生產、制造、建設的價值和利益實現(xiàn)最大化。精益化管理最初起源于汽車生產廠家豐田公司的管理模式，因及其成功的管理模式已經逐漸衍生到社會的各個行業(yè)。而精益建設、管理也是核電領域智能化工廠建設的基本條件，通過建立電廠精益管理構架體系，進行管理和思維模式的進一步改革;利用軟件對車間裝備和設備的布局、生產流程和物流存儲等方面進行仿真模擬，對車間環(huán)境下的設備布局、生產工藝進行不斷優(yōu)化改進，避免物料和資源的浪費，通過精益管理模式全面打造核電裝備工廠的數(shù)字化、智能化。

（四）建立體系

智能化工廠是一套復雜的系統(tǒng)的工程，工廠的建立涉及到裝備、設備等各個方面，具有覆蓋范圍廣、涉及領域多、流程繁瑣等特點，從單方面應用到整個系統(tǒng)的業(yè)務的全面對接需進行多種集成系統(tǒng)的優(yōu)化和調整，如果早期建廠規(guī)劃不合理則會造成中途建廠過程中加大投資成本、效率差等問題。因此智能化核電工廠應以總體設計為主要尊則，并根據(jù)相應的標準進行產品設計、工藝流程的編制、材料設備的采購、產品制造和出廠檢測等各個流程開展業(yè)務建設和梳理，并通過縱向連接“ERP、MES、整套監(jiān)控設備系統(tǒng)的建立和生產線的智能控制”的核心路線，通過生產任務指令的下達與傳遞，生產狀態(tài)的信息實時收集與統(tǒng)計，橫向連接“系統(tǒng)數(shù)字化設計、生產工藝流程的數(shù)字化、產品制造和出廠試驗的數(shù)字化”，將數(shù)字化的模式遍布于整個產品從設計到出廠的各個階段。

（五）集成應用

生產信息的傳遞與接收到最終系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計都需要在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)里完成，智能化工廠的建立需要建立產品設計研發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務器管理系統(tǒng)平臺、三維工藝的設計與制作仿真測試系統(tǒng)、整套系統(tǒng)的全程監(jiān)控與生產仿真設計平臺、生產流程及設備工作狀態(tài)的信息監(jiān)控采集系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)平臺、MES管理系統(tǒng)和產品質量和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等八大不同結構的系統(tǒng)集成，通過將數(shù)據(jù)格式和標準的統(tǒng)一對多系統(tǒng)之間協(xié)同工作配合打下良好的基礎。最后針對系統(tǒng)的功能快捷及特點、系統(tǒng)邊界功能的程序化配合連接，確定系統(tǒng)中各個模塊的信息和數(shù)據(jù)、管理模塊功能和業(yè)務傳達及實施的要求，確定各個系統(tǒng)之間信息和數(shù)據(jù)傳遞類型的統(tǒng)一、流向正確，避免消息不能及時的傳遞到各個系統(tǒng)。

三、智能化核電工廠建設重點

（一）統(tǒng)一數(shù)字化數(shù)據(jù)系統(tǒng)研發(fā)平臺的協(xié)議及數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)各部門之間的協(xié)同工作。通過新產品研發(fā)系統(tǒng)的設計、制造、模擬仿真及試驗的全生命周期流程，對智能基地的設計系統(tǒng)對原有產品的參數(shù)上進行設計改進和工藝變化，最終為智能化系統(tǒng)提供設計。

（二）通過建立與生產車間一模一樣的三維模型，根據(jù)底層監(jiān)控設備采集到的數(shù)據(jù)對產品生產過程進行實時監(jiān)控;其次還可通過數(shù)學模型進行仿真，對材料采購、裝配及物流送貨存儲進行模擬并不斷優(yōu)化。

（三）精益管理系統(tǒng)MES的框架建立，從材料的采購到生產，從產品的銷售到物流運輸可以實現(xiàn)整體多方位協(xié)同工作系統(tǒng);對運行數(shù)據(jù)的采集與統(tǒng)計，生產流程的監(jiān)控到特殊情況處理的過程全方位進行數(shù)字化監(jiān)控與管理。

四、結論

智能化核電工廠的建立是電力裝備行業(yè)走向高端智慧裝備、升級轉型的一個重要落地載體，當前我國所掌握的某些行業(yè)方面的智能化應用已很普遍，甚至有些技術已達到了成熟的階段。如果企業(yè)擁有自己獨立的研發(fā)平臺和成果轉化產品的能力，智能化制造技術就已有了較好的基礎和布局，可縮短與國外發(fā)達國家的差距。為早日步入裝備智能技術國際領先的隊伍中去，智能化工廠的建立要緊緊圍繞著智能制造相關領域的標準以及關鍵核心技術的研制與開發(fā)、智能化裝備與設備的研制、工業(yè)網絡網關和SCADA領域系統(tǒng)設計開發(fā)、大數(shù)據(jù)信息平臺的建立與應用，最后整合到一起，建立電力裝備行業(yè)的產業(yè)互聯(lián)網系統(tǒng)平臺，并選用試點企業(yè)進行試驗運行實施。以上系統(tǒng)平臺的建立對于核電智能工廠項目不但有著實踐和理論的結合，而且在后續(xù)技術的發(fā)展過程中對于智能化電氣裝備行業(yè)有著極好的經驗借鑒和推廣。

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作者簡介：

梁歡（1985-）女，籍貫：江西，學歷：本科，研究方向：電氣裝備技術工程管理，職稱：中級工程師，單位：上海第一機床廠有限公司。