東方電氣中央研究院：智能制造示范由“點(diǎn)”及“面”

周禮

為進(jìn)一步推進(jìn)科研創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化及人才隊(duì)伍建設(shè)，2007年，中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：東方電氣）成立中央研究院，作為東方電氣頂層研發(fā)平臺(tái)、技術(shù)創(chuàng)新中心、科技成果孵化中心和科技人才高地，承擔(dān)智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)研發(fā)與推進(jìn)實(shí)施工作。

根據(jù)東方電氣數(shù)據(jù)，中央研究院2020年科研項(xiàng)目完成率超過(guò)考核目標(biāo)7個(gè)百分點(diǎn)，在創(chuàng)新及應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅速。截至目前，中央研究院在電力裝備、軌道交通、煤炭機(jī)械等行業(yè)推出一系列智能工廠整體解決方案，打造了一批行業(yè)首創(chuàng)的數(shù)字化車(chē)間和智能工廠。2019年，汽輪機(jī)葉片智能工廠解決方案獲評(píng)“2019中國(guó)智能制造十大實(shí)施案例”，2020年獲得“2020年智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商”稱(chēng)號(hào)，與客戶(hù)簽訂的合同完成全部技術(shù)指標(biāo)，并參與6項(xiàng)智能制造國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定，形成企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)草案和可復(fù)制推廣方案。

“當(dāng)前中央研究院已經(jīng)具備從智能制造生產(chǎn)裝備到智能技術(shù)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、攻關(guān)、實(shí)施以及服務(wù)能力。”據(jù)東方電氣相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，按照東方電氣產(chǎn)業(yè)布局，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求，緊跟新能源、新材料、新技術(shù)前沿發(fā)展趨勢(shì)，中央研究院將立足“自主創(chuàng)新為主、產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同”的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新體系，加速推進(jìn)能源領(lǐng)域智能產(chǎn)品、智慧生產(chǎn)、智能服務(wù)、智慧管理創(chuàng)新步伐，進(jìn)一步支撐東方電氣由提供裝備向提供整體解決方案轉(zhuǎn)型。

智造“樣板間”

以發(fā)電裝備的智能制造為例，發(fā)電裝備核心零部件的制造工藝復(fù)雜、工藝路線長(zhǎng)、制造周期長(zhǎng)，具有典型多品種、小批量、單件定制化的生產(chǎn)特點(diǎn)，隨著發(fā)電裝備行業(yè)的高速發(fā)展，通過(guò)數(shù)字化、信息化、智能化手段來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短升級(jí)周期、降低成本和提高生產(chǎn)效率已迫在眉睫。

依托在大型清潔高效發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域深耕多年優(yōu)勢(shì)，中央研究院打造了一套發(fā)電裝備數(shù)字化車(chē)間的系統(tǒng)解決方案，入選工信部“2020年智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商”。

方案基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電設(shè)備核心零部件等產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝數(shù)字化、生產(chǎn)制造自動(dòng)化、管理數(shù)字化。在研發(fā)設(shè)計(jì)方面，實(shí)現(xiàn)大功率海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)及綜合實(shí)時(shí)數(shù)字仿真平臺(tái)技術(shù)、基于TEKLA的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)快速建模和出圖的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)等突破，進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量；制造能力提升方面，突破了生產(chǎn)線自動(dòng)化上下料設(shè)備研發(fā)、加工質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)等核心技術(shù)，為電力裝備智能制造企業(yè)和供應(yīng)鏈企業(yè)提供了智能技術(shù)賦能；服務(wù)能力提升方面則打造了首批在電力裝備行業(yè)開(kāi)拓的制造服務(wù)化示范應(yīng)用工程，探索電力裝備遠(yuǎn)程化運(yùn)維與服務(wù)新模式。

應(yīng)用這一解決方案，東方電氣的核心子企業(yè)東方電機(jī)、東方風(fēng)電等打造了一批智能制造數(shù)字化車(chē)間。其中東方電機(jī)打造的“大型清潔高效發(fā)電裝備智能制造數(shù)字化車(chē)間”實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提高48%，運(yùn)營(yíng)成本降低31.9%，產(chǎn)品研制周期縮短30.7%，產(chǎn)品不良品率降低20%，能源利用率提高57.3%。在東方風(fēng)電投入生產(chǎn)使用的變槳軸承螺栓緊固自動(dòng)化系統(tǒng)，在風(fēng)機(jī)裝配的輪轂變槳軸承緊固過(guò)程中實(shí)現(xiàn)陸上機(jī)組效率提高30%，緊固工時(shí)降低70%，實(shí)現(xiàn)海上機(jī)組效率提高65%，緊固工時(shí)降低85%，產(chǎn)品不合格率均為0，成為行業(yè)智能制造數(shù)字化車(chē)間建設(shè)的示范引領(lǐng)工程，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了可應(yīng)用可復(fù)制可推廣，其相關(guān)技術(shù)在電力裝備全產(chǎn)業(yè)鏈如核電退役處置裝備、刀具加工行業(yè)進(jìn)行了示范應(yīng)用。

打造以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心的新模式

圍繞國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、集團(tuán)“綠色低碳轉(zhuǎn)型”“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”需求，在加快推進(jìn)智能制造技術(shù)與服務(wù)、儲(chǔ)能、智慧電廠及綜合智慧能源、新材料領(lǐng)域創(chuàng)新研究及成果孵化的同時(shí)，中央研究院認(rèn)為數(shù)據(jù)這一要素的利用影響著企業(yè)數(shù)字化的成效。

當(dāng)前高端裝備制造業(yè)屬于典型的離散制造，處于大量手工操作與數(shù)字化并存的狀態(tài)，數(shù)字化尚未貫穿生產(chǎn)全流程、各環(huán)節(jié)，未實(shí)現(xiàn)工位、產(chǎn)線、車(chē)間、工廠的點(diǎn)線面結(jié)合。同時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同，缺乏共享基礎(chǔ)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)多頭管理，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，難以支撐企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策。

為激活數(shù)據(jù)要素潛能，中央研究院將制造過(guò)程與5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)深度融合，通過(guò)改進(jìn)工藝、固化數(shù)字模型、打通數(shù)據(jù)隧道、理順“數(shù)、業(yè)、物”同步并跑的方式，提高數(shù)字化車(chē)間的整體效率，推動(dòng)建成了離散制造行業(yè)首個(gè)發(fā)電機(jī)定子沖片無(wú)人化車(chē)間。

7月8日，東方電機(jī)定子沖片“無(wú)人車(chē)間”建成投產(chǎn)，其生產(chǎn)過(guò)程集成先進(jìn)的數(shù)采系統(tǒng)、工控系統(tǒng)和制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，可將生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、轉(zhuǎn)化，再服務(wù)于生產(chǎn)，形成了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心的管理新模式，實(shí)現(xiàn)了由“人機(jī)生產(chǎn)制造”向“智能生產(chǎn)制造”的轉(zhuǎn)變。車(chē)間穩(wěn)定運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)定子沖片人均產(chǎn)出可提升620%，能源利用率提高56.6%，勞動(dòng)強(qiáng)度降低90%以上。東方電機(jī)自主研制的白鶴灘全球單機(jī)容量最大功率百萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，由數(shù)字化車(chē)間制造，創(chuàng)造了四個(gè)“一百”實(shí)現(xiàn)了五項(xiàng)“重大突破”，引領(lǐng)世界巨型水電機(jī)組進(jìn)入“零配重”和擺度“個(gè)位數(shù)時(shí)代”，助力其實(shí)現(xiàn)了從精品到極品的跨越。