摘要：隨著改革開(kāi)放政策的實(shí)施，中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，目前業(yè)已成為世界上僅次于美國(guó)的第二經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，工業(yè)和制造業(yè)也已名列世界前茅。隨著我國(guó)制造行步入快速發(fā)展，大型成套機(jī)械設(shè)備等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域已逐步步入成熟期，單一提供設(shè)備已不能滿足用戶需求。外部市場(chǎng)需求變化、行業(yè)本質(zhì)屬性倒逼、自身盈利需求等因素多重夾擊下，使得傳統(tǒng)設(shè)備提供商紛紛向“設(shè)備+綜合解決方案”提供商轉(zhuǎn)型，龍頭企業(yè)將智能化手段融入其中，在電力裝備產(chǎn)業(yè)形成了“傳統(tǒng)設(shè)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(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的方向轉(zhuǎn)型。智能化技術(shù)的發(fā)展和高端裝備升級(jí)將為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工業(yè)產(chǎn)業(yè)的順利進(jìn)行提供有力的保障。

關(guān)鍵詞：電力裝備;數(shù)字化;轉(zhuǎn)型;核電

一、引言

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)框架中，智能工廠的建立是其中最為關(guān)鍵的部分，通過(guò)數(shù)字化手段為設(shè)備產(chǎn)品和管理運(yùn)營(yíng)賦能，特別是對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用將大大提升運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)它也是保障設(shè)備加工運(yùn)行時(shí)過(guò)程控制、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)、能源動(dòng)力采集的核心基礎(chǔ)。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)裝備行業(yè)的廠家數(shù)量眾多、高端產(chǎn)品少等瓶頸問(wèn)題，還有建廠投資大，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、帶動(dòng)性較差弊端，從調(diào)研、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、建廠、采購(gòu)、生產(chǎn)和試制等系列產(chǎn)品生產(chǎn)一般流程出發(fā)，設(shè)計(jì)以智能化、數(shù)字化、集成化為目標(biāo)的智能化裝備生產(chǎn)制造工廠勢(shì)在必行。

二、裝備制造業(yè)工廠的智能化設(shè)計(jì)

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

（一）總體設(shè)計(jì)

智能裝備制造工廠的建設(shè)需要以下五層框架體系，分別是設(shè)備數(shù)字化層、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控層、精益生產(chǎn)制造運(yùn)行層、統(tǒng)一化經(jīng)營(yíng)管理層、智能化政策決定層，以上體系的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接與快速反饋，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間與管理層之間的雙向快速對(duì)接。

根據(jù)電力裝備生產(chǎn)企業(yè)的具體特征，同時(shí)結(jié)合借鑒通信領(lǐng)域、信息領(lǐng)域、自動(dòng)化領(lǐng)域的新興技術(shù)產(chǎn)品及解決方案可建造成“經(jīng)營(yíng)管理信息化、研發(fā)設(shè)計(jì)快速化、工廠生產(chǎn)的精益化、營(yíng)銷一體化、管理決策透明化等為主要特征的智能工廠。通過(guò)三維仿真技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性、安全性，結(jié)合包括產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、制造運(yùn)營(yíng)管理（MOM）、企業(yè)資源計(jì)劃管理（ERP）等信息化解決方案的綜合應(yīng)用，可縮短研發(fā)和制造交付時(shí)間，可提高生產(chǎn)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(chǎn)、信息還可形成數(shù)據(jù)處理中心，用于構(gòu)建開(kāi)放的生態(tài)，將上游供應(yīng)商、下游用戶納入其中，通過(guò)數(shù)字化手段鏈接整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，將使電氣裝備行業(yè)企業(yè)大幅度的提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)認(rèn)可度。最終實(shí)現(xiàn)上可觀察供應(yīng)商的存貨情況，便于及時(shí)購(gòu)買設(shè)備、降低庫(kù)存成本，快速發(fā)現(xiàn)零部件的來(lái)源信息;下可看到銷售設(shè)備的運(yùn)行情況、故障情況、環(huán)境情況、開(kāi)工情況、磨損情況，大幅降低運(yùn)維成本和質(zhì)保成本;還能通過(guò)遠(yuǎn)程運(yùn)維提前處理設(shè)備故障，及時(shí)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(lái)收益，與設(shè)備一并賣給客戶的自動(dòng)化解決方案，使企業(yè)可通過(guò)年收費(fèi)或者故障程度頻次收費(fèi)的方式獲取利潤(rùn)。

（二）建立標(biāo)準(zhǔn)

任何行業(yè)的建設(shè)都需要遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行，核電電力裝備行業(yè)是對(duì)安全性、精細(xì)度、耐用性要求極高的產(chǎn)業(yè)，而標(biāo)準(zhǔn)化是智能化工廠的建設(shè)基礎(chǔ)。核電的智能化工廠建設(shè)應(yīng)遵循一套統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則來(lái)規(guī)劃，對(duì)工廠框架的建立、廠內(nèi)裝備及輔助設(shè)備和廠內(nèi)生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸、管理業(yè)務(wù)的集成系統(tǒng)流程等都應(yīng)有細(xì)致的要求。中國(guó)工程院院士葉奇蓁認(rèn)為一套完整的核電標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)包括廠址選擇，安全和環(huán)境評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)，廠房，設(shè)備設(shè)計(jì)）、核燃料設(shè)計(jì)制造、設(shè)備制造、施工安裝、運(yùn)行維護(hù)、安全保衛(wèi)、消防、職業(yè)衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)分析等，我國(guó)大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均屬引進(jìn)，目前仍缺乏一個(gè)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(shè)或改造項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)中摸索、總結(jié)優(yōu)缺點(diǎn)和梳理風(fēng)險(xiǎn)弊端，能為未來(lái)智能化電氣裝備制造工廠建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)示范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)。

（三）精益管理

精益化生產(chǎn)和管理是近些年生產(chǎn)系統(tǒng)上的新興的名詞，主要指的是提高客戶的服務(wù)質(zhì)量和滿意度、降低成本、加快生產(chǎn)過(guò)程的效率和管理模式，達(dá)到生產(chǎn)、制造、建設(shè)的價(jià)值和利益實(shí)現(xiàn)最大化。精益化管理最初起源于汽車生產(chǎn)廠家豐田公司的管理模式，因及其成功的管理模式已經(jīng)逐漸衍生到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)。而精益建設(shè)、管理也是核電領(lǐng)域智能化工廠建設(shè)的基本條件，通過(guò)建立電廠精益管理構(gòu)架體系，進(jìn)行管理和思維模式的進(jìn)一步改革;利用軟件對(duì)車間裝備和設(shè)備的布局、生產(chǎn)流程和物流存儲(chǔ)等方面進(jìn)行仿真模擬，對(duì)車間環(huán)境下的設(shè)備布局、生產(chǎn)工藝進(jìn)行不斷優(yōu)化改進(jìn)，避免物料和資源的浪費(fèi)，通過(guò)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(fù)雜的系統(tǒng)的工程，工廠的建立涉及到裝備、設(shè)備等各個(gè)方面，具有覆蓋范圍廣、涉及領(lǐng)域多、流程繁瑣等特點(diǎn)，從單方面應(yīng)用到整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)的全面對(duì)接需進(jìn)行多種集成系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整，如果早期建廠規(guī)劃不合理則會(huì)造成中途建廠過(guò)程中加大投資成本、效率差等問(wèn)題。因此智能化核電工廠應(yīng)以總體設(shè)計(jì)為主要尊則，并根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝流程的編制、材料設(shè)備的采購(gòu)、產(chǎn)品制造和出廠檢測(cè)等各個(gè)流程開(kāi)展業(yè)務(wù)建設(shè)和梳理，并通過(guò)縱向連接“ERP、MES、整套監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)的建立和生產(chǎn)線的智能控制”的核心路線，通過(guò)生產(chǎn)任務(wù)指令的下達(dá)與傳遞，生產(chǎn)狀態(tài)的信息實(shí)時(shí)收集與統(tǒng)計(jì)，橫向連接“系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝流程的數(shù)字化、產(chǎn)品制造和出廠試驗(yàn)的數(shù)字化”，將數(shù)字化的模式遍布于整個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到出廠的各個(gè)階段。

（五）集成應(yīng)用

生產(chǎn)信息的傳遞與接收到最終系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)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(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器管理系統(tǒng)平臺(tái)、三維工藝的設(shè)計(jì)與制作仿真測(cè)試系統(tǒng)、整套系統(tǒng)的全程監(jiān)控與生產(chǎn)仿真設(shè)計(jì)平臺(tái)、生產(chǎn)流程及設(shè)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(tái)、MES管理系統(tǒng)和產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等八大不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)集成，通過(guò)將數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一對(duì)多系統(tǒng)之間協(xié)同工作配合打下良好的基礎(chǔ)。最后針對(duì)系統(tǒng)的功能快捷及特點(diǎn)、系統(tǒng)邊界功能的程序化配合連接，確定系統(tǒng)中各個(gè)模塊的信息和數(shù)據(jù)、管理模塊功能和業(yè)務(wù)傳達(dá)及實(shí)施的要求，確定各個(gè)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(shí)的傳遞到各個(gè)系統(tǒng)。

三、智能化核電工廠建設(shè)重點(diǎn)

（一）統(tǒng)一數(shù)字化數(shù)據(jù)系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)的協(xié)議及數(shù)據(jù)格式，實(shí)現(xiàn)各部門之間的協(xié)同工作。通過(guò)新產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、模擬仿真及試驗(yàn)的全生命周期流程，對(duì)智能基地的設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)原有產(chǎn)品的參數(shù)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和工藝變化，最終為智能化系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)。

（二）通過(guò)建立與生產(chǎn)車間一模一樣的三維模型，根據(jù)底層監(jiān)控設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;其次還可通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，對(duì)材料采購(gòu)、裝配及物流送貨存儲(chǔ)進(jìn)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(gòu)到生產(chǎn)，從產(chǎn)品的銷售到物流運(yùn)輸可以實(shí)現(xiàn)整體多方位協(xié)同工作系統(tǒng);對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)流程的監(jiān)控到特殊情況處理的過(guò)程全方位進(jìn)行數(shù)字化監(jiān)控與管理。

四、結(jié)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(jí)轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要落地載體，當(dāng)前我國(guó)所掌握的某些行業(yè)方面的智能化應(yīng)用已很普遍，甚至有些技術(shù)已達(dá)到了成熟的階段。如果企業(yè)擁有自己獨(dú)立的研發(fā)平臺(tái)和成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的能力，智能化制造技術(shù)就已有了較好的基礎(chǔ)和布局，可縮短與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。為早日步入裝備智能技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先的隊(duì)伍中去，智能化工廠的建立要緊緊圍繞著智能制造相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)以及關(guān)鍵核心技術(shù)的研制與開(kāi)發(fā)、智能化裝備與設(shè)備的研制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)和SCADA領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)的建立與應(yīng)用，最后整合到一起，建立電力裝備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)，并選用試點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行實(shí)施。以上系統(tǒng)平臺(tái)的建立對(duì)于核電智能工廠項(xiàng)目不但有著實(shí)踐和理論的結(jié)合，而且在后續(xù)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中對(duì)于智能化電氣裝備行業(yè)有著極好的經(jīng)驗(yàn)借鑒和推廣。

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作者簡(jiǎn)介：

梁歡（1985-）女，籍貫：江西，學(xué)歷：本科，研究方向：電氣裝備技術(shù)工程管理，職稱：中級(jí)工程師，單位：上海第一機(jī)床廠有限公司。