貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉高強(qiáng) 閆海彬

高低壓開(kāi)關(guān)柜在發(fā)電廠、變配電中起著重要作用。目前，我國(guó)高低壓開(kāi)關(guān)柜成套設(shè)備的制造主要以傳統(tǒng)生產(chǎn)為主，隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，國(guó)家戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫，智能制造是未來(lái)企業(yè)掌握市場(chǎng)主動(dòng)性的核心保障。為此，本文分析了高低壓開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)現(xiàn)狀、制造流程，設(shè)計(jì)了智能制造的框架模型，最后提出了智能改造的關(guān)鍵點(diǎn)。

電力裝備行業(yè)是“中國(guó)制造2025”的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，高低壓開(kāi)關(guān)柜及其零部件行業(yè)是其重要的子行業(yè)，具有很大的市場(chǎng)空間，傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方式已經(jīng)很難適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展，新一代的信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革。目前，我國(guó)高低壓開(kāi)關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)不一，開(kāi)關(guān)柜元器件智能化程度不高，生產(chǎn)制造智能化程度較低，為占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)，完善標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品智能化、智慧制造、提升服務(wù)是未來(lái)的大趨勢(shì)。

1 高低壓開(kāi)關(guān)柜制造現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)高低壓成套開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)上千家，大部分企業(yè)的生產(chǎn)制造自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)過(guò)程基本為傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)或剛性生產(chǎn)線(xiàn)，僅少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了部分柔性生產(chǎn)。隨著國(guó)家的布局，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，部分有實(shí)力的企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始探索智能化制造，例如，寧夏力成電氣經(jīng)過(guò)幾年的探索，利用先進(jìn)控制、檢測(cè)、傳感、裝配和物流等技術(shù)以及智能化裝備，集成了企業(yè)管理系統(tǒng)ERP、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM等軟件，實(shí)現(xiàn)了管理、制造的數(shù)字化和智能化，縮短了產(chǎn)品研制周期，提高了能源利用率和生產(chǎn)效率，降低了成本和產(chǎn)品不良率，但也還保留了大量人工協(xié)作，智能化程度還有待進(jìn)一步提高。

2 智能制造的內(nèi)涵及發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，對(duì)智能制造還未有公認(rèn)明確的的定義，但綜合專(zhuān)家們的看法及趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)，智能制造將會(huì)以服務(wù)型制造、云制造、物聯(lián)制造等體系發(fā)展，以設(shè)計(jì)-制造-運(yùn)維-服務(wù)協(xié)同一體化，把各種先進(jìn)的智能技術(shù)如機(jī)器視覺(jué)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算等與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配和服務(wù)深度融合，實(shí)現(xiàn)制造企業(yè)整個(gè)價(jià)值鏈的智能化。目前，在一些制造行業(yè)已形成了大數(shù)據(jù)智能優(yōu)化與調(diào)度、物聯(lián)網(wǎng)感知、信息物理、云制造智能服務(wù)等技術(shù)融合的智能制造技術(shù)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)智能制造將朝著智慧制造、數(shù)字孿生、生命周期大數(shù)據(jù)的方向發(fā)展，為各行各業(yè)的發(fā)展提供助力。

圖1 高低壓開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)制造流程

3 高低壓開(kāi)關(guān)柜智能制造改造方向

3.1 高低壓開(kāi)關(guān)柜制造流程

高低壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備具有個(gè)性化、定制化的特點(diǎn)，通常屬于用戶(hù)定制、小批量訂單生產(chǎn)模式。不同的高低壓開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身業(yè)務(wù)的不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品有所區(qū)別，但大體的生產(chǎn)流程基本一致，本文以常見(jiàn)發(fā)電廠及變電站開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)流程為例，分析開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)制造流程，探究智能制造實(shí)現(xiàn)方案及技術(shù)。如圖1所示為高低壓開(kāi)關(guān)柜一般性生產(chǎn)流程，用戶(hù)制定需求，指定開(kāi)關(guān)柜電壓及保護(hù)等級(jí)；生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)電氣圖，并虛擬仿真試驗(yàn)；設(shè)計(jì)院確認(rèn)可行性，用戶(hù)接受報(bào)價(jià)后制定生產(chǎn)計(jì)劃；根據(jù)電氣原理圖和柜體結(jié)構(gòu)輸出生產(chǎn)圖紙、工藝流程卡、采購(gòu)清單，并制定采購(gòu)、加工和裝配計(jì)劃；根據(jù)生產(chǎn)圖紙加工、裝配和接線(xiàn)，并進(jìn)行試驗(yàn)，合格后交付產(chǎn)品。

圖2 高低壓開(kāi)關(guān)柜智能制造框架模型

3.2 高低壓開(kāi)關(guān)柜智能制造框架模型

電力系統(tǒng)自動(dòng)高低壓開(kāi)關(guān)柜智能制造的框架模型如圖2所示，車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、智能物流系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）、企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP）、產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、虛擬仿真試驗(yàn)系統(tǒng)、信息物聯(lián)等應(yīng)用系統(tǒng)高度集成。產(chǎn)品及工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)；虛擬仿真試驗(yàn)系統(tǒng)完成產(chǎn)品的試驗(yàn)仿真；車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)（RFID）等檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)物流或設(shè)備狀態(tài)，經(jīng)過(guò)智能物流系統(tǒng)有序?qū)a(chǎn)品或物料運(yùn)輸?shù)较鄳?yīng)工位，智能化設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)完成產(chǎn)品的加工和裝配；倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)有序管理物料和產(chǎn)品，提升物料管理能力；ERP管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)產(chǎn)品的制造過(guò)程并集成財(cái)務(wù)、管理、經(jīng)營(yíng)、供應(yīng)鏈和業(yè)務(wù)于一體，有效管理企業(yè)生產(chǎn)整個(gè)流程；云端服務(wù)器通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等提供決策分析，指導(dǎo)企業(yè)的業(yè)務(wù)調(diào)整和生產(chǎn)計(jì)劃。

3.3 高低壓開(kāi)關(guān)柜智能制造改造關(guān)鍵點(diǎn)

從智能制造的框架模型可以看出，智能制造具有高度集成互聯(lián)的特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，就必須要采用先進(jìn)的傳感檢測(cè)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。結(jié)合未來(lái)智能制造的發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)高低壓開(kāi)關(guān)制造企業(yè)的現(xiàn)狀，總結(jié)出以下幾點(diǎn)改造的關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）改革開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)

雖然我國(guó)相關(guān)技術(shù)認(rèn)證部門(mén)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)和認(rèn)證有嚴(yán)格的規(guī)定，但市場(chǎng)上呈現(xiàn)出百花爭(zhēng)放的局面，不同企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不一，且柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電氣元件安裝高度依賴(lài)人工。未來(lái)，柜體的設(shè)計(jì)應(yīng)趨向于安全、簡(jiǎn)單、智能檢測(cè)和便與實(shí)現(xiàn)智能化裝配的方向設(shè)計(jì)和發(fā)展。

（2）創(chuàng)新電氣元件設(shè)計(jì)

智能化制造的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)信息的采集和監(jiān)控，目前市場(chǎng)上的一、二次元件雖然在不斷改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了部分?jǐn)?shù)據(jù)的智能檢測(cè)和控制，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，未來(lái)，電氣元件會(huì)增加越來(lái)越多的參數(shù)檢測(cè)技術(shù)，使電氣元件更智能化。

（3）智能化設(shè)備研發(fā)

目前，國(guó)內(nèi)高低壓開(kāi)關(guān)制造企業(yè)所使用的加工設(shè)備大多還停留在半自動(dòng)化的狀態(tài)，要想實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，智能化設(shè)備的研發(fā)是必經(jīng)之路。

（4）智能化生產(chǎn)線(xiàn)改造

智能化設(shè)備是實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)，智能化生產(chǎn)線(xiàn)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品連續(xù)智能化加工的保障。目前，我國(guó)已有少數(shù)高低壓開(kāi)關(guān)柜制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)了多條柔性生產(chǎn)線(xiàn)，提高了生產(chǎn)效率，縮短了研發(fā)周期，但也還未完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，如自動(dòng)制線(xiàn)機(jī)雖然能完成二次線(xiàn)的制作，但二次線(xiàn)的接線(xiàn)還需要大量人工完成。

結(jié)語(yǔ)：本文總結(jié)了高低壓開(kāi)關(guān)柜成套設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的制造現(xiàn)狀，分析了行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)高低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備的制造特點(diǎn)及流程，設(shè)計(jì)了智能制造的框架模型，并提出了智能制造改造的策略及關(guān)鍵點(diǎn)，為企業(yè)升級(jí)改造提供了參考。