徐 志

（寧夏力成電氣集團(tuán)有限公司）

1 實施背景及目的

配網(wǎng)成套開關(guān)設(shè)備制造屬于電力機(jī)械傳統(tǒng)制造領(lǐng)域，與電力系統(tǒng)中高壓超高壓GIS等主網(wǎng)裝備相比，配網(wǎng)設(shè)備市場需求量大面廣、技術(shù)工藝門檻較低、同業(yè)競爭異常激烈、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。隨著國家對制造業(yè)核心競爭力提升的要求和企業(yè)向?qū)＞匦赂哔|(zhì)量方向發(fā)展，對國內(nèi)眾多的配網(wǎng)設(shè)備制造企業(yè)提出了生存與發(fā)展現(xiàn)實問題：如何提升核心競爭力和高質(zhì)量發(fā)展？智能制造是基于新一代信息通訊技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式［1］，利用智能制造新模式賦能傳統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備制造企業(yè)，無疑是轉(zhuǎn)型升級發(fā)展提升核心競爭力的手段之一。本文通過總結(jié)某企業(yè)實施配網(wǎng)中低壓設(shè)備數(shù)字化工廠的案例，闡述了在智能制造模式下按配網(wǎng)成套開關(guān)設(shè)備生命周期管理維度中的設(shè)計、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)一系列互相聯(lián)系的價值創(chuàng)造活動組成的鏈?zhǔn)郊希?］，重點對上述5個活動如何借助自動化、信息化實現(xiàn)智能制造進(jìn)行闡述，并通過實施后應(yīng)用數(shù)據(jù)的對比，提出了本領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的思考和建議，供本領(lǐng)域內(nèi)電力裝備制造業(yè)企業(yè)參考。

2 配網(wǎng)設(shè)備生命周期管理

2.1 基于PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的平臺化協(xié)同設(shè)計

配網(wǎng)中低壓設(shè)備的設(shè)計主要是在滿足客戶應(yīng)用工況需求基礎(chǔ)上，輸出工廠化工藝能力范圍內(nèi)可執(zhí)行文件。一方面由于國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的約束以及企業(yè)產(chǎn)品型式試驗大綱設(shè)計的固化指標(biāo)，配網(wǎng)設(shè)備的工程化設(shè)計不會100%非標(biāo)定制化，相對來講容易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)庫的建立；另一方面受工程項目進(jìn)度控制的考慮，一般對設(shè)計的周期要求越短越好，可以給元器件采購和產(chǎn)品加工提供更長時間，而短時間內(nèi)組織團(tuán)隊協(xié)作完成結(jié)構(gòu)設(shè)計（鈑金下料、沖孔、折彎圖及BOM）、電氣設(shè)計（元器件BOM、工程圖）、工藝設(shè)計（NC代碼、二次線束／母線加工）靠人為管理效率慢、問題多。考慮以上兩個因素，在智能制造模式下可以采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM系統(tǒng)，如圖1統(tǒng)一的PDM數(shù)據(jù)庫平臺上組織結(jié)構(gòu)、電氣、工藝協(xié)同設(shè)計，以及相關(guān)的仿真、審核、發(fā)布、變更等管理，同時把Solidworks／Superhens等CAD軟件、CAE軟件用接口與PDM系統(tǒng)集成起來，這樣隨著項目設(shè)計量的增加，庫資源就越豐富，設(shè)計中調(diào)用和借用標(biāo)準(zhǔn)圖的幾率越高，且不同設(shè)計之間的協(xié)同辦公很透明，較傳統(tǒng)的人為管理、圖紙文本化歸檔管理，設(shè)計效率可大幅提升。

圖1 基于PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的配網(wǎng)設(shè)備協(xié)同設(shè)計示意圖

2.2 基于機(jī)器人、流水線、柔性加工方式的緊前同步生產(chǎn)

配網(wǎng)設(shè)備制造屬于離散型制造，是由用戶需求驅(qū)動的生產(chǎn)，這種情況下從用戶合同簽訂到生產(chǎn)交付，如按照單一化傳統(tǒng)生產(chǎn)方式：鈑金－柜體裝配－元器件安裝－母線制作－二次線下線制作－成品檢驗－出庫的串型作業(yè)，生產(chǎn)效率低履約不可控風(fēng)險高。智能制造模式下的生產(chǎn)應(yīng)該關(guān)注“一個核心兩個基礎(chǔ)”，“一個核心”即打破傳統(tǒng)單一化生產(chǎn)模式，如圖2采用全要素設(shè)計驅(qū)動的緊前同步生產(chǎn)模式，通過統(tǒng)一的任務(wù)劃分使元器件預(yù)定、鈑金件加工、二次線束預(yù)制和母線預(yù)制同步進(jìn)行［2］，無需等待產(chǎn)品裝配工序交付半成品主動預(yù)制，把大部分工作量前移，最后再總裝配（柜體組裝、元器件安裝、二次線束安裝、母線安裝）完工檢驗出庫；“兩個基礎(chǔ)”的第一個基礎(chǔ)即采用機(jī)器換人、設(shè)備連線的自動化改造，把重復(fù)作業(yè)多、勞動強(qiáng)度大、技能依賴高的工序利用機(jī)器人、流水線、自動化裝備替代，比如，采用鈑金柔性制造系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)單機(jī)“剪板－轉(zhuǎn)序－沖孔－轉(zhuǎn)序－折彎－轉(zhuǎn)序”作業(yè)；采用機(jī)器人輔助＋柔性可重構(gòu)工裝組成裝配作業(yè)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工裝配作業(yè)（圖3、圖4）；采用二次線束預(yù)制設(shè)備自動完成選線、下線、套線號、剝線皮、壓接線鼻子的工藝，生成各種規(guī)格的單根成品線［3］；第二個基礎(chǔ)是采用MES制造執(zhí)行系統(tǒng)優(yōu)化生產(chǎn)管理，如圖5把計劃管理、現(xiàn)場作業(yè)管理、質(zhì)量管理、物料管理、設(shè)備管理、報表及可視化、人員管理等管理活動利用信息化系統(tǒng)使之透明、可視、可控，比如采用掃碼方式進(jìn)行產(chǎn)品報工、報檢代替?zhèn)鹘y(tǒng)工序流轉(zhuǎn)卡＋人工調(diào)度方式；采用IOT方式進(jìn)行設(shè)備聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)測設(shè)備運行代替設(shè)備定檢、巡檢等?！耙粋€核心”的緊前同步生產(chǎn)是建立在“自動化改造、信息化管理”融合應(yīng)用兩個基礎(chǔ)之上，不可或缺。

圖2 配網(wǎng)設(shè)備緊前同步并行生產(chǎn)方式示意圖

圖3 智能制造模式下的機(jī)器人＋柔性工裝的裝配

圖4 傳統(tǒng)模式下的人工定點裝配

圖5 配網(wǎng)設(shè)備制造執(zhí)行MES系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.3 基于WMS物流倉儲系統(tǒng)和AGV的自動配送

傳統(tǒng)模式廠內(nèi)物流都采用平面庫區(qū)＋人工發(fā)料（領(lǐng)料）的模式，庫管員勞動強(qiáng)度大且因人為作業(yè)容易造成材料實物領(lǐng)用與ERP出入庫系統(tǒng)賬實不符，導(dǎo)致成本核算不準(zhǔn)確等問題。智能制造模式可采用立體庫＋WMS物流倉儲系統(tǒng)管理方式。入庫物料分為單件管理和批量管理，均嚴(yán)格執(zhí)行一物一碼。出庫由ERP企業(yè)資源計劃系統(tǒng)按照PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的工藝BOM清單，由采購到貨觸發(fā)自動生成材料出庫單，通過接口觸發(fā)WMS物流倉儲系統(tǒng)進(jìn)而驅(qū)動堆垛機(jī)自動取料配貨，庫管員在已配物料上通過手持掃碼槍掃描條碼確認(rèn)材料出庫，并自動觸發(fā)導(dǎo)引AGV小車集中將物料配送到流水線。這種全程由自動化裝備代替重復(fù)性人工作業(yè)和利用信息化系統(tǒng)自動記錄的物流方式，針對物料齊套率高的企業(yè)前作業(yè)效率和準(zhǔn)確度更高，但如在資源有限或物料齊套率不高的情況下不推薦采用，通過加強(qiáng)庫房管理，沿用傳統(tǒng)模式也可達(dá)到不錯的效果，如圖6～圖8所示。

圖6 立體庫與堆垛機(jī)

圖7 導(dǎo)引AGV小車

圖8 掃碼確認(rèn)出庫

2.4 基于CRM客戶關(guān)系管理系統(tǒng)的精準(zhǔn)營銷

銷售環(huán)節(jié)作為配網(wǎng)設(shè)備制造企業(yè)的龍頭部門、關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其營銷策略和客戶關(guān)系管理至關(guān)重要，獲取訂單持續(xù)性直接關(guān)系到數(shù)字化工廠效能釋放。傳統(tǒng)模式下的營銷主要靠業(yè)務(wù)人員的專業(yè)攻關(guān)和銷售政策激勵，忽略了市場分析和客戶黏性、市場商機(jī)等方面的數(shù)據(jù)價值。智能制造模式下可以采用CRM客戶關(guān)系管理系統(tǒng)把市場、客戶、業(yè)務(wù)經(jīng)理信息通過信息化平臺統(tǒng)一管理、分析、服務(wù)。如圖9所示，采用漏斗銷售管理信息模型通過“項目信息、招投標(biāo)信息、訂單合同、回款履約”等數(shù)據(jù)把客戶進(jìn)行主動的按照“潛在客戶－跟進(jìn)客戶－簽單客戶－優(yōu)質(zhì)客戶”標(biāo)簽化管理，精準(zhǔn)地篩選優(yōu)質(zhì)客戶建立長期合作關(guān)系；再如利用信息系統(tǒng)的算力和實時性把海量市場商機(jī)通過區(qū)域共享，協(xié)助業(yè)務(wù)人員線下洽談，避免傳統(tǒng)模式下業(yè)務(wù)人員內(nèi)部無序、無效的活動和發(fā)生，提高接單成功率，控制銷售費用成本。

圖9 漏斗銷售管理在CRM系統(tǒng)中的信息模型示意圖

2.5 基于PHM設(shè)備健康管理模式下的遠(yuǎn)程運維服務(wù)

配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的運維服務(wù)，對用戶安全可靠用電和配網(wǎng)制造企業(yè)的產(chǎn)品改進(jìn)、客戶黏性乃至經(jīng)營發(fā)展至關(guān)重要，傳統(tǒng)的配網(wǎng)設(shè)備運維管理并沒有建立科學(xué)有效健康評價體系，一般由用戶根據(jù)通用安全管理辦法配置電工值守和定期巡檢作為運維保障手段，在設(shè)備故障或異常發(fā)生后憑電工經(jīng)驗進(jìn)行排故和恢復(fù)供電，這種被動運維服務(wù)模式存在的問題：一是運維管理過于粗放。常見的表征設(shè)備健康狀況的內(nèi)部指標(biāo)沒有在線連續(xù)監(jiān)測和可視化、可量化，不易及早發(fā)現(xiàn)隱患和問題；二是運維管理成本高，需要電工值守且故障后無計劃停電造成損失和應(yīng)急修復(fù)成本較高；三是運維管理經(jīng)驗沉淀少，事故分析處理沒有可參考的知識庫快速獲取到同類數(shù)據(jù)和信息，制造企業(yè)也很難獲得用戶工況下產(chǎn)品改進(jìn)依據(jù)和意見，客戶的二次商機(jī)需求也沒有辦法與制造商快速有效共享［4］。在智能制造模式下可以借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)基于PHM設(shè)備健康管理模式下的遠(yuǎn)程運維服務(wù)，利用融合物聯(lián)網(wǎng)、在線傳感器、人工智能、攝像頭等設(shè)備，按照圖10所示的分層分級五個步驟的配網(wǎng)設(shè)備健康評估模型對配網(wǎng)設(shè)備做健康評估進(jìn)而實現(xiàn)預(yù)測型維護(hù)，并可形成設(shè)備數(shù)字檔案和工業(yè)知識庫，借助云數(shù)據(jù)庫提供基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)運維服務(wù)。

圖10 配網(wǎng)設(shè)備健康評估模型示意圖

3 應(yīng)用后存在問題及改進(jìn)措施

項目實施完成通過近三年的應(yīng)用指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如表所示，在生產(chǎn)效率、綜合運營成本、產(chǎn)品設(shè)計周期、產(chǎn)品不良率方面均取得明顯變化，從生產(chǎn)能力角度支撐了企業(yè)核心競爭力的提升。

表 企業(yè)實施智能制造后三年與實施前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比

從表中數(shù)據(jù)對比也可以發(fā)現(xiàn)一些問題，比如2020年企業(yè)綜合運行成本不降反增，生產(chǎn)效率也有所下降，結(jié)合企業(yè)2020年受疫情影響銷售訂單不足、上游原材料齊套率低的實際情況，也可以看出企業(yè)乃至配網(wǎng)設(shè)備制造行業(yè)實施智能制造在產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)方面還面臨的共性問題：一是市場拓展和銷售訂單獲取能力直接影響實施效果；二是原材料區(qū)域配套率亦制約產(chǎn)能釋放。針對上述問題，企業(yè)當(dāng)前一方面通過繼續(xù)加強(qiáng)CRM客戶關(guān)系管理信息化系統(tǒng)深度建設(shè)，通過信息化平臺拓展渠道代理銷售、市場戰(zhàn)略合作等精準(zhǔn)服務(wù)大客戶大市場來獲取訂單量；另一方面通過建設(shè)集采信用平臺供應(yīng)商資源池、詢比價系統(tǒng)，以及融合供應(yīng)鏈金融產(chǎn)品保障原材料的齊套率。

通過企業(yè)實施智能制造建設(shè)數(shù)字化工廠和不斷持續(xù)改進(jìn)，企業(yè)在生產(chǎn)制造方面的競爭力不斷加強(qiáng)。上述問題雖沒有徹底解決，但從整個行業(yè)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)角度來看，隨著產(chǎn)業(yè)鏈上下游實施智能制造建設(shè)數(shù)字化工廠的企業(yè)數(shù)量越多，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺協(xié)同共享方式下供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)據(jù)會越全、越透明，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)利用區(qū)域數(shù)據(jù)的互聯(lián)、互信、互認(rèn)協(xié)同發(fā)展，上述問題在發(fā)展中會逐步得到解決。

4 結(jié)束語

本文通過配網(wǎng)開關(guān)設(shè)備制造企業(yè)實施智能制造建設(shè)數(shù)字化工廠的實踐案例出發(fā)，詳細(xì)闡述了配網(wǎng)產(chǎn)品在生命周期管理維度下采用基于PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的平臺化協(xié)同設(shè)計，和基于機(jī)器人、流水線、柔性加工方式的緊前同步生產(chǎn)等5個互相關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)的典型做法和關(guān)鍵要點，對比傳統(tǒng)模式更具備的優(yōu)勢或解決的問題等，最后通過企業(yè)應(yīng)用后三年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，提出了以企業(yè)為典型的行業(yè)共性問題和改進(jìn)思路。結(jié)果表明通過配網(wǎng)產(chǎn)品生命周期管理維度的智能制造實施，在數(shù)字化工廠生產(chǎn)效率、綜合運營成本、產(chǎn)品設(shè)計周期、產(chǎn)品不良率方面均取得明顯變化，從生產(chǎn)制造基礎(chǔ)方面提升了企業(yè)核心競爭力。