摘要：隨著改革開放政策的實施，中國經(jīng)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(jīng)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(shè)備等優(yōu)勢領(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，這將促使我國從制造大國向制造強國的方向轉(zhuǎn)型。智能化技術(shù)的發(fā)展和高端裝備升級將為國家的經(jīng)濟發(fā)展與工業(yè)產(chǎn)業(yè)的順利進行提供有力的保障。

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，通過數(shù)字化手段為設(shè)備產(chǎn)品和管理運營賦能，特別是對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用將大大提升運營效率，同時它也是保障設(shè)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(chǔ)。針對目前國內(nèi)裝備行業(yè)的廠家數(shù)量眾多、高端產(chǎn)品少等瓶頸問題，還有建廠投資大，產(chǎn)業(yè)鏈不成熟、帶動性較差弊端，從調(diào)研、設(shè)計、開發(fā)、建廠、采購、生產(chǎn)和試制等系列產(chǎn)品生產(chǎn)一般流程出發(fā)，設(shè)計以智能化、數(shù)字化、集成化為目標的智能化裝備生產(chǎn)制造工廠勢在必行。

二、裝備制造業(yè)工廠的智能化設(shè)計

建設(shè)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(shè)與設(shè)備建造。

（一）總體設(shè)計

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)制造運行層、統(tǒng)一化經(jīng)營管理層、智能化政策決定層，以上體系的建設(shè)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(chǎn)車間與管理層之間的雙向快速對接。

根據(jù)電力裝備生產(chǎn)企業(yè)的具體特征，同時結(jié)合借鑒通信領(lǐng)域、信息領(lǐng)域、自動化領(lǐng)域的新興技術(shù)產(chǎn)品及解決方案可建造成“經(jīng)營管理信息化、研發(fā)設(shè)計快速化、工廠生產(chǎn)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(shù)來提高產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的穩(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(yīng)用，可縮短研發(fā)和制造交付時間，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)建開放的生態(tài)，將上游供應(yīng)商、下游用戶納入其中，通過數(shù)字化手段鏈接整個產(chǎn)業(yè)鏈，將使電氣裝備行業(yè)企業(yè)大幅度的提升產(chǎn)品競爭力和市場認可度。最終實現(xiàn)上可觀察供應(yīng)商的存貨情況，便于及時購買設(shè)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(shè)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(zhì)保成本;還能通過遠程運維提前處理設(shè)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(shè)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(shè)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(chǎn)業(yè)，而標準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)標準規(guī)則來規(guī)劃，對工廠框架的建立、廠內(nèi)裝備及輔助設(shè)備和廠內(nèi)生產(chǎn)、制造、運輸、管理業(yè)務(wù)的集成系統(tǒng)流程等都應(yīng)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(yīng)包括廠址選擇，安全和環(huán)境評價、設(shè)計（總體設(shè)計，系統(tǒng)，廠房，設(shè)備設(shè)計）、核燃料設(shè)計制造、設(shè)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(jīng)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(shè)或改造項目經(jīng)驗中摸索、總結(jié)優(yōu)缺點和梳理風(fēng)險弊端，能為未來智能化電氣裝備制造工廠建設(shè)提供經(jīng)驗示范和行業(yè)標準引導(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)過程的效率和管理模式，達到生產(chǎn)、制造、建設(shè)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(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)逐漸衍生到社會的各個行業(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，通過建立電廠精益管理構(gòu)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(shè)備的布局、生產(chǎn)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(shè)備布局、生產(chǎn)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(fù)雜的系統(tǒng)的工程，工廠的建立涉及到裝備、設(shè)備等各個方面，具有覆蓋范圍廣、涉及領(lǐng)域多、流程繁瑣等特點，從單方面應(yīng)用到整個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)的全面對接需進行多種集成系統(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(yīng)以總體設(shè)計為主要尊則，并根據(jù)相應(yīng)的標準進行產(chǎn)品設(shè)計、工藝流程的編制、材料設(shè)備的采購、產(chǎn)品制造和出廠檢測等各個流程開展業(yè)務(wù)建設(shè)和梳理，并通過縱向連接“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，通過生產(chǎn)任務(wù)指令的下達與傳遞，生產(chǎn)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(shè)計、生產(chǎn)工藝流程的數(shù)字化、產(chǎn)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(chǎn)品從設(shè)計到出廠的各個階段。

（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)計研發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器管理系統(tǒng)平臺、三維工藝的設(shè)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(chǎn)仿真設(shè)計平臺、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、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(chǔ)。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(wù)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(shè)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(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計系統(tǒng)對原有產(chǎn)品的參數(shù)上進行設(shè)計改進和工藝變化，最終為智能化系統(tǒng)提供設(shè)計。

（二）通過建立與生產(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)對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控;其次還可通過數(shù)學(xué)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(chǎn)，從產(chǎn)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(chǎn)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(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、升級轉(zhuǎn)型的一個重要落地載體，當(dāng)前我國所掌握的某些行業(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(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，可縮短與國外發(fā)達國家的差距。為早日步入裝備智能技術(shù)國際領(lǐng)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(guān)領(lǐng)域的標準以及關(guān)鍵核心技術(shù)的研制與開發(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)計開發(fā)、大數(shù)據(jù)信息平臺的建立與應(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，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(jié)合，而且在后續(xù)技術(shù)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(jīng)驗借鑒和推廣。

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作者簡介：

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：中級工程師，單位：上海第一機床廠有限公司。