上海電氣智能制造實施進展

上海電氣集團自動化工程有限公司 上海 201615

1 上海電氣概況

上海電氣集團是我國最大的能源裝備、工業裝備制造企業集團之一,是先進制造業、戰略新興產業的代表性企業,也是當前國內同行業中規模、經濟效益排在前列的企業。在過去60多年的發展歷程中,上海電氣有許多輝煌業績,創造了多項上海乃至全國第一的記錄。上海電氣的主導產業聚焦能源裝備、工業裝備、集成服務三大領域。當前,上海電氣正處于非常重要的發展關鍵時期,致力于實現三個轉型:傳統能源裝備向高效清潔能源裝備轉型,傳統制造向智能制造轉型,單一制造向制造+服務模式轉型。在工業裝備領域,上海電氣積極推進向智能制造轉型,實現高端裝備業的自動化、數字化、智能化。

2 實施智能制造的能力與基礎

上海電氣與智能制造相關的裝備和系統主要有四個領域:① 智能系統,包括智能單元、柔性生產線、無人化工廠、智能物流系統等;② 智能裝備,包括特種機器人、服務機器人、智能機床、智能電梯、智能壓縮機等;③ 智能基礎部件,包括伺服系統、智能控制器、智能測控部件等;④ 自動化系統,包括節能自動化、環保自動化、過程自動化、自動化智能交通等。這些裝備和系統組成了智能制造的基礎,可以組建面向不同行業的智能制造整體解決方案。上海電氣智能制造構架如圖1所示。

圖1 上海電氣智能制造構架

上海電氣旗下上海發那科公司著力于推進由單機器人自動化應用到柔性自動化生產線應用的轉變,以及由智能機器人柔性自動化生產線應用到無人化工廠應用的轉變,實現由點到線、由線到面的轉變,使發那科機器人及自動化系統廣泛服務于汽車整車、汽車零部件、消費電子品、電子儀表、醫藥、金屬加工、重工、機床加工、食品包裝等各個領域,滿足焊接、打磨、拋光、涂膠、測量、搬運、碼垛、上下料等不同場合的需要。

上海電氣自動化集團是上海市智能制造產業協會的發起單位之一,是上海電氣核心產業的重要組成部分,是集團長期以來列入重點發展、加以支持扶植的新興產業,也是上海電氣推進智能制造的重要實施單位。自動化集團下屬多家企業與智能制造密切相關:上海電氣自動化設計研究所有限公司是國內專業從事自動化系統設計、集成、產品開發、電氣自動化工程承包和技術咨詢等工作的多專業企業;上海開通數控有限公司是國內最早從事數控系統和交流伺服驅動系統開發、生產的單位之一,是國內少數幾家掌握數控系統和伺服系統核心技術的企業之一;上海探真激光技術有限公司致力于金屬三維打印機設備的研發、制造、銷售、技術服務,以及面向行業應用的專業金屬三維打印服務。

2016年,上海電氣全資收購德國寶爾捷自動化公司,并參股德國曼茲公司。寶爾捷是一家全球領先的航空航天裝備制造領域設備和解決方案供應商,主要產品包括自動鉆鉚緊固設備、自動化裝配生產線和工裝夾具、自動傳輸設備、復合材料部件加工設備等,業務覆蓋航空航天裝備結構制造的全價值鏈。曼茲是德國的一家高科技工程、裝備制造集成公司,主要業務是為消費電子、太陽能和儲能領域提供激光劃線、真空鍍膜、電極印制、化學濕制程、自動化、檢測等方面的智能設備、生產線,以及整體解決方案。

2018年,上海電氣成立了數字科技有限公司,啟動了集團互聯網平臺的建設,計劃將風云平臺升級成為集團工業互聯網平臺。平臺存在大量的共性技術,如設備連接,數據采集、傳輸和存儲,數據安全等,保證集團有限資源的集中投入,快速支撐產業需求。平臺可以在三個層面創造價值:① 在企業層面縮短交貨期,應用智能設計、智能制造來提高生產的柔性,達到快速滿足用戶個性化需求的能力;② 在客戶層面創造新的價值,提供智能化的產品和服務;③ 在行業層面擴大影響力,創新商業模式,形成工業互聯網生態。

3 智能制造實踐

在智能制造項目實施方面,上海電氣有很多成功案例。上海電氣通過不斷探索,建立了適合企業自身發展需要的智能制造工廠和車間,各產業板塊都在努力推進從傳統制造向智能制造的轉型。

上海電氣旗下海立集團的智能制造項目列入了國家智能制造專項,旨在突破空調壓縮機智能柔性裝配工藝關鍵技術,打造國內首創的空調壓縮機智能柔性生產線,形成具有規模化生產能力的空調壓縮機示范基地,改變空調壓縮機的傳統生產模式,滿足上海制造行業轉型發展的需求。項目分三部分實施:① 調整現有生產線布局,實現機器人智能柔性化壓縮機裝配模式;② 配合裝配線智能化改造,對現有的壓縮機手工裝配專用機具進行升級更新;③ 提升生產線的信息化、數字化管理水平。海立空調壓縮機鈑金自動化生產線如圖2所示。

上海電氣旗下三菱電梯在研發方面已經實現設計仿真工藝的數字化,在生產方面通過制造執行系統打通生產設備的連接。經過多年的發展,三菱電梯建立了適用對象包括電梯轎廂壁、轎門、廳門在內的整套電梯智能化制造單元,由后門板四角點焊及搬運機器人、電梯下梁框架焊接及搬運機器人、厚板折彎機器人工作站、桁架機器人焊接工作站、曳引輪鉆孔自動上下料工作站、安全鉗下梁弧焊機器人工作站、電梯曳引機立臥兩用加工中心、臥式加工中心柔性制造系統、電梯電氣控制用印板制造車間等組成。三菱電梯焊接及搬運機器人如圖3所示。

圖2 海立空調壓縮機鈑金自動化生產線

上海電站設備有限公司在臨港建立了數字化工廠,主要生產大型電站主機設備,是上海電氣與西門子合資的企業,也是上海電氣8+1世界級工廠建設的企業之一。作為工業和信息化部兩化融合的示范基地,臨港數字化工廠從成立之初就采用國際化管理理念和先進加工設備,以數字化手段、精益化生產、精細化管理為指引,向世界級企業的目標穩步前進。臨港數字化工廠的信息系統如圖4所示。

圖3 三菱電梯焊接及搬運機器人

圖4 臨港數字化工廠信息系統

上海發電機廠承擔的大型汽輪發電機智能工廠項目被列入工業和信息化部的智能制造試點示范專項,這一項目聚焦三大板塊、十大技術攻關,包括關鍵工藝智能化、智能檢測技術開發、機器人崗位替代等。目前,十大技術攻關進展順利,其中,定子鐵心自動疊裝系統如圖5所示,主要包括工業機器人、機器人控制器、手爪系統、疊裝工作臺、堆料小車、廢料堆放臺、安全圍欄等。未來,隨著上海發電機廠更多新產品的推出和產能的進一步擴大,工廠內將會安裝更多的自動疊裝系統來滿足生產需求。

圖5 定子鐵心自動疊裝系統

4 發展智能制造的新模式與新機制

上海電氣作為上海制造品牌的代言人,致力于以智能制造為特征的戰略新興產業。上海電氣內部豐富的工業門類為自動化產業的能力積累和提升創造了先天優勢,以高質量的制造產業為用戶創造更多的經濟效益和更大的全生命周期價值。2018年,上海電氣發布了集團智能制造三年行動計劃,制定了示范帶動應用、應用帶動集成、集成帶動裝備的路線圖,聚焦智能工廠、智能運維、工業互聯網三大應用場景,形成對外輸出能力。目前,上海電氣在長三角地區推進智能制造業務,取得了良好效果。

4.1 建立新組織架構

自動化集團作為上海電氣發展智能制造業務的核心產業板塊,以產品為基礎,以技術集成為方向,以提供系統解決方案為商業模式,重點打造智能交通、航空航天、新能源、3C電子、汽車零部件、汽車動力總成、白色家電等領域的智能制造整體解決方案。根據上海電氣智能制造業務整體布局和轉型發展需要,2019年,自動化集團建立了新的組織架構。第一,組建成立了上海電氣集團自動化工程有限公司,作為上海電氣智能制造業務的重要承接平臺和實施主體,聯合上海電氣內部與智能制造相關的兄弟企業,為上海電氣外部用戶的自動化、數字化、智能化升級提供更加完整的智能企業解決方案。第二,上海機床廠、上海沃迪智能裝備公司劃轉至上海電氣自動化集團管理,以進一步推進上海電氣智能制造領域資源整合,加快提升系統集成能力。其中,上海機床廠在非標專機設備方面具有十分豐富的經驗,上海沃迪智能裝備公司專注于食品果蔬加工智能裝備和工業機器人的研發與制造。第三,收購昂華(上海)自動化工程股份有限公司,這是一家專注于提供工廠自動化解決方案的高新技術企業,以汽車動力總成自動化生產系統集成業務起家,目前已成為新能源動力電池、電控、電機系統,以及碳纖維車身部件國內領先的自動化生產系統集成企業。昂華的加入,將進一步擴大上海電氣智能制造的業務范圍。

4.2 明確新發展線路圖

根據上海電氣制定的集團智能制造三年行動計劃,以及以示范帶動應用、應用帶動集成、集成帶動裝備的路線圖,自動化集團確定了三個階段推進的計劃。第一階段為2018年至2019年,為示范應用階段,選擇典型場景試點,集各方優勢能力,打造示范項目,并進行推廣應用,將核心經驗能力模塊化,打造核心團隊。第二階段為2019年至2020年,為集成帶動階段,并購合適集成商,形成對外輸出智能制造解決方案的能力,并通過集成,拓展市場渠道,帶動智能裝備的銷售。第三階段為2020年至2022年,為生態打造階段,以集成和裝備為基礎,形成工業互聯網生態,形成創新鏈、產業鏈、價值鏈的良性互動。

4.3 形成新核心能力

自動化集團的整體定位是國內領先的自動化設備及智能制造系統解決方案提供商,通過聯合上海電氣內外部優質資源,建設若干個高端智能制造示范項目,提升整體業務水平,形成對外輸出能力,為上海電氣智能制造業務提供項目承接、產線集成、總體方案制定,形成航空裝配、新能源、食品加工、3C電子、汽車零部件、汽車動力總成、白色家電等領域的智能制造整體解決方案。

4.4 突破卡脖子技術

上海電氣全資收購的德國寶爾捷公司在航空裝備領域擁有先進的裝備產品技術和系統集成技術,與中國市場對接將產生良好的溢出效應,并在一些卡脖子技術方面形成突破。定位器是飛機裝配生產線中的核心裝備,實現數字化定位器的國產化,制訂本地化制造、本地化設計和本地化研發的分步實施計劃,結合C929客機項目逐步推進定位器的本地化設計與制造工作。與寶爾捷合作開發復合材料三維自動鋪絲機,實現復合材料裝備技術的國產化,拓展自動鋪絲機在航空航天、汽車等領域的應用。引進寶爾捷全球領先的鉆鉚裝備、高精度高剛度機器人等技術與產品,通過消化吸收,突破原有的技術瓶頸。

5 結束語

裝備制造業是制造業的核心和支柱,高度發達的裝備制造業是實現工業智能化的必要條件,也是一個國家技術水平和綜合國力的集中體現。以智能制造帶動裝備制造業智能化升級,再以裝備制造業智能改造推動智能制造在全行業普及,可以更好地實現制造強國夢。當前,上海電氣正處在重要期、關鍵期、轉折期,只有敢于去打破思維定勢,敢于積極采取行動,才能在新一輪工業革命的浪潮中有機會抓住機遇,打造出屬于上海電氣的工業智能,實現戰略跨越,完成三步走的戰略目標。在實施智能制造的過程中,上海電氣正在運用各種先進制造理念和手段持續改進,同時也不斷為中國制造注入各種先進元素。