東方電氣中央研究院：智能制造示范由“點”及“面”

周禮

為進一步推進科研創(chuàng)新、成果轉化及人才隊伍建設，2007年，中國東方電氣集團有限公司（以下簡稱：東方電氣）成立中央研究院，作為東方電氣頂層研發(fā)平臺、技術創(chuàng)新中心、科技成果孵化中心和科技人才高地，承擔智能制造數(shù)字化轉型升級研發(fā)與推進實施工作。

根據(jù)東方電氣數(shù)據(jù)，中央研究院2020年科研項目完成率超過考核目標7個百分點，在創(chuàng)新及應用領域發(fā)展迅速。截至目前，中央研究院在電力裝備、軌道交通、煤炭機械等行業(yè)推出一系列智能工廠整體解決方案，打造了一批行業(yè)首創(chuàng)的數(shù)字化車間和智能工廠。2019年，汽輪機葉片智能工廠解決方案獲評“2019中國智能制造十大實施案例”，2020年獲得“2020年智能制造系統(tǒng)解決方案供應商”稱號，與客戶簽訂的合同完成全部技術指標，并參與6項智能制造國家標準的制定，形成企業(yè)標準草案和可復制推廣方案。

“當前中央研究院已經(jīng)具備從智能制造生產(chǎn)裝備到智能技術的設計、研發(fā)、攻關、實施以及服務能力。”據(jù)東方電氣相關負責人介紹，按照東方電氣產(chǎn)業(yè)布局，面向國家戰(zhàn)略需求，緊跟新能源、新材料、新技術前沿發(fā)展趨勢，中央研究院將立足“自主創(chuàng)新為主、產(chǎn)學研用協(xié)同”的開發(fā)創(chuàng)新體系，加速推進能源領域智能產(chǎn)品、智慧生產(chǎn)、智能服務、智慧管理創(chuàng)新步伐，進一步支撐東方電氣由提供裝備向提供整體解決方案轉型。

智造“樣板間”

以發(fā)電裝備的智能制造為例，發(fā)電裝備核心零部件的制造工藝復雜、工藝路線長、制造周期長，具有典型多品種、小批量、單件定制化的生產(chǎn)特點，隨著發(fā)電裝備行業(yè)的高速發(fā)展，通過數(shù)字化、信息化、智能化手段來提高產(chǎn)品質量、縮短升級周期、降低成本和提高生產(chǎn)效率已迫在眉睫。

依托在大型清潔高效發(fā)電設備制造領域深耕多年優(yōu)勢，中央研究院打造了一套發(fā)電裝備數(shù)字化車間的系統(tǒng)解決方案，入選工信部“2020年智能制造系統(tǒng)解決方案供應商”。

方案基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等技術，實現(xiàn)了發(fā)電設備核心零部件等產(chǎn)品設計工藝數(shù)字化、生產(chǎn)制造自動化、管理數(shù)字化。在研發(fā)設計方面，實現(xiàn)大功率海上風力發(fā)電機組關鍵技術及綜合實時數(shù)字仿真平臺技術、基于TEKLA的鍋爐鋼結構快速建模和出圖的二次開發(fā)技術等突破，進一步縮短設計周期，提高設計質量；制造能力提升方面，突破了生產(chǎn)線自動化上下料設備研發(fā)、加工質量監(jiān)測設備研發(fā)等核心技術，為電力裝備智能制造企業(yè)和供應鏈企業(yè)提供了智能技術賦能；服務能力提升方面則打造了首批在電力裝備行業(yè)開拓的制造服務化示范應用工程，探索電力裝備遠程化運維與服務新模式。

應用這一解決方案，東方電氣的核心子企業(yè)東方電機、東方風電等打造了一批智能制造數(shù)字化車間。其中東方電機打造的“大型清潔高效發(fā)電裝備智能制造數(shù)字化車間”實現(xiàn)生產(chǎn)效率提高48%，運營成本降低31.9%，產(chǎn)品研制周期縮短30.7%，產(chǎn)品不良品率降低20%，能源利用率提高57.3%。在東方風電投入生產(chǎn)使用的變槳軸承螺栓緊固自動化系統(tǒng)，在風機裝配的輪轂變槳軸承緊固過程中實現(xiàn)陸上機組效率提高30%，緊固工時降低70%，實現(xiàn)海上機組效率提高65%，緊固工時降低85%，產(chǎn)品不合格率均為0，成為行業(yè)智能制造數(shù)字化車間建設的示范引領工程，并進一步實現(xiàn)了可應用可復制可推廣，其相關技術在電力裝備全產(chǎn)業(yè)鏈如核電退役處置裝備、刀具加工行業(yè)進行了示范應用。

打造以數(shù)據(jù)驅動為核心的新模式

圍繞國家能源結構轉型、集團“綠色低碳轉型”“數(shù)字化轉型”需求，在加快推進智能制造技術與服務、儲能、智慧電廠及綜合智慧能源、新材料領域創(chuàng)新研究及成果孵化的同時，中央研究院認為數(shù)據(jù)這一要素的利用影響著企業(yè)數(shù)字化的成效。

當前高端裝備制造業(yè)屬于典型的離散制造，處于大量手工操作與數(shù)字化并存的狀態(tài)，數(shù)字化尚未貫穿生產(chǎn)全流程、各環(huán)節(jié)，未實現(xiàn)工位、產(chǎn)線、車間、工廠的點線面結合。同時數(shù)據(jù)標準不同，缺乏共享基礎，導致數(shù)據(jù)多頭管理，數(shù)據(jù)質量不高，難以支撐企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營決策。

為激活數(shù)據(jù)要素潛能，中央研究院將制造過程與5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術深度融合，通過改進工藝、固化數(shù)字模型、打通數(shù)據(jù)隧道、理順“數(shù)、業(yè)、物”同步并跑的方式，提高數(shù)字化車間的整體效率，推動建成了離散制造行業(yè)首個發(fā)電機定子沖片無人化車間。

7月8日，東方電機定子沖片“無人車間”建成投產(chǎn)，其生產(chǎn)過程集成先進的數(shù)采系統(tǒng)、工控系統(tǒng)和制造運營管理系統(tǒng)，可將生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行存儲、分析、轉化，再服務于生產(chǎn)，形成了以數(shù)據(jù)驅動為核心的管理新模式，實現(xiàn)了由“人機生產(chǎn)制造”向“智能生產(chǎn)制造”的轉變。車間穩(wěn)定運行后，發(fā)電機定子沖片人均產(chǎn)出可提升620%，能源利用率提高56.6%，勞動強度降低90%以上。東方電機自主研制的白鶴灘全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組，由數(shù)字化車間制造，創(chuàng)造了四個“一百”實現(xiàn)了五項“重大突破”，引領世界巨型水電機組進入“零配重”和擺度“個位數(shù)時代”，助力其實現(xiàn)了從精品到極品的跨越。