前言

　　智能制造是我國加快建設制造強國的主攻方向，是上?！笆奈濉逼陂g強化高端產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)，推動本市制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要路徑，是城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。智能工廠是推動智能制造的切入點和突破口，是智能制造能級和核心競爭力的重要體現(xiàn)，是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要載體。

　　2020年9月，市經(jīng)濟信息化委等6部門聯(lián)合發(fā)布《上海市建設100+智能工廠專項行動方案(2020-2022年)》(以下簡稱《行動方案》)，計劃三年推動建設100家智能工廠，打造10家標桿性智能工廠，培育10家年營業(yè)收入超過10億元(1-2家超過100億元)具備行業(yè)一流水平的智能制造系統(tǒng)集成商，搭建10個垂直行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，即“10030”工程。

　　2020年12月，市經(jīng)濟信息化認定授牌了首批20家上海市智能工廠，主要聚焦在汽車、電子信息、高端裝備、航空航天、生物醫(yī)藥、綠色化工和新材料、快消品和節(jié)能環(huán)保等7個行業(yè)領(lǐng)域。為了總結(jié)和分享智能工廠建設經(jīng)驗，遵循“樹典型、強引導、立標桿”的原則，我們將分領(lǐng)域、分批次對20家首批上海市智能工廠從項目情況、項目亮點及項目成效等方面進行逐一介紹。

　　一、上海電氣電站設備有限公司上海發(fā)電機廠大型汽輪發(fā)電機智能工廠

　　1、項目簡介

　　上海電氣電站設備有限公司上海發(fā)電機廠大型汽輪發(fā)電機智能工廠(以下簡稱“上發(fā)廠”)位于上海閔行，是上海電氣首個開展智能化建設的離散型制造工廠，國內(nèi)首次開展電力裝備領(lǐng)域智能制造新模式研究。工廠依托國家工信部2015年首批智能制造專項項目開展智能工廠建設，2019年3月驗收通過并正式運營。工廠集數(shù)字化設計、智能制造和智能服務為一體，通過18個課題42個子項的深入研究，具備了離散型制造智能化應用的能力，形成智能化技術(shù)，提升了產(chǎn)品開發(fā)和制造效率，降低了工藝分散性、提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人工工時和制造成本，使產(chǎn)品和服務更具競爭力。

　　2、項目亮點

　　上發(fā)廠離散型智能工廠建設以智能制造專項為載體，通過設計數(shù)字化、制造和服務智能化，逐步實現(xiàn)大型汽輪發(fā)電機制造的智能化轉(zhuǎn)型。

　　(1)數(shù)字化設計：全流程數(shù)字化應用助力效率提升。

　　上發(fā)廠離散型智能工廠采用基于模型設計的數(shù)字化技術(shù)，打造全三維工作環(huán)境，創(chuàng)建數(shù)字化樣機。以三維模型為基礎(chǔ)，電磁、通風、機械等計算分析實現(xiàn)在線協(xié)同。關(guān)鍵零部件以系列化、模塊化、標準化、數(shù)字化設計為基礎(chǔ)，實施工藝路徑規(guī)劃、三維工藝仿真，文件電子化等，實現(xiàn)新產(chǎn)品設計開發(fā)全面數(shù)字化，開發(fā)效率和質(zhì)量大幅提高。通過數(shù)字化設計，集中開發(fā)了世界首創(chuàng)的300MVar雙水內(nèi)冷調(diào)相機、1200MW級水氫氫發(fā)電機等新產(chǎn)品。

　　(2)智能制造：先進智能裝備打破制造瓶頸。

　　工廠針對工藝流程中的制造瓶頸，重點研究了3類9項智能設備。如：轉(zhuǎn)子槽加工刀具智能檢測系統(tǒng)等5項課題針對關(guān)鍵工序，采用自動化設備進行升級;端部形狀測量等2項課題應用激光掃描等先進測量技術(shù);機器人焊接等2項課題采用先進機器人替代手工作業(yè)。轉(zhuǎn)子線圈銅排自動生產(chǎn)線為世界首創(chuàng)，定子鐵心自動生產(chǎn)線和定子線圈端部自動彎形設備等5項課題達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。

　　(3)智能服務：在線監(jiān)測實現(xiàn)遠程診斷和無人值守。

　　工廠打造了發(fā)電機遠程監(jiān)測與診斷平臺，可實時采集和回傳發(fā)電機運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，通過平臺知識模型診斷，綜合專家評估，實現(xiàn)發(fā)電機遠程監(jiān)測。平臺可實現(xiàn)全三維、全景仿真主機、油水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及周圍環(huán)境，動態(tài)融合展示設備與環(huán)境的所有傳感數(shù)據(jù)，遠程監(jiān)測與診斷平臺的實施實現(xiàn)了電廠無人值守的目標。

　　3、項目成效

　　智能工廠專項延續(xù)和深化了上發(fā)廠智能化建設，通過對設計、工藝、制造、物流進行全流程分析評估，對產(chǎn)品開發(fā)、核心零部件加工制造、產(chǎn)品服務等重點領(lǐng)域立項攻關(guān)，解決核心技術(shù)難題，突破瓶頸，縮短研發(fā)制造周期、提升效率、提高質(zhì)量，降低成本。

　　在數(shù)字化設計方面，基于模型的設計開發(fā)，實現(xiàn)多專業(yè)、全三維的在線協(xié)同，模塊化設計實現(xiàn)數(shù)據(jù)重用，三維工藝仿真實現(xiàn)虛擬裝配、制造人因工程，數(shù)字化模型實現(xiàn)檢修過程仿真，提高設計開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期。

　　在智能制造方面，打通了研發(fā)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)制造系統(tǒng)之間的瓶頸，通過MBOM(制造物料清單)優(yōu)化，在產(chǎn)品設計、制造中全面應用BOM結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)管理信息化水平;通過智能裝備開發(fā)和應用，大幅提升了生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)子線圈銅排流水線配置了輸送機、高速銑床、視覺檢測等設備，從工廠MES系統(tǒng)中獲取訂單信息，自動調(diào)度、加工和檢測，實現(xiàn)了無人化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量可靠性高，生產(chǎn)效率提高25%以上。定子鐵心柔性生產(chǎn)平臺包括智能立體堆料庫、激光導航AGV、自動傳輸線系統(tǒng)及沖片自動疊裝機器人系統(tǒng)，四個模塊間無縫對接和協(xié)同工作，實現(xiàn)了定子鐵心段智能柔性生產(chǎn)。

　　在智能服務方面，遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)為客戶提供現(xiàn)場集成、離線診斷和遠程監(jiān)測服務，提高機組運行安全性和經(jīng)濟性。通過自主開發(fā)膛內(nèi)檢測機器人，集成了膛內(nèi)可視化檢測、定子鐵心絕緣檢測和定子槽楔緊度檢測，可實現(xiàn)不抽轉(zhuǎn)子，評估發(fā)電機健康狀態(tài)，可縮短檢修周期20天以上，風險小、成本低。

　　智能工廠建設實際投資額近7000萬，涉及領(lǐng)域范圍廣，多學科深度交叉。建設成果顯著，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品不良品率降低31%，工廠運營成本降低25%，生產(chǎn)效率提升21%，能源利用率提高9%。

　　經(jīng)中科院上?？萍疾樵冏稍冎行恼J定，上發(fā)廠離散型智能工廠項目具有新穎性、綜合技術(shù)達到國際先進水平。智能工廠解決方案推進了智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程，為先進制造技術(shù)提供關(guān)鍵技術(shù)支持，對離散型制造企業(yè)具有顯著示范作用。

　　二、上海外高橋造船有限公司薄板智能工廠

　　1、項目簡介

　　上海外高橋造船有限公司智能薄板生產(chǎn)車間位于上海浦東新區(qū)，2020年5月正式投產(chǎn)，是中國船舶集團首個專為大型豪華郵輪平面薄板分段生產(chǎn)而全新建造的車間。薄板生產(chǎn)車間配置多條先進生產(chǎn)線，實現(xiàn)激光焊接、機器人焊接等國際先進技術(shù)首次在船舶制造領(lǐng)域工程化應用，是中國造船業(yè)第一個技術(shù)先進、智能高端的智能薄板生產(chǎn)車間。

　　2、項目亮點

　　上海外高橋造船智能制造以智能薄板生產(chǎn)車間項目為載體，通過各智能設備建設、工業(yè)生產(chǎn)元素數(shù)字化互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)驅(qū)動智能決策，逐步實現(xiàn)制造的智能化轉(zhuǎn)型。

　　(1)智能裝備：多項先進技術(shù)在船舶制造領(lǐng)域工程化應用助力車間提質(zhì)增效。

　　薄板車間片段線首次采用國際最先進大功率激光復合焊工藝，可以有效控制薄板拼版變形和分段精度，主要應用于拼板焊接工位和激光縱骨角焊工位。薄板車間分段線首次將機器人焊接技術(shù)應用到船舶中組立生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)平角焊、立角焊、仰角焊、對接焊等多種形式焊接，大幅提升薄板平面分段建造過程中的自動化焊接覆蓋率，有效控制焊縫質(zhì)量。與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，薄板車間大量配備自動化裝備，以流水線的方式組織生產(chǎn)，是生產(chǎn)過程更加連續(xù)，大幅提高了薄板分段的制作效率。

　　(2)工業(yè)元素數(shù)字協(xié)同：工業(yè)互聯(lián)助力生產(chǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)模型驅(qū)動分段生產(chǎn)。

　　智能薄板生產(chǎn)車間通過搭建工業(yè)互聯(lián)平臺，提供自動化設備數(shù)據(jù)采集及分析的統(tǒng)一解決方案，幫助車間實現(xiàn)95%以上的工業(yè)設備互聯(lián)，對切割、焊接、運輸、預處理等重要工序進行全過程數(shù)據(jù)采集和分析，實現(xiàn)對各關(guān)鍵工位生產(chǎn)進度、設備健康狀態(tài)、工藝參數(shù)、中間產(chǎn)品質(zhì)量精度等的全面監(jiān)控。在海量數(shù)據(jù)驅(qū)動下，薄板車間實現(xiàn)了流水線各管理對象間的互聯(lián)互通，減少生產(chǎn)過程中的人為介入，助力車間智能自動化運轉(zhuǎn)。

　　(3)智能生產(chǎn)管理：實時掌控生產(chǎn)執(zhí)行狀態(tài)。

　　智能薄板車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)，是國內(nèi)船舶行業(yè)首套工程化應用的制造執(zhí)行系統(tǒng)。該系統(tǒng)與設計系統(tǒng)充分集成，實現(xiàn)了設計、生產(chǎn)、管理的一體化;結(jié)合歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，形成薄板車間專屬的自動化排程規(guī)則，實現(xiàn)從分段計劃到工序計劃的自動分解，使計劃真正下沉到工位，細化到分鐘;結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)，各工序完成進度能夠?qū)崟r自動反饋，輔助管理者進行快速、高效、柔性決策。

　　(4)智慧物流管理：面向物流過程全要素的物流管理方案。

　　大型郵輪結(jié)構(gòu)復雜，涉及到的零件數(shù)目龐大。智能薄板生產(chǎn)車間年度有超過25萬個零件需要在各個工位上陸續(xù)進行生產(chǎn)和流轉(zhuǎn)配送。通過零部件物流系統(tǒng)，生產(chǎn)管理員可以對各個零部件及其所在的托盤進行實時跟蹤，明確其所在的階段狀態(tài)和擺放位置，降低由于零件丟失導致的零件重制的額外材料成本以及工時成本，大幅提升分段零部件配齊完整性。車間同時實施生產(chǎn)車輛智慧調(diào)度系統(tǒng)，通過派單、搶單等多種創(chuàng)新模式，調(diào)動運輸車輛司機積極性，提升車間內(nèi)外部物資配送效率。

　　(5)新興技術(shù)探索：5G網(wǎng)絡助力車間實現(xiàn)虛實融合。

　　公司通過在車間中搭建了5G基站和邊緣計算服務器等硬件設備，使5G網(wǎng)絡全面覆蓋智能薄板生產(chǎn)車間。5G網(wǎng)絡高速度、低時延、廣連接的特性，使增強現(xiàn)實技術(shù)、機器視覺技術(shù)等在車間實際生產(chǎn)中應用成為可能。

　　3、項目成效

　　在智能薄板生產(chǎn)車間片段線，借助銑邊拼板自動化設備以及縱骨自動裝焊技術(shù)，實時高效控制縱骨裝配精度、焊接質(zhì)量以及片段變形量，保質(zhì)保量完成片段建造的同時，節(jié)約5個以上的高級焊接工人。在智能薄板生產(chǎn)車間分段線，應用機器人焊接離線編程技術(shù)，實現(xiàn)分段T-Beam焊接工序中全類型焊縫覆蓋，可節(jié)約8個以上的焊接技術(shù)工人。通過在智能薄板生產(chǎn)車間配置智能裝備，極大限度地降低了船舶分段建造過程中對稀缺優(yōu)秀技術(shù)工人的依賴。

　　在工業(yè)元素數(shù)據(jù)協(xié)同方面，借助工業(yè)互聯(lián)平臺，賦能數(shù)據(jù)采集、制造過程監(jiān)控和質(zhì)量控制，更好地優(yōu)化提升生產(chǎn)制造、運營管理的資源配置利用率以及異常事件處理效率，保證郵輪平面薄板分段的連續(xù)節(jié)拍化生產(chǎn)。

　　在智能生產(chǎn)管理方面，智能薄板生產(chǎn)車間制造執(zhí)行系統(tǒng)實時控制車間各產(chǎn)線生產(chǎn)狀態(tài)，輔助管理者智能決策，從而對生產(chǎn)條件的變化做出迅速反應，減少非增值活動，提高車間運營效率，從根源提高管理水平，實現(xiàn)精益生產(chǎn)，縮減無效待機、降低能源損耗，減少庫存，降低成本。

　　在智慧物流管理方面，以全過程物流管控為目標，在零部件物流和車輛智慧調(diào)度系統(tǒng)指導下，實現(xiàn)分段零部件配齊率提升3%，車輛運輸準時率提升3%。

　　在節(jié)能環(huán)保方面，智能薄板生產(chǎn)車間通過余熱回收、有害氣體處理、焊接煙塵收集、設備能源管控等10余項節(jié)能環(huán)保措施，打造上海外高橋造船環(huán)境最優(yōu)車間，不斷向美麗造船的目標邁進。

　　上海外高橋造船有限公司智能薄板生產(chǎn)車間，通過配置先進的智能裝備，結(jié)合5G網(wǎng)絡構(gòu)建輔助車間運營管理的數(shù)字化平臺，最終實現(xiàn)車間整體的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，構(gòu)成執(zhí)行及控制決策的管理閉環(huán)，力爭建設成為船舶行業(yè)智能制造的標桿。公司未來將進一步深化數(shù)字技術(shù)在智能薄板生產(chǎn)車間實際生產(chǎn)中應用，助力國產(chǎn)大型豪華郵輪順利建造。

（轉(zhuǎn)載）