变压器制造企业智能化制造现状及发展策略研究.pdf

2023.7 下 EPEM 249电力营销Electric Power Marketing变压器制造企业智能化制造现状及发展策略研究保定天威保变电气股份有限公司 王彦昌摘要：随着社会经济的不断发展，对电力的需求日益增长，输变电系统中的主要设备电力变压器迎来了更大的机遇和挑战，智能化电网建设势在必行。并且，作为输变电核心产品的变压器迎来了智能化制造的黄金时期，信息技术的快速发展为变压器制造企业的智能化发展提供了坚实的基础。变压器制造企业如何在企业现状下实现制造的智能化转型，是摆在每个企业面前亟待解决的问题。关键词：智能制造；数字化；可视化；PLM；MES1 研究背景电力是关系到社会发展和国计民生的基础产业，变压器作为电力系统的重要组成部分，在电力发展的各个阶段都发挥着至关重要的作用。随着智能电网建设和“一带一路”的不断推进，输变电企业的生存和发展环境发生了重大的变化，迫切需要企业加快创新发展步伐，不断转变传统生产模式，实现智能化高质量发展，构建竞争新优势1-2。推进变压器制造企业的数字化设计水平、制造装备智能化升级、优化工艺流程，实现精益化生产、可视化管理以及质量控制与追溯，全面推进制造企业全过程、全流程的智能化升级换代是变压器制造企业顺应时代发展所必须进行的。2 电力行业设备制造现状变压器制造大多单件小批量生产，需要根据不同用户的需求和当地电网的条件进行也有针对性的设计和生产。主要表现为单件、小批量生产和多品种，属于离散型制造企业。变压器产品生产自动化水平偏低，产品的质量大多是通过人工控制，一定程度上依赖于工人的技术水平，而且产品的工艺过程也经常出现变更3。目前，随着国家电网改造的不断推进，一些变压器制造企业都对企业内部的各个环节进行了信息化升级，不但包括设计、生产和制造部门，也包括管理和财务等系统，一些企业甚至搭建了数字化服务平台和资源管理平台，有效提高了企业的自动化生产水平。但是距离先进的制造水平依然存在一定的差距，在产品研发、质量控制和服务等方面还不能有效满足市场和客户对产品的需求，市场竞争力不足。主要表现为：首先，虽然已经有一些企业初步应用了企业资源计划管理平台，但是由于对平台的不熟悉或是受传统生产工艺的影响，导致其对生产制造全过程的管控能力较为薄弱，无法准确实时掌握生产制造现场实际状况，有效控制物料的进场时间，导致交货期核算不准，增加生产压力。其次，管理层和一线工人之间缺乏有效的沟通，车间管理层和公司管理人员不能实时、透明的了解生产的实际情况，不能进行及时、有效的修正，无法对产品质量检测数据、生产过程以及不同设备运行参数建立有效的追溯。最后，制造生产的各个环节无法有效衔接，数据分析不到位，导致上一流程的数据无法为下一流程提供依据和数据支撑，也无法为公司高层提供运营、生产、市场等的决策数据。3 电力行业输变电制造企业智能化建设的主要内容和方案3.1 电力变压器制造企业智能化建设的主要内容250 EPEM 2023.7 下电力营销Electric Power Marketing3.1.1智能化系统建设主要模块变压器制造企业主要建设企业资源计划管理平台（ERP）、产品全生命周期管理平台（PLM）、数字化车间制造管理平台（MES）、一体化融合管理平台，以及 IT 基础设施支持平台。各系统平台主要模块（子系统）包括：一是企业资源计划管理平台（ERP）。主要包括项目管理子系统、工程数据管理子系统、物料基础数据系统、供应链管理系统、客户管理系统、销售管理子系统、生产管理子系统、采购管理子系统、成本管理子系统、质量管理子系统、仓储管理子系统、存货核算子系统等模块。二是产品全生命周期管理平台（PLM）。主要进行平台功能模块完善、既有软件系统扩展及补充、产品数据管理流程搭建、智慧运维服务平台搭建，以及三维工程化应用推广等。三是数字化车间制造管理平台（MES）。制造资源管理、质量管理、生产计划管理、仓库管理、生产协调管理、生产准备管理车间生产监控等。并将 MES 系统与 ERP 系统和 PLM 系统进行集成。四是建立一体化融合管理平台。主要包括：主数据管理 MDM、企业服务总线、企业门户及身份认证管理，以及大数据决策支持管理平台（BI）。五是建立 IT 基础设施支撑平台。主要包括：增加数据中心硬件设施；建设车间基础网络；车间工位终端设施；车间可视化监控。3.1.2智能厂房建设变压器制造一般以生产设备和试验设备升级改造为智能化改造的核心，同时以产品研发、生产制造、运营管理三大流程进行全过程智能化管控，在现有设备的基础上，新增高性能、高效率、智能化控制的工艺设备，从而打造智能化油箱厂房、智能化线圈厂房、智能化铁心厂房、智能化绝缘厂房、智能化总装厂房；将不同的厂房进行数字化控制，以 ERP、PLM、MES 三大系统为核心智能制造信息化体系，将变压器制造企业的不同厂房融合到统一的管理平台，实现整个企业的智能化制造。变压器制造企业根据其制造工艺的不同，可以选择性地建设智能制造厂房，以满足变压器智能化制造为目的，一般而言包括五大智能制造厂房：智能油箱厂房、智能绝缘厂房、智能线圈厂房、智能铁心厂房和智能总装厂房。3.1.3智能检测中心建设变压器制造企业的智能化制造升级换代，离不开变压器试验智能测控系统的建设，需要对试验设备进行升级更新与数字化改造，并对传统试验检测设备进行智能化改造，建成数字化、智能化的智能检测中心。3.1.4智能研发平台（研发中心）建设建设虚实一体化的研发平台（研发中心），建设电磁试验和仿真平台、建设结构试验和仿真平台、建设电力电子试验和仿真平台，建设振动和噪声试验和仿真平台，建设变压器及 GIS 故障检测平台以及电磁兼容实验室等，打造一体化、智能化的变压器产品研发平台。3.1.5智慧能源系统建设为了更好地实现对制造企业用水、用电、用气等能源供应系统进行合理分配和更好管理，需要对变压器能源系统进行智能化升级换代，实现对制造企业水、电、气各类能源消耗精细化管理，实现节能增效。3.2 变压器制造其企业智能化建设的主要方案3.2.1总体设计原则在充分考虑公司现有技术优势和数字化水平的基础上，广泛选购和采用国内外先进数字化制造和试验设备、物流设备、检测设备，建设智能化柔性生产线；将先进的工业互联网技术、数字化技术、物联网技术、智能传感技术和计算机传输技术应用到智能化信息平台中；打造变压器智能制造生产线，促进变压器制造企业向全面智能制造转型发展，更快实现制造企业的升级换代和智能化发展。在变压器制造企业中引进 PDM 系统和 ERP 系统，部署 MES 系统等智能信息化系统，或是对于不满足智能化需要的 PDM 系统、ERP 系统、MES系统进行全面升级，加强对车间流程的数字化管控，建立数据收集的途径，实现数据收集、分析和再利用的良性循环。将企业在生产过程中的积累的丰富经验转化为可视化的数字化知识库，实现经验和知识的不断传递和完善扩充。3.2.2建设方案以 ERP、PLM、MES 三大系统为核心，按照建设一体化平台思路构建整个信息化体系，为公司智能制造体系提供基础支撑。ERP、PLM、MES三大系统分别对公司运营管理、产品研发、生产制造三大流程进行全过程管控，将客户关系管理模块（CRM）、供应链管理模块（SCM）、作业计划排程（APS）、全面质量管理系统（QMS）等功能需求较单一的系统以功能模块的形式集成进 ERP 或 MES2023.7 下 EPEM 251电力营销Electric Power Marketing系统，减少系统间数据交换量，打通核心系统的数据接口，在企业内部实现畅通快速的数据交换和共享。如图1所示为信息化平台构架图。4 输变电产业变压器制造企业的智能化策略4.1 建立健全智能化制造的生产管理一体化平台在变压器制造企业的智能化制造升级换代过程中，要建立健全智能化制造的生产管理一体化数字化平台，将企业的生产数据和管理数据整合到统一的管理平台中，根据部门的工作需要设定不同的访问权限，以实现全面智能化生产和管理为最终目标。在对企业现状进行充分研究的基础上，以科技创新为支撑，通过对生产设备和试验设备的数字化改造，实现变压器生产过程中各关键工序和关键部件的智能化制造。建设以 PLM 为核心的设计研发协同发展平台、以 MES 为核心的智能制造管理平台、以 ERP 为核心的数字化运营管理平台、以 OA 工作流为核心的协同办公平台，实现变压器产品全过程的数字化，进而实现企业降本、增效和转型升级，有效提高输变电产品设备制造企业的核心竞争力并实现可持续发展。4.2 依托制造企业的关键技术引进智能化生产和制造技术变压器制造企业在长期的生产和制造过程中都积累了大量的经验和数据，通过变压器制造企业几代人的不懈努力和奋斗，形成了企业自身的关键技术和核心竞争力，对于变压器企业主要是输变电设备的电、磁、热、力、声等的技术研究，智能化制造的引进和升级换代需要企业摒弃旧的生产技术和管理理念，但是核心技术和关键技术是企业赖以生存的根本。因此，企业的智能化制造技术的引进和发展，需要依托变压器企业的关键技术和核心竞争力，通过数字化技术和智能化生产的大力发展，更有利于企业发展其关键技术和核心竞争力，为企业的未来发展奠定坚实的基础。4.3 加强制造企业的信息系统管理以市场和客户的需求为出发点，积极应对激烈的国内外市场竞争，适应快速变化的市场需求，满足客户日益提高的技术与质量要求，一直是企业生存的重中之重。智能化制造企业通过综合运用数字化设计、柔性化生产、智能化物流、质量过程控制等数字化控制手段和信息技术等先进技术，实现了变压器制造企业的智能化制造新的生产模式，可在提高变压器生产效率和质量的同时，缩短产品的开发和制造周期，有效减少能源和材料消耗，降低生产成本，提高企业的综合竞争能力和客户的满意度。智能化制造以提升企业的智能制造水平为目标，在满足生产能力的同时，提升劳动生产效率、产品质量和能效，降低经营成本，完善质量控制体系。通过增加安全可控的先进生产设备和试验检测设备，以及采用安全可控的数字化管控系统，实现产品质量的可追溯性、生产物料与工具的准时准点配送、增（下转282页）图1 信息化平台构架图282 EPEM 2023.7 下电力装备Electric Equipment综上所述，新型弯扭叶片旋转煤粉分离器的动叶安装角度对其运行特性影响较大，经过对比分析，综合分离效率在=20时达到最大值，随后逐渐下降，所以选择20为新型分离器的动叶安装角度较为合适；新型分离器在=20时的经济性和稳定性最好，与传统的直叶片旋转煤粉分离器相比，其出口煤粉细度降低了48.4%，大颗粒煤粉的减少，有助于减少飞灰含碳量及 NOx 等污染物的生成；新型弯扭叶片旋转煤粉分离器与传统的直叶片旋转煤粉分离器相比，内部流场分布更加均匀，静叶区回流减少，降低了煤粉对分离器内部的磨损，延长了分离器的使用寿命，而且新型分离器的流通阻力更小，出口煤粉细度更低，是一种新型高效煤粉分离器的研究方向。参考文献1闫顺林,魏杰儒,等.新型弯扭动叶旋转煤粉分离器分离性能的冷态数值研究J.动力工程学报,2012,1.2朱彤,野崎勉,等.旋转型分离器流场中粒子运动的数值解析 J.化学工程,2007,8.3肖杰,邹锡南.旋转式粗粉分离器细度调节特性的实验研究 J.中国电机工程学报,2002,9.4朱宪然,赵振宁,等.中速磨煤机的石子煤特性研究 J.中国电机工程学报,2010,23.5 刘志勇.粗粉分离器的数值模拟研究与实验验证D.华中科技大学能源与动力工程学院,2006.（上接239页）维度的洞察分析，尽早安排合理的资金日排程时间，避免大型节假日不能付款导致的逾期结算事件发生。4 结论本文将 BN 理论应用于电力物资采购合同逾期结算风险管理研究中，结合 FTA 分析方法，建立了电力物资采购合同逾期结算 BN 风险模型；基于 BN风险模型，通过正向推理得到了电力物资采购合同款项的逾期结算风险发生概率；通过反向推理找到了影响电力物资采购合同按期支付的薄弱环节；最后结合研究成果，给出了有效防范电力物资采购合同逾期结算风险的建议和