浅析开关设备智能制造新模式_柔性智能制造技术在数字化车间建设中的研究与应用

浅析开关设备智能制造新模式

--柔性智能制造技术在数字化车间建设中的研究与应用

车晓明

特变电工自控设备有限公司

摘要:本文详细介绍了特变电工自控设备有限公司开关柜制造以柔性智能制造技术为核心，通过互联网（Internet）技术、检测技术、质量控制技术（PLM，PDM）和生产管理技术（MES）等技术的高度融合，实现开关设备从订货、设计、加工、装配、检测、运送至发货的完整的数字化制造过程。

关键词：柔性智能制造数字化车间钣金柔性FMS 立体仓库ATS

0 引言

为推进智能制造和绿色制造在“一带一路”战略发挥积极作用，实现中国从制造大国到制造强国的迈进，特变电工自控设备有限公司（以下简称“特变自控”）积极研发以“柔性智能化生产线“为主的成套装备，建立内嵌全生命周期管理信息和生产制造管理信息的模块化单元库，完善与之相适应的PLM、MES与ERP 平台，实现结合互联网手段的用户协同设计，产品模型指导全生命周期和端到端的云知识管理，提升生产效率和产品质量，推进企业技术创新和转型升级，开启中国智能制造模式。

1 装备研制背景

1.1 时代背景

新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。国际金融危机发生后，发达国家纷纷实施“再工业化”战略，重塑制造业的竞争优势；一些发展中国家也在加快谋划，积极参与全球产业再分工，承接产业和资本转移，拓展国际市场空间。同

时随着人口红利的逐渐消失、劳动力成本的上涨，中国制造业面临“双向挤压”的堪忧境地。

为应对这一形势，在“一带一路”战略的顺利推进，《中国制造2025》的实施，已初现端倪的市场竞争倒逼企业转型，显然，对制造企业来说，“智能制造”已是箭在弦上，不得不发。特变自控利用已有的技术基础，研制开发以“柔性智能化生产线“为主的成套装备，通过与用户的不断深入合作，逐步完善技术，填补国内空白，占领行业先机，引领行业发展。

1.2 行业背景

要实现柔性智能数字化生产车间生产管理过程，具有柔性智能制造加工、装配生产的智能数控化设备起到极其重要的作用。截止目前，在国内只有个别的合资高压开关制造企业引进了单一的柔性制造单元，没有实现开关设备生产的设计、工艺、生产管理及制造过程柔性化生产，国内主要的开关设备生产企业仍然处于手工机械式、人工检测半自动化制造生产方式。

在瑞士、德国、意大利、日本等国的开关设备制造企业，对于开关设备制造柔性生产系统、柔性（装配）生产线、柔性加工单元已较为普及。数控机床、加工中心、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)应用日益广泛，计算机集成制造(CIM)将使产品的设计、制造、管理、供销、财务都用计算机统一管理，实现工厂的全盘计算机管理的自动化。同样，在柔性设备制造和技术方面，很多的厂家（美国威德曼、日本村田、意大利萨瓦尼尼等）拥有先进的基于柔性技术准备的研发能力，以及设备的产业化能力。

我国的柔性制造技术发展的相对较晚，实际应用更晚，截止目前，只有柔性制造线(FML)在汽车零件的批量加工中得到了较好的应用。20世纪80年代末90年代初我国的部分机床厂家开始研究制造柔性制造系统FMS，由多台数控机床(加工中心)组成的多拖板、多主轴箱以及带有刀具站的柔性制造系统，可自动完成拖板的任意交换、主轴箱的交换以及通过刀具站自动调用刀具。柔性制造单元在我国最近几年才开始研制，其结构是用一台数控机床(加工中心)配多个拖板并自动完成拖板的任意交换。在国内这种基于柔性自动化技术的输配电设备制造技术和装备的研究还较少，实质性的研究更为缺乏。

对于输配电设备制造企业要采用先进的设备，就必须选用进口设备。可是进口设备价格高、供货周期长、维修困难，尤其是索赔困难：同时采用进口设备，

将导致企业生产成本增加，大批昂贵的进口设备也会给企业资金周转带来不利影响。

目前，国内开关设备生产线大多为刚性生产线，仅个别企业采用柔性生产方式，并且还主要依赖进口。为打破核心装备技术长期被国外垄断的局面，改善国内装备技术落后的现状，特变自控设备有限公司研制开发以“柔性智能化生产线“为主的成套装备，开启装备制造业开关柜行业的智能制造的模式。

2 在特变自控中的应用模式

2.1 特变自控简介

特变电工自控设备有限公司成立于2005年3月，公司致力于为电源、电网、石油、石化、铁路、大型工矿企业提供绿色、低碳、节能、环保的智能型高低压成套电器设备，箱式变电站，电力自动化设备等智能高端产品，是特变电工重点培育的核心企业之一，是特变电工输变电产业链上重要组成部分，是自治区配电产业战略新兴核心骨干企业。

2.2 应用模式

特变自控结合十年的开关设备制造的实践经验和特变电工多年来在开关行业智能设备的设计与研究成果，积极借鉴行业先进经验，消化吸收国内外众多技术成果，结合自身开关设备制造的特点，立足新疆机械制造业整体现状，把“柔性”制造技术与“智能设备”生产融合起来，形成了适应开关设备制造业智能制造的新模式---“柔性智能制造技术”

建立柔性智能数字化车间是柔性智能制造数控技术在开关设备制造业的具体应用，是实现开关设备制造企业智能制造新模式的实践典范，通过由计算机系统和网络，运用制造执行系统MES将开关设备的设计、工艺、生产管理及制造过程的钣金柔性智能加工生产线FMS、柔性智能装配生产线FMS及其配套的智能在线产品检测线，并配以自动化的立体仓库ATS，来实现开关设备的从订货、设计、加工、装配、检测、运送至发货的完整的数字化制造过程。

3 柔性智能制造的应用

3.1 柔性智能制造的内涵

智能制造是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科相互渗透、互相交织而形成的一门综合技术。它强调通过“智能设备”和“自治控制”来构造新一代的智能制造系统模式，最大限度实现数字化、信息化、智能化的手段集成应用，实现制造业的提质增效核心利益，对提升制造企业的核心竞争力，市场应变能力，具有重要意义。

柔性智能制造是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。

如何在以离散性制造，半自动化为基本特征的开关设备制造业里，以柔性智能制造技术为核心，通过互联网（Internet）技术、检测技术、质量控制技术（PLM，PDM）和生产管理技术（MES）等技术的高度融合，实现开关设备从订货、设计、加工、装配、检测、运送至发货的完整的数字化数字化、信息化、智能化制造过程，这是特变电工在探究开关行业智能制造新模式的主要内容。

3.2 柔性智能制造的构成及关键设备的应用

（1）总体布局与构成

在特变自控车间运用钣金柔性智能加工生产系统FMS、立体仓储系统ATS、开关柜柔性智能装配生产系统FMS、断路器柔性智能装配生产系统FMS、成品并柜单元及其配套的智能在线产品质量检测系统，生产信息化管理系统ERP及制造执系统MES，系统结构图及流程图见图3.2-1，实现开关设备制造企业柔性智能数字化。从而实现车间设备、生产、人员、质量、物料、环境等方面的全流程的智能化、绿色化和信息化管理。