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西电西变打造超(特)高压变压器数字化车间

发布时间:2018-02-02 作者:e-works整理 
本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    西安西电变压器有限责任公司隶属于国务院国资委直接监管的、多次被评为中国电气百强之首的中国西电集团,专业从事交、直流输变电工程用变压器、电抗器、配电变压器和冶炼、化工、铁道、科研及军工用特种变压器的研发与制造并提供成套工程解决方案,是中国规模最大、核心技术最强、产品种类最全的变压器制造企业。公司下辖六个独立法人子公司,形成了交直流并举,电压等级全覆盖,西北、西南、华东三地协同的产业布局。

    公司始建于1958年,是国家“一五”期间重点投资建设的输变电设备制造企业,占地面积336516平方米,注册资本金120473万元,总资产49.9亿元,职工3200余名。目前拥有50多个产品种类,近700多个规格,产品遍布全国30多个省、市、自治区和香港特别行政区,并远销世界20多个国家和地区,年产值50多亿元。公司创造了多个国家重点工程首台套的辉煌业绩,多次荣获国家科学技术进步奖特等奖、一等奖,中国机械工业科学技术奖特等奖,中国名牌产品,全国用户满意单位,陕西省质量奖。今天,公司正以“培育具有全球竞争力的世界一流企业”为使命,紧跟“中国制造2025”战略,进行转型升级,奋力开启“世界一流,中国第一”的新征程。

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    图1西安西电变压器有限责任公司

二、企业两化融合暨智能制造应用总体现状

    西电西变以推进产品全生命周期(设计制造管理服务)的“数字化、网络化、智能化”智能制造为建设方向,紧密围绕企业两化融合建设纲领开展超(特)高压数字化工厂建设。根据数字化工厂框架,重点建设了即以PDM为核心的异地研发协同平台、以ERP系统为核心的供应链协同平台、以OA工作流为核心的异地办公协同平台、以CRM为核心的销售及服务管理协同平台;以MES为核心的精益生产管理平台,以QMS和BI为核心的大数据分析平台,实现产品制造全过程的数字化。同时,以支撑技术创新、生产、试验设备数字化改造、虚拟制造与物理制造融合、产品智能化升级为建设重点,打造了基于bbin平台的油箱自动化生产线,引进了自动化程度最高的铁芯片自动剪切线,实现了关键生产工序的智能制造。

    通过项目的实施,实现了信息化与技术、管理、制造、产品的深度融合,建成了配置合理,稳定可靠的信息化基础设施;覆盖全面,统一集成的信息化应用系统;技术先进、自动化程度一流的智能化生产线,为企业的跨越式发展打下了坚实的基础。

三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍

    1、项目背景介绍

    制造强国战略研究提出了到2025年我国进入制造强国行列的目标,以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”为发展方针,实施八大战略对策,其中包含“推进八大产业率先实现又大又强(航天设备、通信设备、发电与输变电设备、工程机械、轨道交通设备、钢铁、石油炼制、家用电器)”。

    发电与输变电设备作为重点推进的八大产业之一,要率先实现又大又强,中国西电集团公司制定了输变电设备产业的发展战略,为制造强国战略提供了具体的子战略支撑。中国工程院周济院长带领专家团队对中国西电集团公司输变电的数字化制造进行了调研,对中国西电集团输变电装备数字化制造水平给予了高度评价与认可。本项目是输变电产业规划的核心实施内容之一,有力地支撑了中国制造强国战略的实现。

    同时,根据创建国际一流变压器制造企业的目标,西电西变在设计计算分析、仿真验证和设备的自动化、数字化、智能化方面可与西门子、ABB等企业进行直接竞争,但在制造效率、质量控制和制造成本等方面尚未实现产品制造全过程的信息流应用管理,因此有必要展开超(特)高压变压器数字化车间项目的研究和示范应用。将中国西电集团变压器平台建成以西电西变为核心的大庆路工业园、特高压常州制造基地、济南、成都跨地区协同制造的格局。以西电西变为变压器平台数字化设计基地,建设成为跨地区乃至跨国域的,面向多主体协同的数字化设计、数字化制造、信息化管理、可视化运维的智能制造平台。提升自主创新、高端制造、智能制造、绿色制造能力,打造国内外输变电行业高端知名品牌。

    2、项目目标及实施原则

    项目目标:

    针对西电集团超(特)高压变压器大尺寸、结构复杂的产品特点和多品种、单件小批、长周期的生产模式,以推进产品全生命周期(设计制造管理服务)的“数字化、网络化、智能化”为建设方向,以生产/试验设备数字化改造、虚拟制造与物理制造融合、信息物理生产系统构建、产品智能化升级为建设重点,通过全面应用工业自动化技术、IT技术、制造物联网技术、数据驱动的智能决策技术来构建智能制造数字化车间,为超(特)高压变压器产品的研制、生产和服务提供先进的技术支撑和管理保障体系。

    实施原则与方法:

    根据国家智能制造战略,结合西电西变自身转型升级的迫切需求,为提升在变压器制造过程中的自动化和智能化水平,提高生产效率和产品质量,降低生产成本和资源消耗,促进变压器制造过程的数字化、网络化、智能化转型,推动西电西变转型升级和可持续发展,西电西变联合西安高压电器研究院有限责任公司,结合各自的优势,于2014年6月在工信部完成了项目的立项工作,经过详细设计、项目评审、备案,子项招标以及两年多的建设于2016年12月底完成了项目的验收工作,2017年对建设的内容开展了全面的深化应用。

    项目主要创新点

  •     变压器价值链全过程数字化应用

    以数字化为基础,实现了营销、设计、制造到服务的端到端无缝集成,包括数字化营销、数字化研发设计、数字化制造、数字服务等应用,实现数据在公司内无缝的快速流转。

  •     产品全生命周期数据与流程的集成覆盖

    产品全周期生产质量管理系统通过与ERP、MES、OA、发运服务等系统进行技术对接,将产品的设计、生产、库存等各节点质量数据进行集中采集管理,通过系统的数据收集,然后对所有的质量数据理行加工整理,以产品装配关系为框架、以产品工艺路线为线索,整合和关联所有的质量信息,最终可以形成质量信息链,可以通过产品质量信息链方便的查询和追溯产品的质量信息。

  •     基于优化与仿真的数字化工艺规划

    基于三维工艺与仿真技术,实现了对变压器制造工艺的快速设计,并对关键工艺进行仿真验证与优化。在虚拟环境中进行了总装工艺的干涉检查和路径优化,提高了装配效率,减少了工装的更改工作;通过可视化三维制造手册,对关键操作进行了提示和动画培训,帮助操作人员快速理解变压器复杂工艺,提高了生产效率和操作准确率。

  •     网络化的变压器数字化车间系统

    通过对关键工序的智能化改造,提升了车间数控化率,使得制造过程数据可以在统一的平台上进行控制和管理,通过信息技术与制造技术的深入融合,实现了生产过程的远程监控,提升了产品制造的质量和生产效率。

  •     协同、集成、可视化的数字化制造体系

    通过构建多车间MES,实现了生产过程监控与调度,通过计划协同机制,实现了多车间不同工艺制造过程的协同,实现了生产计划与物流执行的协同;针对总装、冲剪等典型车间,建立了三维可视化虚拟车间模型,通过MES、传感器等数据采集手段和数据驱动的实时仿真技术,实现了实际生产场景的虚拟展现,从而达到对生产过程全方位、可视化监控的目的。

  •     质量管理与追溯

    建立了质量管理系统,对物料供应、设计、制造、试验检测、发运、服务等相关环节质量信息进行统一集中管理,通过与质量检测设备集成,条码技术应用,实现了质量管理与追溯。

  •     智能化的变压器产品

    进行了变压器智能监控装置的研发,使变压器与监控、保护系统高度集成,具备先进适用、经济节能环保、支持调控一体等智能化特点,使变压器具有智慧的特征。通过产品运行在线监测、故障诊断与预警系统的研究,实现了变压器状态的多参数综合监测分析,实时反映变压器的运行状态,提高了变压器的智能化水平,支持了智能电网建设。

  •     全方位的用户服务

    全面整合了企业资源,组建了用户服务运营维护中心。通过客户信息采集、视频监控、GPS定位、库存与发运管理跟踪等方式,随时掌握产品现状、出现的问题和处理情况,对产品服务管理实现全方位、全时段的即时监控。用户服务运营维护中心是产品管理的服务控制中心,实现了产品成品从装箱、入库、发运、安装、三包售后等一系列的自动化、信息化、智能化的管理。

  •     安全、环保、节能

    在项目实施的同时,充分考虑了安全、环保、节能的要求。通过实施烟感报警器、智慧能源系统、虚拟仿真验证等工具或手段,完成了“安全为了生产,生产必须安全”、“节约能源、绿色环保、可持续发展”的变压器智能制造数字化车间的建设。

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