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        [國資報告]東方電機:數字化車間打造“未來工廠”

        點擊數:45 發布時間:2021-08-27 16:55:21
               走進東方電氣集團東方電機有限公司(下稱東方電機)定子沖片數字化車間,“未來工廠”的科技既視感撲面而來:
               云端制造運行管理系統下達指令后,機器人AGV自動把生產物料送上對應的機臺,智能產線經過卷料上料、沖片落料、去毛刺等工序后直接產出定子沖片成品。車間高清大屏準確地報告著每臺設備的生產情況和物料的狀態,產品的質量檢驗結果一目了然。
               在東方電機,像這樣的數字化車間不止一處。定子線圈、轉子線圈兩大生產車間的自動生產線上,各個環節在井然有序地高效運轉。
               “實話說,四年前,我們對于什么是數字化、如何推進數字化還不是很清楚,完全是摸著石頭過河。”東方電機智能制造專項工作組技術總負責人、公司副總經理陳文學回憶稱。
               從2016年投石問路到2020年數字化車間建設圓滿收官,東方電機用4年時間投入2.2億元,初步實現了一家傳統重型裝備制造企業的數字化升級。投身這場技術驅動下的自我革命,東方電機破繭蝶變,沉淀出的一套特有的數字化轉型方法論,賦能企業核心競爭力再造。
         
        高效綠色引領智造突圍
               大數據、云計算、人工智能、工業互聯網等多種數字技術的集群式創新突破與制造業的深度融合,催生出制造業數字化變革的強大動力。
               從德國“工業4.0”,日本“互聯工業”,再到“中國制造2025”,在國家戰略的頂層謀劃下,GE、西門子、霍尼韋爾、三菱、徐工等產業巨頭相繼投身洪流搶占賽道,助推數字經濟時代加速到來。
               擁抱新紀元,制造業數字化轉型的需求歸根結底源自市場和業務。
               成立于1958年的東方電機,相繼自主研制出三峽、白鶴灘等巨型常規水電機組和長龍山、績溪超高水頭大容量抽水蓄能機組、“華龍一號”“國和一號”等第三代核能發電機、單機容量全球第二、亞太最大的10MW海上風電電機等性能行業領先的高端產品,形成了“水、火、核、氣、風”多電并舉的產業格局。近十年來,東方電機水電、常規火電等主業產品的平均市場占有率長期保持行業第一,核電、氣電更是占據半壁江山。
               市場根基扎得越深,環境變化的沖擊感就越強烈。陳文學告訴記者:“近年來,國內電力市場需求增長的持續放緩,發電設備行業產能過剩進一步加劇、價格持續下滑、產品同質化競爭現象明顯,用戶對產品質量、成本、交期的要求越來越苛刻。此外,市場對發電裝備的綠色低碳、環保節能提出了更高要求。”
               需求升級下,實現個性化生產,優化產品結構迫在眉睫。不斷上漲的原材料、人力、能源等成本壓力,成了企業轉型升級的內在動力。
               縱觀GE、西門子、三菱等行業巨頭,得益于企業在工業互聯網、智能制造領域的先期積累,已經率先嘗到甜頭。以三菱電機為例,其在名古屋制作所的智能制造解決方案的“樣板工廠”能源成本相比此前削減約30%,制作所全年耗電量削減13%。
               “國外企業通過柔性制造技術賦能下生產制造成本大幅降低。隨著國內人工成本的持續增加,東方電機如果失去制造成本優勢,企業利潤將會受到直接影響。”陳文學說。
               升質量、提效率、降成本。制造業升級的十字路口上,數字化轉型已成必經之路。以此為引領,2016年,東方電機在國家工信部支持下拉開了智能制造數字化工廠建設的序幕,成功向工信部申報智能制造新模式示范項目——“大型清潔高效發電設備智能制造數字化車間建設”,同時向智慧產品和智能生產兩個方向發力,全面提升企業的核心競爭力,助力企業轉型升級。
         
        精益先行打造透明工廠
               與汽車、電子等流程式大批量產品制造企業不同,電機尤其是大型電機主要以離散制造、手工制造為主。不同型號甚至是相同型號產品的零件尺寸、制作工藝、工位需求均有不同,零件品種多、產品結構復雜的制造特點,使其難以實現批量化、自動化生產。
               改變擁有百年歷史的電機生產工藝,并非易事。東方電機沒有退縮,而是將數字化試驗田選在了發電裝備制造領域生產模式最傳統、作業強度最高、改造難度最大的三個共性核心零部件——定子線棒、轉子線圈、定子沖片。
               “電機零部件數量龐雜,生產工序成千上萬,僅這三個核心零部件的工序就占到其中的十分之一。如果這三大零部件生產車間數字化探索取得成功,就意味著工廠里沒有什么工序,不可以改變。”陳文學說。
               彼時,國際上大型離散發電裝備相關制造技術不斷演進,智能制造評估體系和規劃方法論不斷完善,國內同行業并無成功經驗可供借鑒。進入智能制造“無人區”,東方電機必須緊緊圍繞企業生產制造實際,有的放矢尋求智能制造突圍之路。
               “項目建設初期,我們發現產品制造工藝和產品結構五花八門,標準不一,為項目推進帶來很大難題。”陳文學說,“技術、工藝、流程等的標準化、精益化,正是數字化轉型的基礎。”
               數字經濟時代,“互聯網+”使得個性化和小批量正成為客戶需求的常態。企業為了提高競爭力,必須以更快的交付和更低的成本來滿足客戶需求。精益思想下,就要求企業在數字化車間項目建設初期,積極應用數字化工廠仿真技術將生產過程做到極致,減少浪費,最大限度實現按需生產。
               智能制造,精益先行。在數字化車間建設初期,東方電機用時一年多,走訪調研、比較對標,深度剖析企業的自身特點,理清企業現有生產制造模式的劣勢,找準痛點,明確定位,將“精益先行”的核心思路貫穿建設始終。
               在規劃設計期,東方電機利用數字孿生虛擬工廠對車間工藝布局、生產節拍、AGV物流等提前進行規劃定位,解決前期生產核心技術問題。
               在生產過程中,東方電機集成先進的數采系統,工控系統和制造運營管理系統,在制造過程實現自動排產調度、工位自動報工、自動跟蹤預警、故障自動推送等。它將生產的各個環節進行數據存儲、分析、轉化,并最終服務于生產的各個環節,跟蹤追溯改進產品質量和生產工藝。
               在生產前后端,東方電機集成上下游供應鏈管理系統和倉儲系統,實現內外物流可視化、物料交接零時間、降低庫存積壓。生產管理模式流程化、扁平化和透明化初步實現。
               以精細管理為方向,三大數字化車間已構建完成了由制造運營管理(MOM)、質量管控、物流管控、生產過程決策支持等業務系統組成的數字化協同制造平臺。實現PLM、ERP、MOM與現場設備的集成,監測關鍵工序的生產環境指標,建設可視化的生產控制中心,實時傳遞設計、工藝、制造、質檢、物流、監控全程數字化管理。
               在這座“透明工廠”中,三大數字化車間運營成本、產品不良率、生產效率和能源利用率等得以優化:
               定子沖片車間在智能制造數字化升級前,一條生產線共有12—14個人,現在只需要2—4個人就可以負責整條產線;轉子線圈車間對串行的17個工序進行工藝流程再造,優化后形成端部線與直線段并行的9個工序,其中關鍵工序有8個,實現數控化加工有7個,數控化率達到了77%。
         
        “四化融合”重塑管理模式
               數字經濟與實體經濟的深度融合,為傳統制造業帶來的變革迅猛強勁。對于東方電機而言,企業在攻克發電裝備制造領域生產模式最傳統、作業強度最高、改造難度最大的定子線棒、轉子線圈、定子沖片三個零部件的數字化轉型難題中嘗到了甜頭,步履更加堅定。
        東方電機數字車間“駕駛艙”
               隨著三大數字化車間建設項目的持續推進,更多信息技術以外的深層矛盾浮出水面。
               以連接、共享為本質的數字化平臺之上,實現了人與人、人與物、物與物之間的數據貫通。“當生產流程實現數據驅動后,以人工為主的計劃下達、質量管理、人員派遣等傳統管理體制,與之格格不入。”陳文學表示,“究竟是數字化適應現有管理體制,還是現有管理體制適應數字化,兩大問題交織在了一起。”
               不過,透過車間成本統計這項小小的數字化變革,讓陳文學肯定答案一定是后者。
               “過去,工人完工后先報工,再由會計人工核對?,F在,生產線實現數字化后,工人任何一個動作都會形成數據被及時、準確傳遞,完全不需要事后人工統計。”他說。
               信息技術與工業技術的深度融合,使得傳統職能管理模式下的部門墻、流程墻消失不見。抱持固有管理模式嘗試數字化轉型,企業顯然難以實現根本轉變。
               “數字化轉型需要將‘兩化融合’的概念上升到信息技術、工業技術、管理技術和數據技術的‘四化融合’,將管理提升作為數字化轉型戰略的重要基礎,與數字化技術并行升級,實現先進生產力和先進生產關系的高度耦合。”陳文學表示。
               四化融合,人才結構要配置科學。在推進數字化車間建設過程中,東方電機以高層戰略為引領,組建起一支由業務部門牽頭、信息化團隊和管理架構團隊與之協同的攻關隊伍,統籌開展公司數字化建設的總體規劃,分步驟有序實施數字化車間建設。
               四化融合,決策程序要靠流程驅動。在推進數字化車間建設過程中,東方電機積極構建高級自動排程等系統,實現計劃、執行、物流、質量、設備的集成管控,在績效分析、質量控制、設備維護等關鍵環節實現數據驅動的生產過程決策優化。
               在數字化車間建設過程中,東方電機通過對生產模式、倉儲物流、指揮調度、計劃管理等諸多業務的顛覆性重塑,消除了跨部門流程中職責不清的“灰色”地帶。
               破舊立新,動能釋放。三個數字化車間生產管理面貌煥然一新:
               定子線圈數字化車間打破線圈制造業以人為主的傳統制造模式,每年預計節省人工成本793萬元,節約模具費用290萬元,質量損失減少55萬元。
               定子沖片數字化車間基本完成“少人化”生產,生產效率提高48.2%、運營成本降低31.9%、研制周期縮短30.7%、能源利用率提高57.3%。
               轉子線圈數字化車間實現轉子線圈全類別產品的加工工藝流程升級,生產效率提高28.1%、運營成本均降低21.3%,節約生產成本444.57萬元。
               圍繞痛點、難點和堵點,管理模式的持續變革為東方電機數字化轉型奠定堅實基礎。在向智能化發展邁進過程中,企業內部業務流程的互聯互通對扁平化組織體系要求更加嚴苛。“我們深刻認識到企業頂層的管理架構和模式變革迫在眉睫。只有徹底實現向流程管理模式的轉型,才能真正實現互聯化以及向智能化的轉變。”陳文學目標堅定地說。
         
        迭代進化邁步世界一流
               搭建1個數字化協同制造平臺,支撐3大核心零部件車間數字化智能制造,形成若干智能制造單元嘗鮮智慧制造……四年來,東方電機在實施“大型清潔高效發電設備智能制造數字化車間建設”項目過程中,打造形成的“1個平臺+3個數字化車間+N個智能制造單元”模式,構筑起企業數字化轉型的堅實底座。
               “這一過程中,東方電機形成的‘四化融合、頂層架構、統籌規劃、分步實施、精益先行’的經驗,完全可以在大型復雜裝備制造業進行復制推廣。”陳文學說。
               勇闖大型離散裝備制造數字化轉型“無人區”,讓東方電機積累了寶貴經驗,形成了制勝法寶。循著這一契合企業實際的數字化路徑迭代演進,東方電機進入了轉型升級快車道。
               當前,在電力能源行業新一輪的產業鏈結構調整和價值鏈重塑進程中,下游用戶端對于火電需求正由數量供給向質量供給轉變,清潔能源發展速度穩步提升,泛在電力物聯網和能源互聯網快速發展等因素,促使電力供應產業鏈中的設備廠商必須主動變革,借助信息化、數字化、智能化手段把服務向供應鏈的前端和后端延伸,擴大服務范圍,拓展服務群體,不斷提供增值服務內容。
               順勢謀變,東方電機確定了“百億東電、世界一流”的奮斗目標,提出從產品制造企業向服務型制造企業轉型。這一戰略引領下,東方電機數字生態體系迭代進化方向明確。
               2020年7月,東方電機正式發布了《東方電機數字化工廠建設2020—2025規劃綱要》,圍繞產品和服務全生命周期業務流程以及管理和業務支撐能力建設,全方位部署企業數字化建設板塊。
               “闊步‘十四五’,我們以2025年建成‘東方電機綠色互聯數字化工廠’、實現效率倍增為目標,深度利用數字化手段,助推企業高質量發展。”陳文學表示。
               從數字車間到數字工廠,一場更深層次、更具系統性的創新蛻變積蓄巨大能量:
               需求端來看,為適應泛在電力物聯網和能源互聯網變革趨勢,數字化工廠建設將逐步實現機組的全面感知、狀態評估、故障推理、調節邏輯、動態優化,提高產品的智慧化程度,賦予機組在線全息檢測和遠程診斷的能力,為客戶提供智能化產品及數字化虛擬產品,為客戶的數字孿生、智慧電站、智慧電網的應用賦能。
               供應鏈端來看,東方電機以推動數字化供應鏈建設為抓手,積極推動采購和執行各環節的業務流程重構、制造過程信息透明化、物流配送優化和資金高效運作,建立跨組織雙贏的業務流程,打造深度交互和高效協同的供應鏈組織模式,并探索供應鏈數字化平臺建設、供應鏈管理能力以及工藝技術服務輸出。
               聚焦攻堅,作為數字化工廠建設的一項標志性成果落地見效。目前,東方電機自主研制的大型汽輪發電機組診斷模塊已在萬州、橫山兩個電廠4臺百萬機組上實現了示范應用,未來將為客戶提供更加智能的系統解決方案和設備全生命周期服務。
               “對能源裝備制造企業來說,數字化、智能化轉型已經不是一道選擇題,而是一道必答題。”東方電機黨委書記、董事長劉輝表示,只有主動出擊、擁抱變革,加快推動數字化、智能化轉型,才能在生存中求發展。
               如果將數字化車間建設比作東方電機數字化1.0時代,那么數字化工廠建設就意味著數字化2.0時代的開啟。在持續的迭代升級中,東方電機邁步產業價值鏈上游的方向更加明確,步履更加堅定。馳騁電力能源市場,東方電機數字化2.0開啟了企業高質量發展的新篇章。
         

        文 · 本刊記者 王倩倩

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