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摘要：随着环保要求越来越高，电站锅炉制造企业应结合《中国制造2025》的要求，通过加大企业技改投入、采用智能化等手段，提高生产效率、降低生产成本，生产出低碳、绿色、环保、高效和智能的火力发电装备，以实现弯道超车，引领世界的火力发电装备产业发展，从而走出一条切实可行的转型发展之路。
关键词：智能化制造、技术框架、核心构建
Intelligent planning of power plant boiler manufacturing
ZHAO hong-bing MA wang-zhe
（China united engineering corporation limited，Hangzhou，310022）
Key Words： Intelligent manufacturing， Technical framework，Core construction
1.背景
我国是一个以燃煤发电为主的国家，在电力结构中燃煤火力发电量占有相当大的比例，根据《2017年全国电力工业统计快报一览表》数据，2017年我国发电量约为6.4万亿kWh，其中火电发电量约占71%。同时，我国人均发电装机和人均年用电量仍然偏低，人均发电装机仅有1 kW，人均年用电量仅4038kWh，目前發达国家人均装机容量2kW左右，其中美国已经超过3kW，在人均用电量方面我国接近世界平均水平，但是仅为部分发达国家的1/4～1/5，其中美国是我们的3.5倍，日本、法国等国家接近我国的2倍。在“十三五”乃至更长一段时间，我国火力发电装机容量仍将超过50%，仍需重点发展清洁高效、大容量、高参数的发电装备。
近年来，制造业，尤其是中国制造业正在经历着重要变革，企业生产向全球化采购、生产转变，制造工厂对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，自动化技术的发展及应用进入新的发展阶段。高新技术深刻、广泛地影响装备制造业的发展，智能化是制造自动化的必然选择。智能制造是研究制造活动中的信息感知与分析、知识表达与学习、智能决策与执行的一门综合交叉技术，是实现知识属性和功能的必然手段。目前，我国发电装备行业已经发展到一个充分竞争的阶段，整体产能已经过剩，产品技术已不足于成为制造厂家的核心竞争力，必须向智能化转变，以智能制造为主攻方向，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理、质量控制和服务的智能化水平，才能在剧烈的市场竞争中处于有利地位。
2.电站锅炉智能化制造技术框架
电站锅炉智能制造总体框架，可以覆盖产品的研发、工艺、制造、试验、运维服务等产品全生命周期的主要过程，管理智能工厂的数字化产品设计、运行管理及制造运行全流程，并基于工业物联网实现设备与设备、设备到生产管理系统以及各信息系统之间的全集成。电站锅炉智能制造技术框架如下：
电站锅炉智能制造的总体架构设计，在精益化生产理论的指导下，基于先进的智能制造技术，以信息基础设施和智能制造装备为基础，以数字化车间制造运行系统（MES）为大脑和运行管控中枢，与企业上层的企业资源管理、数字化设计等信息化系统和底层的智能制造装备等实现横向到边、纵向到底的全面集成，实现制造过程的智能化、精益化及透明化。
3.电站锅炉智能化制造核心构建要求
3.1智能设计
电站锅炉智能化设计需建设数字化研发协同管理平台、数字化产品三维模型与仿真验证、数字化工艺设计。在产品研发设计阶段实现了产品参数化设计和管理，产品设计通过三维参数化设计软件进行产品设计，产品全生命周期管理系统（PLM系统）管理，构建完成了产品参数化设计系统集成应用平台，统一管理产品设计过程中的产品数据信息，建立产品零部件全参数化三维实体模型、三维设计资料库、参数库，保证产品开发周期过程中产品数据的统一性、一致性。快速提高研发创新能力，缩短产品开发周期，降低产品开发成本，提升了产品研发核心竞争力。
3.2智能制造运行管理
电站锅炉智能化制造基于物联网技术的多源异构数据采集、支持数字化车间全面集成的工业互联网络及信息安全系统，通过智能下料数控设备、智能焊接生产线、自动化涂装生产线，柔性装配生产线、生产设备运行状态监测、制造执行系统（MES）、数字化立体仓库及物流配送、智慧能源监测管理、企业资源计划系统（ERP）等，实现了对全生产过程中“人、机、料、法、环”的智能识别、定位、跟踪、分析、监控和管理。
由于电站锅炉制造属于离散型制造，各工序之间存在很多间断性，其过程包含很多变化和不确定因素，在一定程度上增加了离散型制造生产组织的难度和配套复杂性。面向订单的离散型制造企业具有多品种、小批量的特点，其工艺路线和设备的使用较灵活，因此，离散制造型企业更加重视生产的柔性，包括生产线的柔性以及生产方式对频繁换产、插单等的适应性与柔性。
3.3工业物联网
电站锅炉智能化制造基于物联网技术的多源异构数据采集、支持数字化车间全面集成的工业互联网络及信息安全系统（CPS），通过智能下料数控设备、智能焊接生产线、自动化涂装生产线，柔性装配生产线、生产设备运行状态监测、制造执行系统（MES）、数字化立体仓库及物流配送、智慧能源监测管理、企业资源计划系统（ERP）等，实现了对全生产过程中“人、机、料、法、环”的智能识别、定位、跟踪、分析、监控和管理。
3.4智能装备
智能装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。电站锅炉智能装备重点推进自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、绿色化，带动电站锅炉整体技术水平的提升。电站锅炉制造企业的生产制造主要包括：管子（蛇形管和散管）、膜式壁（或称水冷壁）、集箱和汽包（超（超）临界锅炉中为汽水分离器）四大受压部件的专业智能化生产装备。
3.5智能物流
利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台，并与生产过程执行管理系统（MES）实现数据集成，通过系统下达生产物流指令，实时采集物流设备状态、位置信息等现场信息，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗。物联网为物流业将传统物流技术与智能化系统运作管理相结合提供了一个很好的平台，进而能够更好更快地实现智能物流的信息化、智能化、自动化、透明化、系统的运作模式。
3.6智能产品和运程运维
智能电站锅炉是将先进制造技术、传感技术、自动控制技术、嵌入式系统、计算机及软件技术和虚拟技术的集成和深度融合，使电站锅炉具有感知、分析、推理、决策、控制功能，具有信息存储、传感、无线通信功能，并进入物联网，实现可远程监控、远程服务的电站装备。
电站锅炉智能运维通过开发基于大数据、物联网、互联网技术的多种软件的集成应用，实现不同电站锅炉不同采集系统的异构数据整合、远程实时监测、在线故障诊断、趋势分析预判、离线评估分析和制造服务，为电站锅炉运行及维护提供技术支撑。
我国电站锅炉产业伴随着国民经济几十年的发展，从无到有、从弱到强，通过“自主研发到引进——消化吸收——再创新”的发展之路，逐步赶上国际发达国家的火力发电装备水平。随着我国经济发展进入新常态、我国环境承受达到一个极限、火力发电装备产业需要新的突破等压力和机遇的到来，我国电站锅炉制造产业需要结合《中国制造2025》和国家创新机制等的要求，通过智能化制造，进行产品升级、管理创新和生产技术创新等手段，生产出低碳、绿色、环保、节能、高效和智能的电站锅炉，以实现弯道超车，引领世界的火力发电装备产业发展，提高整个国家装备制造业现代化水平。
作者简介：赵红兵（1977.6-），男，教授级高级工程师，硕士研究生，工程设计与管理领域。
关键词：智能化制造、技术框架、核心构建
Intelligent planning of power plant boiler manufacturing
ZHAO hong-bing MA wang-zhe
（China united engineering corporation limited，Hangzhou，310022）
Key Words： Intelligent manufacturing， Technical framework，Core construction
1.背景
我国是一个以燃煤发电为主的国家，在电力结构中燃煤火力发电量占有相当大的比例，根据《2017年全国电力工业统计快报一览表》数据，2017年我国发电量约为6.4万亿kWh，其中火电发电量约占71%。同时，我国人均发电装机和人均年用电量仍然偏低，人均发电装机仅有1 kW，人均年用电量仅4038kWh，目前發达国家人均装机容量2kW左右，其中美国已经超过3kW，在人均用电量方面我国接近世界平均水平，但是仅为部分发达国家的1/4～1/5，其中美国是我们的3.5倍，日本、法国等国家接近我国的2倍。在“十三五”乃至更长一段时间，我国火力发电装机容量仍将超过50%，仍需重点发展清洁高效、大容量、高参数的发电装备。
近年来，制造业，尤其是中国制造业正在经历着重要变革，企业生产向全球化采购、生产转变，制造工厂对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，自动化技术的发展及应用进入新的发展阶段。高新技术深刻、广泛地影响装备制造业的发展，智能化是制造自动化的必然选择。智能制造是研究制造活动中的信息感知与分析、知识表达与学习、智能决策与执行的一门综合交叉技术，是实现知识属性和功能的必然手段。目前，我国发电装备行业已经发展到一个充分竞争的阶段，整体产能已经过剩，产品技术已不足于成为制造厂家的核心竞争力，必须向智能化转变，以智能制造为主攻方向，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理、质量控制和服务的智能化水平，才能在剧烈的市场竞争中处于有利地位。
2.电站锅炉智能化制造技术框架
电站锅炉智能制造总体框架，可以覆盖产品的研发、工艺、制造、试验、运维服务等产品全生命周期的主要过程，管理智能工厂的数字化产品设计、运行管理及制造运行全流程，并基于工业物联网实现设备与设备、设备到生产管理系统以及各信息系统之间的全集成。电站锅炉智能制造技术框架如下：
电站锅炉智能制造的总体架构设计，在精益化生产理论的指导下，基于先进的智能制造技术，以信息基础设施和智能制造装备为基础，以数字化车间制造运行系统（MES）为大脑和运行管控中枢，与企业上层的企业资源管理、数字化设计等信息化系统和底层的智能制造装备等实现横向到边、纵向到底的全面集成，实现制造过程的智能化、精益化及透明化。
3.电站锅炉智能化制造核心构建要求
3.1智能设计
电站锅炉智能化设计需建设数字化研发协同管理平台、数字化产品三维模型与仿真验证、数字化工艺设计。在产品研发设计阶段实现了产品参数化设计和管理，产品设计通过三维参数化设计软件进行产品设计，产品全生命周期管理系统（PLM系统）管理，构建完成了产品参数化设计系统集成应用平台，统一管理产品设计过程中的产品数据信息，建立产品零部件全参数化三维实体模型、三维设计资料库、参数库，保证产品开发周期过程中产品数据的统一性、一致性。快速提高研发创新能力，缩短产品开发周期，降低产品开发成本，提升了产品研发核心竞争力。
3.2智能制造运行管理
电站锅炉智能化制造基于物联网技术的多源异构数据采集、支持数字化车间全面集成的工业互联网络及信息安全系统，通过智能下料数控设备、智能焊接生产线、自动化涂装生产线，柔性装配生产线、生产设备运行状态监测、制造执行系统（MES）、数字化立体仓库及物流配送、智慧能源监测管理、企业资源计划系统（ERP）等，实现了对全生产过程中“人、机、料、法、环”的智能识别、定位、跟踪、分析、监控和管理。
由于电站锅炉制造属于离散型制造，各工序之间存在很多间断性，其过程包含很多变化和不确定因素，在一定程度上增加了离散型制造生产组织的难度和配套复杂性。面向订单的离散型制造企业具有多品种、小批量的特点，其工艺路线和设备的使用较灵活，因此，离散制造型企业更加重视生产的柔性，包括生产线的柔性以及生产方式对频繁换产、插单等的适应性与柔性。
3.3工业物联网
电站锅炉智能化制造基于物联网技术的多源异构数据采集、支持数字化车间全面集成的工业互联网络及信息安全系统（CPS），通过智能下料数控设备、智能焊接生产线、自动化涂装生产线，柔性装配生产线、生产设备运行状态监测、制造执行系统（MES）、数字化立体仓库及物流配送、智慧能源监测管理、企业资源计划系统（ERP）等，实现了对全生产过程中“人、机、料、法、环”的智能识别、定位、跟踪、分析、监控和管理。
3.4智能装备
智能装备是指具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。电站锅炉智能装备重点推进自动化成套生产线，智能控制系统，精密和智能仪器仪表与试验设备，关键基础零部件、元器件及通用部件，智能专用装备的发展，实现生产过程自动化、智能化、绿色化，带动电站锅炉整体技术水平的提升。电站锅炉制造企业的生产制造主要包括：管子（蛇形管和散管）、膜式壁（或称水冷壁）、集箱和汽包（超（超）临界锅炉中为汽水分离器）四大受压部件的专业智能化生产装备。
3.5智能物流
利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台，并与生产过程执行管理系统（MES）实现数据集成，通过系统下达生产物流指令，实时采集物流设备状态、位置信息等现场信息，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗。物联网为物流业将传统物流技术与智能化系统运作管理相结合提供了一个很好的平台，进而能够更好更快地实现智能物流的信息化、智能化、自动化、透明化、系统的运作模式。
3.6智能产品和运程运维
智能电站锅炉是将先进制造技术、传感技术、自动控制技术、嵌入式系统、计算机及软件技术和虚拟技术的集成和深度融合，使电站锅炉具有感知、分析、推理、决策、控制功能，具有信息存储、传感、无线通信功能，并进入物联网，实现可远程监控、远程服务的电站装备。
电站锅炉智能运维通过开发基于大数据、物联网、互联网技术的多种软件的集成应用，实现不同电站锅炉不同采集系统的异构数据整合、远程实时监测、在线故障诊断、趋势分析预判、离线评估分析和制造服务，为电站锅炉运行及维护提供技术支撑。
我国电站锅炉产业伴随着国民经济几十年的发展，从无到有、从弱到强，通过“自主研发到引进——消化吸收——再创新”的发展之路，逐步赶上国际发达国家的火力发电装备水平。随着我国经济发展进入新常态、我国环境承受达到一个极限、火力发电装备产业需要新的突破等压力和机遇的到来，我国电站锅炉制造产业需要结合《中国制造2025》和国家创新机制等的要求，通过智能化制造，进行产品升级、管理创新和生产技术创新等手段，生产出低碳、绿色、环保、节能、高效和智能的电站锅炉，以实现弯道超车，引领世界的火力发电装备产业发展，提高整个国家装备制造业现代化水平。
作者简介：赵红兵（1977.6-），男，教授级高级工程师，硕士研究生，工程设计与管理领域。