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在当前日趋激烈的市场竞争中,建设智能工厂成为企业实施差异化竞争、提升自身市场竞争力的重要途径之一。南自自动化在企业现有的基础上,结合多品种、小批量和离散型制造的生产特点,建立了具备自身特色的数字化、自动化、网络化和精益化制造系统,在行业内起到了标杆引领作用。   顺应新趋势,把握新需求 1. 行业发展新趋势 伴随着中国电力制造业发展步伐的不断加快,中国电网也得到迅速发展,特别是智能电网建设已成为我国电力建设的主要方向。我国计划2020年全面建成统一的坚强智能电网,初步实现建设世界一流电网的目标。作为电力行业二次设备的主要制造商,面对激烈的市场竞争格局,同时为了不断满足包括电力、工业等应用领域在内的快速发展的市场需求,迫切需要应用自动化和信息化技术对传统工厂进行升级改造。 高端、精密且技术密集、集成化的智能制造装备,有效缩短了产品研发与生产周期,大幅度提高了产量和质量,支撑了更加严格的生产安全与可追溯性要求。智能工厂是实施智能制造的基础,智能制造具有以智能工厂为载体、以关键研发与生产制造环节智能化为核心、以端到端数据流为基础和以网络互联为支撑等特征,能够有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量和降低资源能源消耗。在当前日趋激烈的市场竞争中,智能工厂的建设成为企业实施差异化竞争策略、提升自身市场竞争力的重要手段之一。 2. 企业发展新需求 由于传统制造业过多的依赖人力进行生产,因此收集完整、可靠的数据化信息非常困难,同时人为因素也造成了质量的不可有效控制和追溯,直接影响了企业的竞争力。用智能化生产系统代替人工劳作,一方面帮助企业节约了劳动力成本,另一方面则促使企业将节约的资金投入到提高全要素生产率的领域,进而推动生产管理、人力资源管理及信息化管理等的转变和创新。 作为电力设备制造商,南京国电南自自动化有限公司(以下简称“南自自动化”)在多品种、小批量和离散型智能制造行业中,面对的市场竞争格局越来越为复杂,不仅需要面对激烈的国内竞争,同时也参与到了国际竞争当中。为此,企业迫切需要应用信息化、网络化、自动化和智能化技术对传统工厂进行升级改造。 建设电力装备智能制造项目被南自自动化视为超越竞争对手、取得成功的关键。该项目是将信息技术与制造技术深度融合的对标项目,充分体现了数字化、智能化制造的行业发展方向。 电力装备智能制造解决方案 针对电力产品多品种且小批量的生产模式,南自自动化自主设计了生产工艺流程,通过校企联合开发NEW MES系统,构建了车间的数字化制造平台,实现了制造数据管理、计划排产管理、生产进度管理、库存管理、质量管理和工艺文件管理等,同时通过智能设备的互联互通,实现了全生产过程中的数据采集,有效降低了生产成本,在确保按期交货的同时,还大大提高了产品质量和服务质量。 1. 打破信息孤岛,实现系统集成 为了解决日益突出的“信息孤岛”问题,南自自动化将3套信息服务系统——ERP、MES和条码系统集成为NEW MES,如图1所示,实现数据采集和资源共享。NEW MES系统被定义为位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统,它为操作人员和管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料和客户需求等)的当前状态,目的是解决工厂生产过程中的黑匣子问题,实现生产过程的可视化、可控化。 图1 NEW MES信息流图 NEW MES系统直接指导生产一线的操作工人、生产线和库房的管理人员,通过手持PDA或条码扫描枪进行操作,数据通过覆盖整个园区的无线网络传递到NEW MES服务器,NEW MES系统将数据处理后,再传递到ERP接口,在ERP中实现物料转移和财务核算。NEW MES系统上线投入使用后,实现了对计划、生产过程、质量、工艺、库房、设备和资料等的信息共享和统一管理。 NEW MES系统体系架构如下: (1)计划管理 计划管理主要包含从ERP导出插件、装置和屏柜的生产计划,生成配料计划,制定作业计划,进行挪料管理和BOM查询等。 (2)非标管理 非标管理主要针对非标准化的生产过程,如新品、变更以及产品技术和参数更改需要完成的各种处理。非标管理中的大部分功能在现有MES系统中都已具备,新系统中将结合条码和用户的新需求,对其进行整合,以提高系统的运行效率,满足生产管理的需要。 (3)工艺管理 工艺管理是本系统中最为复杂的部分,需要跟踪到生产过程中的每个工艺流程。在这个过程中,从工单被制定了作业计划后即产生条码,条码可以定位到每一个插件、装置和屏柜,将来还可以追溯到每个元器件成品。 在生产流程控制中将条码与转序结合,在插件生产中让条码驱动转序,并且要在需要扣料的工序为ERP生成接口数据,便于ERP中实现物料扣除。 (4)条码管理 条码管理模块可以生成、打印元器件、插件、装置、工业交换机屏柜和外购设备的条码,还可以识别作废的条码和报废的插件。 (5)合格证管理 该模块对出厂产品实现合格证的电子化管理,使每一个出厂产品都有唯一的合格证ID,并且通过打印方式出具合格证,有效地避免了外部产品的仿制和假冒问题。合格证管理模块包含了生成合格证、变更合格证、打印合格证和作废合格证功能。 2. 利用信息化技术,实现生产过程自动化、智能化 通过信息化改造,建立NEW MES系统的仓储物流、计划分析和产线生产模块,可对物料进行齐套分析、信息化派工。仓储、物流和产线可通过各智能终端获取并传递生产信息,施行齐套下单、配料上线、信息化派工及生产,减少物料缺项及纸质信息传递的等待和浪费。图2所示为NEW MES生产功能流程图。 图2 NEW MES生产功能流程图 3. 自主开发智能测试系统,大幅提高生产效率 南自自动化自主开发了PCBA在线式自动测试系统(如图3所示)和IED装置的自动化测试系统(如图4所示),并集成到生产线,对产品进行在线测试,替代了原有的手工模式。通过扫描产品条码,实现了自动选择相应的测试程序,对产品进行耐压、功能和在线老化测试,同时各测试步骤间还具有防错和追溯的功能,测试效率提高200%。 图3 自主设计的IED自动测试系统 图4 自主设计的 PCBA自动测试线 整个测试系统在条码信息采集时用数据库记录并管理产品的序列号和测试信息,并定期发送到NEW MES服务器端以便工作人员查询产品的条码、测试结果和一次通过率等信息。在条码信息采集阶段,数据库将产品的各组成硬件的序列号及运行所需软件的版本号和产品自身的序列号进行关联,使得在测试过程中测试软件依据输入的产品条码信息即可判定产品的种类,选择相应的测试序列来对产品进行测试,避免了人工干预可能造成的错误。各测试环节中还加入了反查功能,即在进行当前的测试时会检索前一个测试环节的测试结果,检索不到则无法进行当前测试以保证每一台产品都经过严格测试。 自主开发的机器人智能化进料检测系统(如图5所示),测试数据实时上传NEW MES服务器。该系统由上位机主控软件系统、机器人自动入料出料机构及软件系统、仪器仪表自动测试系统、PLC自动控制及软件系统等子系统组成,综合组成了一套完整的自动测试继电器动作电压等级并完成分类筛选的智能自动化测试系统,同时具备测试特殊规格继电器的微小吸合动作时间值的功能。该系统效率比手工操作提高300%,节省人力成本每年约30万元,大大提高了检测的精度与速度。 图5 自主设计的机器人智能化进料检测系统 NEW MES系统的特点及先进性 电力装备智能制造项目的核心是建设NEW MES系统。该系统是在消化吸收国外先进技术和生产经验的基础上,结合企业自身的生产特点和需求,研制开发出的智能化系统。项目实施后,南自自动化提高了生产效率,降低了制造成本,产品质量和可靠性得到显著提升,产品上市时间得到大幅缩短。这种引进和自研、自制相结合的方法与成功经验,在电力装备制造和相关行业具有较强的示范与引领作用。 1. 提高了IED生产线的生产效率,降低了运行成本 通过NEW MES系统驱动生产,解决了企业日益突出的“信息孤岛”问题。通过信息化改造,建立NEW MES系统的仓储物流、计划分析和产线生产模块,对物料进行齐套分析、信息化派工,仓储、物流和产线可通过各智能终端获取并传递生产信息,提高了IED生产线工作效率,优化了流水作业,最终达到缩短合同齐套交货期的目的,生产线整体效率提升50%,减少非增值时间的浪费3 h/天,大大降低了运行成本,可帮助企业每年节省约110万元的制造成本。 2. 促进生产工艺流程的优化,提升了产品的质量 混线生产施行预组装工序,消除了不同型号装置生产的工序差异,优化了生产节拍;适用的装配夹具,减少了装配不良现象的出现;皮带流水作业代替了原先的搬运传递,大大降低了外观的不良;由于手工操作存在着人为操作的因素影响,开发自动化测试机柜,逐步推广至各产线,减少并减轻了员工的劳作需求,同时提高了生产效率和测试质量。经过数据对比,产品的一次通过率由原来的92%提高到接近99%,产线不良品的返工大幅减少。 3. 实现数据的可追述性 通过与NEW MES系统互联,能够实时地将生产数据保存到服务器中,避免了人工记录带来数据的误差与出错,取消了原有的纸质保存记录,实现了数据的实时可追溯性。 4. 自动化测试设备提高了检测的效率和精度 自主开发了PCBA和IED装置智能化自动测试系统,并集成到生产线中,对产品进行在线测试。通过扫描装置条码,实现了自动选择相应的测试程序,对产品进行耐压、功能和在线老化测试,同时各测试步骤间还具有防错和追溯的功能,测试效率提高200%。 做产业升级的先行者 在现有的信息化和自动化的基础上,结合当前企业产品多品种且小批量的离散型制造的生产模式,南自自动化建成了具备自身特色的数字化、自动化、网络化和精益化制造系统,形成了从上游到下游的整合型服务体系,拥有低成本制造基地,帮助企业优化供应链、缩短产品量产和面市所需时间,同时降低了资本投入和生产成本,在行业内起到了标杆引领作用。 该项目建立了设备的唯一身份认证二维码,利用微信企业号中的服务管理中的扫码功能,可追溯该设备的版本、板卡及插件更换记录,给国网、南网乃至各大电厂将来的设备运行维护提供了必要的数据支撑,对系统运维将起到非常重要的支持作用。未来,我们还可以将系统的部分功能开放给用户,通过工业互联网技术,让用户可实时了解到产品全生命周期生产的情况。同时作为设备制造商,我们也可以监测到客户终端的产品运行质量数据,真正实现了与用户的对接。接下来,我们还要继续拓展NEW MES系统中高级排产模块(APS),结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度,真正实现生产的敏捷制造。...
作为汽车制造业的合作伙伴,LMT TOOLS利美特与国际知名车企保持着长期的合作关系。凭借几十年来在汽车零部件加工领域积累的丰富经验,LMT TOOLS利美特不仅可以为发动机、变速箱等复杂精密零部件提供创新、高效及可靠的专用刀具和加工方案。同时,针对电动汽车关键零部件的加工,LMT TOOLS利美特也已做好充分的准备。 精加工后的电机壳体 随着能源危机的出现,电动汽车应运而生并得到快速发展。从燃油汽车到电动汽车的转变标志着汽车工业及其零部件供应商的价值增值链在缩短,越来越多的车企开始向上游延伸。由于传统的发动机被替代了,电动汽车上机械部件数量大大减少,针对发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴和连杆等零部件的专用加工刀具的市场需求量逐年递减。 与此同时,电动汽车的出现又衍生了新的金属切削项目,比如对电机轴、电机壳体、电池托架以及新增加的各类模具的金属切削加工,其大部分零部件在满足较高的生产效率下,对加工精度和质量要求也更为苛刻。此外,轻量化对于电动汽车也非常的重要。其车身轻量化主要体现在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术上,这给刀具和机床制造商提出了新的挑战。 凭借几十年来在汽车零部件加工领域积累的丰富经验,LMT TOOLS利美特不仅可以为发动机、变速箱等复杂精密零部件提供创新、高效及可靠的专用刀具和加工方案。同时,针对电动汽车关键零部件的加工,LMT TOOLS利美特也已做好充分的准备。 用于汽车电机壳体精加工的多刃导条式铰刀 电机壳体主孔大直径的精密加工 电机是电动汽车的关键部件之一,主要由定子组件、转子组件以及零部件端盖和壳体等组成。 作为定子和转子组件之一的载体,电机壳体的加工尤为重要。电机壳主孔的孔径大小取决于定子的大小。由于电动汽车需要足够高的能量密度,所以转子上的线圈直径需要在合理的范围内。一般电动汽车中所用电机的定子直径至少在200 mm以上,这意味着电机壳体主孔直径大小也必须在200 mm以上。对于刀具制作来说,200 mm已经是大直径刀具。另外,驱动电机系统承担着把电能转换为机械能,通过一级变速齿轮,输出电动汽车所需要的扭矩和功率。为了把能量转换过程中的损失降到最低,电机壳体、电机轴和定子等组件等之间的配合必须优化到最合理的区间。在机加工领域,对于电机壳体的加工内容,特别是主孔和轴承孔的形位公差的要求特别严格。电动汽车电机的外形尺寸要求要尽可能小,质量要尽可能轻,功率密度要最优化,因此电机壳体在满足大直径的前提下,只有控制壁厚才能让质量变轻。 LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀 综上所述,电机壳体具有这样的特征:精度高、直径大和薄壁易于变形。为确保加工精度,LMT TOOLS利美特采用导条刀具设计理念,刀具尺寸可达到微米级调节,支撑导条起到了支撑、导向和吸振的作用,导条的设计能够抵消深孔加工中的变形。 作为汽车制造业的合作伙伴,LMT TOOLS利美特与国际知名车企保持着长期的合作关系。针对电动汽车,LMT TOOLS利美特与保时捷公司率先开展了紧密合作。保时捷公司将其一款新型电动汽车中的电机壳体加工交给LMT TOOLS利美特,由其负责整套项目工艺、加工方案和刀具设计及制造。 根据电机壳体的加工特点,同时为了满足电机壳体主孔和轴承孔非常高的圆度、直径和圆柱度要求,LMT TOOLS利美特为保时捷公司制定了半精加工和精加工方案。半精加工采用多刃的ISO镗刀,其轴向和径向尺寸可以根据精加工要求进行调整,同时安装了PCD刀片,确保高效稳定的加工。精加工刀具采用多刃导条式铰刀设计,在满足较高的直径精度和形位公差要求下,利用PCD刀片高速切削的性能,再加上Z=4的多刃设计,可以在获得较高表面质量的同时,把切削效率最大化,大大提升了客户的生产效率。LMT TOOLS利美特提供的刀具和工艺方案,以超高质量标准完成了保时捷公司对精度和表面质量的苛刻要求。 薄壁且复杂的电池包壳体加工 LMT TOOLS利美特为加工各种不同类型的电池包壳体提供了具有最佳加工策略的相应刀具。LMT TOOLS利美特采用PCD刀片材料和油雾润滑技术的铣削工艺,可减少铣削力对加工质量的影响,确保了加工的经济性。例如,在加工某些轮廓时,最佳的方式就是采用用于大切除量切削的铣刀。在这里,最合适的就是选用LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀,该铣刀具有超大正前角和最佳布置的容屑空间,与常规铣刀相比可使切削力减少高达15%。 LMT TOOLS利美特的PCD螺旋刃玉米铣刀的加工精度很高且十分耐磨,根据最新的生产技术制造而成。通过优化调整刀刃的几何形状和切削材料,刀具寿命得到大幅提高。更为重要的是,该刀具在加工轮廓时几乎不会产生毛刺。 针对轻型材料的加工方案 对于电动汽车而言,因为净增电池质量达到了300 kg以上,因此对轻量化的需求就更加的迫切。目前,电动汽车轻量化最重要的途径就是使用轻量化材料,工程塑料和复合材料成为汽车轻量化的首选用材。 LMT TOOLS利美特拥有40多年开发工程塑料与复合材料切削技术的历史。作为切削刀具的专家,LMT TOOLS利美特致力于为客户提供适合应用和工件材料要求的刀具。秉承全球合作的传统,LMT TOOLS利美特已将旗下关于复合材料的加工进行整合,从而能够提供更为广泛的面向复合材料的加工刀具,例如面铣切削、成型切削、锯切、铰削、雕刻、钻削与精密孔加工等。为了满足被加工材料多层次的技术需求,LMT TOOLS利美特在切削刀具材料方面为用户提供了一个很大的选择范围:无涂层的整体硬质合金、PVD与金刚石涂层、PCD或MCD金刚石等。...
智能的雄克(SCHUNK)电池组机械手为锂离子电池的生产带来了效率优势。这款智能机械手在一个紧凑的模块中结合了对锂离子电池的灵活搬运、识别以及100%质量检验。几何形状、温度和电量水平方面的所有已记录过程数据和特性曲线均采用在夹持模块等级所集成的PC系统进行处理,并将处理后的信息通过以太网TCP/IP送至工厂控制器和上级数据库系统。 智能的雄克电池组机械手能够在搬运过程中测定所有与质量相关的锂离子电池的几何和电参数 锂离子电池因其较高的效率和储电能力,是实现电动出行和固定储电领域技术的重要组成部分。密集的研发活动使锂离子电池的性能得以快速提高,充电所需时间也大幅缩短。但同时,每个电池组的收益也以每年20%的速度递减。目前,受制于人工操作部分,想要以成本经济的方式大批量生产电池组依然十分困难。例如,从发出单个锂离子电池进行成组工序,到电池包的组装,整个过程仍大量由人工借助测量设备完成监测工作。这一工作耗时巨大,并且操作失误往往会带来海量的错误测量结果数据。预计未来几年行业将会出现需求的快速增长,因此,这一过程必须彻底自动化。 自主监控所有相关参数 主监控所有相关参数为达到这一目的,抓取系统和夹持技术的专家德国雄克公司已经研发出了一款高度集成的抓取系统,能够主动利用其“最靠近工件”的接触位置,自主完成搬运和质检所需的全部生产步骤:机械手轻柔地夹起菱形的锂离子电池,在搬运过程中将其移动到机械手设定的测试位置。 在这里,利用条形码或矩阵码对电池自动进行识别和几何测量。同时,还测定电池表面的温度和曲率,以及其他的重要电参数:用于确定电量水平(SOC)的开路电压,以及隔离电阻、两频率下的阻抗,以确定电容量。利用在抓取模块等级集成的PC系统,可实时将已准备好的信息通过以太网TCP/IP发送至工厂控制器以及ERP系统和上级数据库系统。之后,可自动对出错或有误差的模块的评估情况进行记录,并在必要情况下直接发送到供应商处。这些数据曲线在可视化系统中相互独立地予以显示。利用对测量数据的分析,可获得产品信息以及改进建议。当内部集成质量检验功能完成后,机械手便会将模块生产中的电池组放入正确的生产线上,或将电池组插入到制造商的分配托盘中。而不合格产品会被自动移除。 高效电池组装配:雄克抓取系统实现了电池模块的自动化捡取和堆叠,实现了快速组装过程,具有较高的过程可靠性 模块化概念简化了过程规划 雄克的电池组机械手可通过标准接口与多种类机器人或龙门系统组合,由数字I/O驱动。得益于模块化概念和自由可配置的控制回路,能够单独定义每个测试程序的类型和范围。此外,还可按要求集成额外的测量和评估。模块化的传感器概念和可配置的控制回路确保了极高的灵活实施可能性。峰值工况下,节拍时间甚至可小于2 s。 智能自动化促进高效的电池生产 智能抓取系统,例如雄克的电池组机械手,为自主生产提供了可能性,在多个方面为未来的生产做出了重要的贡献:完全集成的方案降低了整个系统的成本,不再需要额外采用测量计数,还降低了空间要求和调试需求。从每一块生产出的电池组所获得的测量报告结果,能够提供多种有价值的信息,以便能够设计出更为高效的系统,以及在早期就对生产过程中出现的误差进行干预,从而降低成本。尤其是在电池生产中,类似雄克电池组机械手的智能一体化解决方案,对于提高电池生产的工艺质量和大批量生产的效率有着十分关键的促进作用。    ...
从手动工具,到气动工具,再到有线电动工具、无线电动工具和自动装配系统的过程,从以往传统汽车的装配过程进化史中,我们看到,科技的创新不仅改变了传统燃油汽车的生产制造,也对电动汽车产生了深远的影响。现在,动力电池作为电动汽车的重要零部件,已经走在了汽车工业创新装配的最前沿。 在交通运输领域,车辆的电动化已逐渐成为一种潮流。电动汽车利用来源多样化的电能取代传统的化石能源,不但可以显著提高能源转化效率,而且有助于减少温室气体排放、改善空气质量和降低噪声污染。此外,车辆的电动化还能提高国家的能源安全性,实现可持续发展,符合多种政策的要求。作为汽车行业中最具创新性的产业集群之一,电动汽车还具备增强经济和产业竞争力的巨大潜力,提高投资吸引力。 近年来,电动汽车市场在不断扩增,国家政策对电动汽车的扶持力度和汽车产业在电动汽车业务上的扩大投入都表明:这一趋势在未来10年内不会减弱。作为纯电动汽车的“心脏”,动力电池直接决定了车辆的安全、寿命和性能。随着电动汽车的普及,不仅其应用范围和数量不断扩大,单只电池的能量也越来越高,在动力电池能量密度和性能不断提升的过程中,安全性也成为备受关注与争议的话题。 由于动力电池多为锂电池,其对温度和安全防护的要求极高。因此,锂电池的装配安全是电动汽车装配环节的重中之重。 动力电池装配的关键流程 动力电池系统是一个复杂的系统,包括电池管理系统、外壳部分和众多的电池模组。电池包由多个模组组成,每个模组又由多个动力电芯串并联组合而成。电池管理系统,对电池进行监控和管理的系统,通过对电压、电流和温度等参数的采集、计算,进而控制电池的充放电过程,实现对电池的保护,保证电池组正常且安全的工作。 动力电池包的装配主要是对多个模组进行排列、紧固,检测接线盒。在装配过程中,有很多工位都涉及到安全连接,这些装配过程直接关系到整车乘员的安全。 动力电池包的关键装配流程具体如下: 1. 高低压连接器的装配 电池包或者BMS上分布有很多高低压连接器,这些接口的装配都是安全件,需要收集数据反馈,必须使用传感器式工具;接口拧紧时通常都是单手持工件,单手持工具,因此最好采用枪式工具,握持拧紧最为方便;扭矩范围不大,易选用紧凑型的工具。 2. 高压线束的安装 电池包内有总正总负的高压线束需要连接装配,模组充上电时,这部分连接的电压高达数百伏特。通常工位地面都会做绝缘处理,为高压防护工位。除此之外,在装配上也需要做绝缘处理,这部分工位的绝缘处理不仅影响着电池的安全,更影响着操作者的生命安全。 3. 高压铜巴的连接安装 高压铜巴用于连接模组之间的导通,电流大且使用密集,装配复杂,作为电池导通的关键结构,装配安全同样至关重要,装配的疏忽很有可能导致电池发生短路。 4. 模组安装 电池包由多个电池模块组成,电池模块的装配要求松紧度适中,各结构部件具有足够的强度,防止因电池内部外力的作用而发生变形或破坏。电池模组又由多个动力电芯串并联组合而成,电池模块的装配需要将电池模块固定在铝制箱体里,一般使用长螺栓穿过模组固定到箱体底部的螺母上;也有电池包为了节约空间,采用双层模组的形式,会有安装模组支架用于固定上层模组。 5. 上盖安装 为了减重,电池包通常采用铝制壳体。电池包铝制壳体上盖和下箱体之间通过数十个螺栓连接装配,螺栓数量多且分布规则,拧紧方向都为垂直向下,在装配时需要顺序拧紧,保证上盖拧紧应力分布均匀。 动力电池的装配重难点及解决方案 从动力电池的关键装配流程可以了解到,动力电池的装配重难点主要集中在以下几方面: 1. 过流件问题 动力电池中有很多部件在装配时或者装配之后会通过电流,称之为过流件。这些过流点通常为接线端子,接线端子未锁紧,会造成端子连接处的接触不好,有较大的接触电阻,相当于在回路中串接了一个电阻。由于这个电阻的存在,在流过电流时,此处将发热;流过大电流时,接线端子上会有较大压降,此处会过热,有可能烧毁接线端子。 据此,建议使用传感器式电动工具,实时监控拧紧过程曲线,保证装配接线端子达到正确的扭矩,防止假贴合、假扭矩等情况发生。 2. 绝缘问题 电池模组在生产工厂中会进行充放电,安装和更换模组一般也都是在带电情况下进行操作。因此使用手持式有线工具就存在导电金属导通,最终形成回路的风险,电势差经由螺栓到拧紧工具,再到控制器,人手持着工具也会被串联到回路中。这种工况存在着很大的风险,因为在400~600 V下产生的短时电流就可以让人致命。而电池包的装配中存在着很多装配位置会有高达几百伏特的电压,在这些位置的螺栓装配时,绝缘的处理尤为重要。 因此在使用电动装配工具时,为了预防人员伤害,杜绝环境的危害和产品责任案件,严格遵循工具使用的绝缘要求非常重要。通过可靠且正确的方式使用装配工具能为生产提供安全、高效的装配解决方案。 图1 Desoutter电动工具 如图1所示,Desoutter电动工具给出了专业的绝缘工具解决方案,工具采用专为电池包设计的绝缘输出头:绝缘输出头完全内置集成,防止错用常规套筒;保护操作者,防止放电打火;通过国际电工委员会认证(IEC),有效绝缘电压高达1 000 V/AC和1 500 V/DC。 图1 Desoutter电动工具 3. 残余扭矩问题 在电池包的装配中,上盖工位、连接器装配工位等特别容易出现扭矩衰减的问题,主要是由于连接的位置安装有弹性材料、密封件等导致,所以在装配的时候要尤为注意螺栓拧紧的先后顺序,并需采用多段不同的螺栓装配拧紧速度,从而缓解螺栓的扭矩衰减。必要的时候还可以选用数显扭矩扳手检测螺栓的残余扭矩来进行质量的管控。 如下表所示,针对于不同的扭矩衰减产生的原因,会采用不同的方式缓解。 表 残余扭矩产生的原因及解决方法 产生原因 解决方法 被装配件的表面粗糙度:材料变形─局部嵌入 尽量避免部件的表面粗糙度过大,选择表面粗糙度较小的零部件 弹性连接材料:尤其是塑料或密封件 1. 降低最终拧紧的速度 2. 分步拧紧,如分步骤设置目标扭矩 3. 使用“拧紧+反松+最终拧紧”的方法 过快的装配速度、不合理的装配动作 1. 选用合适的工具 2. 多轴同步拧紧 3. 按照拧紧顺序来拧紧 其他:如装配过程中的温度 1. 避免不合理的摩擦 2. 避免热膨胀系数不同或相差过大 4. 拧紧顺序问题 电池包上盖等大平面的零部件拧紧装配时需要保证应力分布均匀,因此会有拧紧顺序要求。通过控制拧紧螺栓的先后顺序,保证应力分布得尽可能均匀,同时这也能从一定程度上缓解扭矩衰减的发生。 通常,工厂里常用的拧紧顺序控制是采用人机工程学的力臂通过编码器来实现对位置点的控制。这种方式比较常规,但是对于电池包上盖的螺栓定位并不是最优解,因为电池包上盖通常尺寸范围比较大,用力臂覆盖布置会很困难,人员操作也很困难,且容易有覆盖死角。在此,Desoutter专门为电池包上盖螺栓顺序拧紧定位设计的视觉定位系统能完美解决这一问题,视觉定位系统由红外摄像头实现三维坐标定位,定位精度高且稳定性好,安装操作十分方便。同时,它还能完美地与Desoutter的装配工具进行集成。 未来动力电池装配技术的展望 现在,动力电池作为电动汽车的重要零部件,已经走在了创新装配的最前沿,我们用到了很多的电动有线工具和无线工具,这些工具能很好地适应动力电池的装配工况,帮助动力电池这一关键部件实现全装配拧紧数据的可靠追溯。特别是无线电动工具(如图2所示),针对于动力电池扭矩不太大,产品操作范围较大的情况,能很好地兼顾便携灵活性与高性能的表现。 图2 无线工具智能拧紧中枢 除此之外,自动化的装配系统(如图3所示)也在动力电池的装配中得到了广泛的应用,从电池包的上盖到模组的装配,自动化的装配系统帮助客户提高了防错等级,提高了产品的装配质量,加快了生产节拍,节省了人力资源,为动力电池乃至电动汽车走向智能制造往前迈进了一大步。 图3 集成了送钉与拧紧的自动化装配系统...
在政策和市场的驱动下,我国新能源汽车和动力电池产业近年来迎来了新的发展契机。作为新能源汽车的核心部件,动力电池智能制造的步伐一直走在整个产业的前端。智能制造可以提高电池企业的产品质量,提高制造安全性,降低生产成本,对提升企业的整体竞争力有着重要的意义。智能工厂的规划建设是一个十分复杂的系统工程。   随着新能源汽车用动力电池市场的快速扩大,应用领域对电池的高安全性、高一致性、高合格率和低制造成本提出了新的要求,如果继续沿用过去半自动化、半人工的生产方式,产品将难以适应国际化竞争的需求。电池企业必须投入更多资源,通过技术创新、自动化生产和规范化管理,加快实现产业的转型升级。 2017年3月,工信部、发改委、科技部和财政部四部门印发关于《促进汽车动力电池产业发展行动方案》的通知,要求按照《<中国制造2025>重点领域技术路线图》的总体部署,加快形成具有国际竞争力的动力电池产业体系;明确将高端装备支撑产业发展作为5大目标之一:到2020年,动力电池研发制造、测试验证和回收利用等装备实现自动化、智能化发展,生产效率和质量控制水平显著提高,制造成本大幅降低。 智能工厂的规划建设是一个十分复杂的系统工程。如何实现智能化动力电池工厂的规划设计?本文从动力电池工厂的规划流程、总体规划及智能化设计理念三方面展开论述。 规划流程 1. 规划思路 电池工厂的规划设计一般分6个步骤进行,如图1所示。 图1 工厂规划设计步骤 目标产品定位,首先要做市场调研、分析,确定项目产品的应用领域,是乘用车、商用车、物流车还是专用车等,根据市场情况,确定项目的规模,预估产品的价格定位。 根据产品定位,进行电芯的产品设计,设计电芯的基本参数,如电芯产品性能(容量、充放电倍率、循环性能和安全性能等)、材料体系、尺寸结构以及Pack规格等。 再通过扣电试验、产品试制和中试线验证,确定工艺制程(流程)、对各工序的参数进行验证,如合浆工序的材料配比、固含量、黏度和细度等。 根据工艺制程参数、项目规模,进行工艺设备选型,如确定合浆系统、涂布线等的规格和数量。进一步确定各工序设备对土建公用的需求,包括能源需求(水电气)、环境需求(温湿度、洁净度)以及土建需求(基础荷载、地面要求、吊顶高度和厂房高度等)。 上述内容确定后,可以进行工厂设计阶段。获得用地的土地规划条件、能源供给条件,根据项目需要撰写项目建议书、厂址选择意见书,并开展可研、环评、能评、安评和职评的前期规划准备工作,然后进行初步设计、方案设计以及施工图样设计。 2. 项目建设流程 智能化动力电池工厂项目建设流程遵循一般的工程设计程序,包括项目立项、设计招标、修改详细规划设计以及方案设计。图2所示为智能化动力电池工厂项目流程图。 图2 智能化动力电池工厂项目流程图 工厂的总体规划 1. 设计原则 智能化动力电池工厂的规划设计要从产品品牌、企业文化、节能环保和绿色生态的角度考虑,以展示企业品牌和文化、体现节能环保绿色生态为根本。一般遵循以下6项设计原则: 1)人员、物流分开且保持顺畅,消防疏散措施周到且人性化。 2)生产单元集中工序间的转运便捷。 3)公用设施靠近负荷中心,减少能源损耗。 4)贯彻数字化、智能化工厂理念,提高生产管理自动化水平。 5)布局合理,合理优化空间,节省建设和运行成本。 6)设备选型要配套产能,先进可靠且经济适用。 2. 工厂构成 智能化动力电池工厂主要由电芯生产车间、PACK车间、原材料库、电芯库及材料库、成品库等构成,具体如图3所示。 图3  智能化动力电池工厂的组成 3. 建线模式和特点 智能化动力电池工厂可以根据产品建线,也图2智能化动力电池工厂项目流程图可以根据工序建线。 (1)产品建线 按照产品划分车间,将同一个产品的不同生产工序布置在一个车间内,完成整个产品生产流程。其特点是:库房集中设置,生产区集中,便于专项管理;生产车间模块化,便于分期建设;单线工序间衔接紧密,物流距离短,利于保证产品的一致性;单个生产车间面积较大,消防要求略高;生产线刚性大,连续化生产对设备的可靠性要求高;各模块的工艺设备、人员管理和公用设施等相对独立,综合利用率相对低。 适合于市场需求不明显,产品定位不明确,分期投资,降低一次性建设成本的项目。 (2)工序建线 按照生产工序,将不同的工序布置在独立的车间内,如电极车间、装配车间和化成车间等,不同车间之间采用连廊连接。其特点是:生产车间分散,单个生产车间面积小,便于消防疏散设计;生产工序有缓冲库,生产刚性小,设备可靠性要求略低,生产组织灵活;工艺设备、人员管理和公用设施能充分共享、综合利用率高,设备综合投资低;物流输送距离远,输送成本高,对产品一致性不利;车间需要一次建成,一次建设成本高。 适合于产品较为单一,市场需求较明确、稳定,一次投资建设规模较大的项目。 智能化设计理念 智能工厂的建设融合了信息技术、先进制造技术、自动化技术、智能化技术以及先进的企业管理技术。通过工业互联网和大数据分析,实现工厂的透明化,具体包括数字化的厂房、透明化的物流、透明化的质量跟踪追溯、产线和设备状态实时监控以及工厂能耗的智能化管理。 1. 智能厂房设计 智能工厂的厂房设计,引入建筑信息模型(BIM),通过三维设计软件进行工厂建模,尤其是水、电、气、网络和通信等管线的建模;使用数字化制造仿真软件对设备布局、产线布置和车间物流进行仿真。 同时,智能厂房要规划智能视频监控系统、智能采光与照明系统、通风与空调系统、智能安防报警系统、智能门禁一卡通系统及智能火灾报警系统等。采用智能视频监控系统,通过人脸识别技术以及其他图像处理技术,可以过滤掉视频画面中无用的或干扰信息,自动识别不同物体和人员,分析抽取视频源中关键有用信息,判断监控画面中的异常情况,并以最快和最佳的方式发出警报或触发其他动作。 2. 先进的工艺设备 工艺设备是工厂智能化的基础单元,制造企业在规划智能工厂时,必须高度关注智能装备的最新发展。锂电生产的工艺设备更新换代、升级尤其的快速,如涂布分切一体机、辊压分切一体机、模切分切一体机、激光模切裁切一体机、裁切叠片一体机、高速叠片机和自动化堆垛式化成机等逐步被行业应用到生产中,提高了生产效率、减少了输送量。 产线装备自身的自动化程度提高。通过传感器、数控系统或RFID与自动化物流系统进行信息交互,通过数字化仪表接受能源管理系统能耗监控,通过控制系统、网络通信协议、接口与MES系统进行信息交互,进行生产、质量、能耗和设备绩效(OEE)等数据采集,并通过电子看板显示实时的生产状态;产线具有一定冗余,如果生产线上有设备出现故障,能够调整到其他设备上进行生产;针对人工操作的工位,能够给予智能的提示,并充分利用人机协作。 设计智能产线需要考虑如何节约空间,如何减少人员的移动,如何进行自动检测,从而提高生产效率和生产质量;分析哪些工位应用自动化设备及机器人,实现工厂的少人化甚至无人化需求。 3. 自动化物流系统 智能工厂建设中,生产的智能化物流十分重要,工厂规划时要尽量减少无效的物流输送、充分利用空间、提升输送效率、避免人员的繁琐操作和误操作,实现自动化输送系统与MES系统、企业ERP系统的信息交互,实现工厂物流的透明化管理。锂电工厂中自动化物流系统的应用非常广泛,主要有自动化立库及输送系统、智能提升装置、堆垛机、AGV和机器人等,如图4所示。 图4  自动化物流设备 锂电池工厂的自动化物流系统规划时,还要充分考虑到锂电生产的消防安全问题,如电芯带电后的自动化立体仓库,要配置烟感控、温度传感器及消防报警、喷淋灭火系统。 4. MES生产管理系统 MES是智能工厂规划落地的着力点,MES是面向车间执行层的生产信息化管理系统,上接ERP系统,下接现场的PLC程序控制器、数据采集器、条形码和检测仪器等设备。构建适合锂离子动力电池制造工艺的MES系统,是为了最终完善电池生产制造信息系统,实现智能工厂乃至工业4.0,推进工业互联网建设。 实现MES应用,最重要的基础就是要实现M2M,即设备与设备之间的互联,建立工厂网络。设备与设备之间的互联,需要制定通信方式(有线、无线)、通信协议和接口方式、采集数据处理等,建立统一的标准。 基于数字化工厂理念、MES系统功能特点及锂离子动力电池制造工艺流程,构建适用于锂离子动力电池生产制造的MES系统核心功能如图5所示。 图5  MES核心功能图 从业务流程出发,MES系统提供实现从订单下达到完成产品的生产活动优化所需的信息;运用及时准确的数据,指导、启动、响应并记录车间生产活动,能够对生产条件的变化做出迅速的响应,从而减少非增值活动,提高生产效率。建立起基于二维码的全生命周期可追溯系统的锂电生产大数据平台,MES系统对生产过程质量数据进行可追溯性管理,并通过双向追溯、多维度追溯和全面追溯实现。 5. 智能化能源管控系统 如果说MES系统是对电池生产的每一步工艺,进行必要的生产过程控制、过程参数采集、品质信息记录、物料消耗追踪和工序物料移动等,那么智能化能源管控系统则是以计算机控制技术和计算机网络通信技术为基础,对建筑内的各类公用机电设备进行集散式的监视、控制,对能耗数据进行分类、分项及分区域统计分析,可以对能源进行统一调度、优化能源介质平衡,达到优化使用能源的目的,全面实现对建筑的综合管理和能源利用。 如图6所示,智能化能源管控系统采用三层系统架构:管理层、控制层和现场仪表设备层。 图6  智能化能源管控系统架构 1)管理层:利用能源计量数据的采集、诊断和分析,对工厂实施有效管理。科学准确的计量数据能够指导工厂能源的利用,建立科学合理的节能流程,由此达到节能降耗的目的。 2)控制层:总控中心显示需要监控设备的运行状态,监测参数值,调节设定值,并实时记录数据。 3)现场仪表设备层:快速的故障反应及处理、完备的警报及历史资料,帮助工厂精简了人力和物力,实现对公用设备的综合管理和能源利用。 结束语 根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,到2020年,我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力要达到200万辆、累计产销量超过500万辆。随着我国双积分政策的落地以及各国出台的燃油车退出计划,也将形成倒逼机制,促进传统车企转型。预计未来几年新能源汽车市场会继续扩大。新能源汽车产业的快速发展必将带动动力电池市场的快速增长。 智能化工厂对关键生产环节实现基于模型的先进控制和在线优化,建立工厂通信网络架构,实现工艺、生产、检验和物流等制造过程各环节之间,以及实现电池生产过程动态优化,制造和管理信息的全程可视化,持续提高动力锂电池产品的一致性、安全性,降低生产成本等有着显著优势。随着 5G到来、人工智能应用,未来的动力电池工厂将更加的智能化,具有巨大的想象空间。...
成立于2011年的卧龙电驱EV电机事业本部,专注新能源汽车电机的研发、制造和销售。依托集团电机生产领域的全球领先优势,整合市场资源和创新技术,卧龙电驱打造的新能源电机数字化工厂,解决了汽车电机智能制造的关键技术瓶颈,带动行业创新发展,向数字化、智能化制造转型。   随着全球性能源危机日趋严重,汽车能源和动力转型势在必行。自“十五”以来,我国新能源汽车进入快速发展阶段,在政策支持下中国有望成为世界新能源汽车产业中心,作为新能源汽车关键零部件之一的电机市场需求巨大。 卧龙电气驱动集团股份有限公司(以下简称“卧龙电驱”)经过三十多年的创新发展,现已成为全球主要的电机及驱动解决方案的制造商之一。卧龙电驱从2016年开始对新能源汽车电机智能制造新模式应用项目展开攻关,结合智能制造标准,攻克虚拟仿真、信息安全等关键技术,研发生产管理等核心软硬件,集成应用数控机床等关键技术装备,实现了融合研发设计等多系统为一体的智能制造新模式,最终建成了拥有自主知识产权的集冲压等多个关键工艺的新能源汽车电机制造数字化车间,现已投入实际运营。 实现信息化平台互联互通 要建设“高透明度、高效率、高水平、自动化”的数字化车间就要实现信息化平台的互联互通。卧龙电驱在新能源汽车电机制造数字化车间的建设中,主要从以下几方面入手: 1)对产品生产计划、制造工艺、质量管控、设备管理、物料配送和人员管理等多方位的业务流程进行梳理,对生产制造流程进行标准化和规范化,建立起流程之间的有效连接与信息共享。 2)建立一套基于制造运营的MES系统管理信息平台,在对车间各个环节生产数据实时采集的基础上,对数据进行跟踪、管理与统计分析,打造高效、精益及可视化现场管理,提升生产透明度与效率。 3)建立灵活、高效的制造过程控制体系,加强实行实时监控,基于MES系统的数据统计和分析,及时发现异常并进行快速处理,从而保证和提高生产过程能力,提高生产过程的稳定性,降低不良率。 4)构建产品快速追溯体系,为产品质量控制及质量改进提供高效追溯查询支撑。 5)实现生产过程信息数据的集中存储和网络共享,建立全公司信息平台,打通车间及SAP、PLM、WMS和自动化相关硬件,实现透明化、数字化工厂,构建智能化工厂管理系统。 项目实施后,电机数字化车间实现了7种信息化平台的互联互通和互操作,在原来孤立的各信息平台间建立了互联互通的渠道,实现了电机制造信息化系统中的信息流转,最终形成了电机行业的数字化车间信息化平台互联互通的智能制造新模式。这7种平台包括电机产品数字化三维设计与工艺仿真平台(PLM)、制造执行系统(MES)、过程控制系统(PCS和DNC)、企业资源计划系统(ERP)、智能物流仓储系统、在线检测系统和能效管理系统。 同时,本项目建设的数字化车间,从工业控制、信息管理与信息安全等方面建立全面的安全体系。 数字化车间建设的技术创新点 新能源汽车电机制造数字化车间建设了基于不同直径的定转子数字化生产线、嵌线数字化生产线、金加工数字化生产线、绝缘系统数字化生产线以及智能化装配数字化生产线。在这里,应用了大量自主研发的基于信息化的电机设备及关键部件生产和检测的自动化设备。 1. 基于不同直径的定转子数字化生产线建设 (1)自动冲压 针对传统冲压工艺中手工收集冲片速度慢、效率低且安全隐患大的问题,创新开发了定、转子冲片自动收集、转运、检测和码垛等技术。系统采用高精度机器人导向、定位、进给、调整控制技术及视觉检测等关键技术,完成了自动冲工序和在线检测系统,实现了产品的有序排列及自动装箱码垛。自动冲压关键技术实现了硅钢片冲压的最高生产速度达到350片/min,硅钢片的利用率达到70%以上。每个机器人都带有“安全域”的核心安全控制软件技术,确保机器人与机器人之间、机器人和设备之间保持安全距离。 (2)自动铸铝系统 针对传统铸铝工艺中生产环境差、产品质量难以保证、自动化程度低、工人劳动强度高和效率低等缺点,创新设计了转子铁芯自动进料、自动压铸及自动后处理等技术,完成转子铸铝的自动化和产品在线自动化检测。铸铝自动化使得电机的电性能可提高约5%,整体节拍约80 s/件;采用在线自动化检测可做到产品100%检测,达到控制转子质量的目的。 2. 嵌线数字化生产线建设 针对传统手工下线劳动密集度高、产品质量不易保证和生产效率低等缺点,该项目开发了有绕组铁心的自动嵌线系统,具体为插槽绝缘、绕线、下线、中间整形、绑扎、封槽口、整形和检验等工序。实现嵌线的自动化,实现工件的自动化流程,提高了生产效率,打破了生产瓶颈,生产节拍可达到120 s/台。同时,还结合电机过程管理与生产管理的统一应用平台,设计安排了电机定子数字化生产车间的信息流与物流方向,制定了电机定子有绕组铁心制造的数字化信息的流转方案。 3. 金加工数字化生产线建设 针对汽车电机批量大、工艺复杂且质量要求高等特点,创新开发了机床、夹具、机器人、物流和测量单元。所有外部信号都通过独立的I/O模块输出至总线控制系统,总线控制系统通过实时采集的信号,完成对所有的设备下达正确合理的指令,实现生产线的自动运行及监控。结合DNC联网系统、车间条码管理系统等工具,使设备生产状态、利用率、加工产量和生产效率得到大幅提升。 4. 绝缘系统数字化生产线建设 针对传统浸渍工艺自动化程度低、产品质量难以保证和生产效率低等缺点,创新开发了真空连续浸渍工艺,达到自动化连续作业的目的,使浸渍更加充分,浸漆品质更纯更优,可以做到线圈浸透、烘干填满和粘牢;定子外表形成一层坚韧的漆膜,漆膜厚度≤0.1 mm(视粘度);线圈表面形成的漆膜平整、光滑、无流痕及明显漆瘤,大大提高了线圈的导热性能和绝缘性能、电气强度和机械强度,提高了电机品质和生产效率,增产节能、降低浸渍成本,并实现了环保生产。 5. 数字化装配生产线建设 (1)上下双顶尖精定位技术创新开发了定、转子总装机上下双顶尖精定位技术,实现转子压入定子,同轴度控制在0.02 mm以内。 (2)电动螺栓扭紧机和扭紧系统创新开发了电动螺栓扭紧机,配套的扭紧系统具有防漏拧功能、扭矩和角度监控功能,整个系统操作和显示设备以及连接件按照现代化用户友好型设计进行排列,结构清晰可进行直观操作,无需任何复杂配置,壳体安全符合防护等级IP54。模块化接口,高度灵活,整个拧紧过程轻松实现自动化。 6. 数字化车间多总线集成与接口技术 过程控制系统是数字化车间数据的源头,系统之间数据信息的形成、交换,以及高效、实时和准确的通信是数字化车间稳定运行的前提。数字化车间的过程控制系统中有许多不同类型的系统及设备,如DNC系统、嵌线生产流水线系统、PLC、远程I/O、AGV小车、仪器仪表和条码扫描器等。这些系统与设备都具有不同的通信接口及通信协议,种类繁多。本项目充分调研了这些系统与设备,制定统一的接口与规范,解决了多总线系统的网络化集成架构、多协议通信技术、网络的静态规划配置与动态通信、对等通信等关键技术。针对DNC、嵌线生产流水线等系统,通过数据库直接访问或OPC的形式接入以太网,与MES、PLM系统交互数据。而具有Modbus、USB、WIFI、Zigbee及其他现场总线接口的设备,则通过数据采集器进行数据中转,实现现场总线到以太网的无缝集成。 结束语 卧龙电驱通过建立电机设计数字化系统,研发实现电机过程管理与生产管理的统一应用平台,并通过对现有硬件系统的智能化改造,实现了汽车电机的智能化制造。新能源汽车电机制造数字化车间建设拥有多项技术创新: 1)建设拥有自主知识产权的定转子、嵌线、金加工、装配和绝缘系统等多工艺为一体的新能源汽车电机制造数字化车间; 2)建设DNC联网系统、车间条码管理系统等系统,使设备生产状态、利用率、加工产量和生产效率大幅提升; 3)研发真空连续浸渍工艺,达到自动化连续作业目的,生产效率大幅提高,同时使浸渍更加充分,浸漆品质更纯更优; 4)定、转子总装机上下双顶尖精定位技术,实现转子压入定子,同轴度控制在0.02 mm以内,解决电机装配难题; 5)电动螺栓扭紧机和扭紧系统,可防螺栓漏拧、扭矩和角度监控功能; 6)建设具有工业控制、信息管理与信息安全等全面的安全体系,保障新能源汽车电机的智能化生产顺利进行。 本项目的实施突破了汽车电机智能制造的关键技术瓶颈,引领全产业链向数字化、智能化制造转型,实现总体生产效率提高25%、生产运营成本降低25%;产品不良品率降低40%、产品研制周期缩短35%;能源综合利用率提高10%;实现产品设计的数字化率达到100%、关键加工工序数控化率达到85%及故障率<3%。 ...
智能电能表制造业现状 全国电能表生产和销售的厂家约为300家,其中主流的电能表厂家约130家。其中浙江省26家,江苏省24家,上海市7家,广东省22家,沿海城市(浙江、江苏及上海)共57家,占比43.85%,如图1所示。 图1 国内主流电能表厂家的区域分布图 在国内主流电能表销售业绩方面,以2017年中国电工仪器仪表行业发展报告统计数据显示:宁波三星、杭州海兴、长沙威胜、杭州华立及江苏林洋等实力强劲企业排列靠前,2017年国内电工仪器仪表产品销售收入前20名的企业及销售额情况,如图2所示。 图2 2017年国内电工仪器仪表前二十名企业销售情况 国内主流仪器仪表企业在国外市场销售情况,在国网与南网市场中的实力强的电能表企业,如浙江正泰、杭州海兴、深圳科陆、宁波三星、浙江华立、江苏林洋和长沙威胜等在国外市场都有一定的占有率。 中国智能电能表市场需求分析 2018年中国智能电能表及用电信息采集世界银行分析报告,针对国家电网公司和南方电网公司年对智能电能表2019—2021的市场容量进行了预测,到2021年,国网公司电能表年需求量是5 000万只,而南网公司的年需求是2 000万只。三年内,两家公司对智能电能表需求总计将达19 418万只。 总体来说,中国电能表未来市场的需求主要着眼于五个方面: 1)失准更换需求:利用用电信息采集系统,基于大数据分析对电能表进行状态监测,电能表出现失准后才进行更换。 2)新增用户需求:未来国网和南网公司新增用户数量将保持稳定增长。 3)新兴业务需求:贸易型结算电表向“基表+手机”“基表+主站”“基表+终端”定制化方向发展。 4)非贸易结算型市场需求:结合泛在电力物联网各专业业务要求,非贸易型测量电能表应向模块化、随器化以及传感器化方向发展。 5)特殊电能表市场需求:中国幅员辽阔,电网环境复杂,其运行环境差异性很大,针对不同的运行环境应设计不同的电表,以适应其运行需求。 智能电能表的技术发展展望 智能电能表的技术发展主要关注四个主要方向,关键元器件发展方向、电能表技术发展方向、电能表安装技术发展方向和用电信息采集系统发展方向。 1. 关键元器件发展方向 一方面是关键元器件发展与操作系统,随着科学技术的不断创新,要发展适合电能表用的芯片与操作系统;另一方面要提升元器件性能及可靠性,如材料突破、制造工艺发展及技术革新等将大幅提升元器件性能质量。 实现核心元器件性能突破,主要是指分流器、微型电流互感器等,要能够研制出高可靠性、高精度和宽量程的新一代电能表。核心芯片国产化,是指要研制高精度、高可靠性及自校准功能一体的计量芯片与低功耗嵌入式CPU管理芯片,支撑未来智慧能源服务需要。而在操作系统方面,要有适用新一代电能表的嵌入式操作系统,实现电能表软件模块化设计、任务并行处理能力、数据安全性储存及远程应用任务升级等功能。实现关键材料性能突破,重点在于提升电能表表壳的防冲击、防外磁场及防窃电等性能;提升微型断路器开断大电流能力,研制大电流内置电能表,未来计量表箱与外置断路器将消失。 随着半导体制造技术发展,电子元器件将向片式化、小型化方向发展。随着低温共烧陶瓷(LTCC)技术突破,使无源集成技术进入了实用化和产业化阶段,电子元器件将向集成模块化发展。另外,随着材料元件的多功能性与不断提升的设计水平,电子元器件将向多功能化发展。随着安全环保意识加强,绿色环保电子元器件制造技术发展,电子元器件将向无毒无害、安全环保性发展。 2. 电能表技术发展方向 首先,是电能表个性化发展。将电能表分为三种类型:贸易型结算电能表、非贸易型测量电能表及区域化电能表,根据运行环境向区域化方向发展。贸易型结算电能表向“基表+手机”“基表+主站”“基表+终端”方向发展;非贸易型测量电能表向模块化、随器化及传感器化方向发展;区域化电能表是指针对辽阔的地域及复杂的电网环境,设计不同的电能表。 为适应营销计量业务多元化发展,如图3所示的“手机”电能表和如图4所示的“主站”电能表将逐步代替智能电能表,让计量回归本质;计量芯及其外围电路组成“基表”,完成电量、电参量等数据保存。基于高速电力线载波或无线通信技术,利用5G通信技术优势,实现海量数据快速高效传输至大数据中心(营销主站),电能表、采集终端与营销主站构成一只“大电表”。强化营销主站大数据处理能力,既可建设分布式营销主站(以地市供电公司为单位),又可建设区域性营销主站,实现营销主站与泛在电力物联网海量数据实时交互。 图3 “手机”电能表原理框图 图4 “主站”电能表原理框图 其次,是智慧能源多元业务发展。一是大幅提升用户用电感知,基于手机电表,用户可在移动终端(手机等)APP查看历史电量、当前负荷状态及档案信息等;二是提供灵活多变电价政策,适应电力交易市场发展的需要;三是不断拓展营销新业务,基于区域性营销主站,建设大数据分析中心,实现网荷互动,开展负荷预测、提供能效分析、制定节能方案等,不断拓展营销新业务。 第三方面,是要完善电能表标准体系。随着仪器仪表行业技术不断创新,在新型元器件研制、原材料性能、整表设计理念及智能制造水平等方面也将不断突破。从而带来电能表标准体系的不断完善,可从几方面体现:新的计量特性、整表技术标准体系、关键元器件技术标准体系及智能制造工艺标准等。 3. 电能表安装技术发展方向 主要包括集中式安装向分散式安装发展,以及手工安装向自动化、少人化和无人化安装发展。 4. 用电信息采集系统发展方向 随着泛在电力物联网建设的不断推进,新一代用电信息采集系统将突破原有架构与专业应用限制,支撑多专业、多业务发展需求,个人认为,新一代用采系统将向以下几个方向发展: 1)多专业应用支撑。基于用采系统,扩大电网数据种类,增加数据颗粒度,实现几大类数据分钟级采集:电测量数据、电能计量数据及事件记录,支撑多专业应用需求。 2)分布式架构布局。重塑用采系统架构,搭建分布式业务架构,形成多个小型用采系统,“以硬件模组化,软件平台化”设计思路,研制新一代模组化采集终端,加强边缘计算能力。 3)多业务深化融合。不断强化各专业、多业务融合,优化用采集系统数据流,加强各业务系统数据交流,深化设备全生命周期全链条数据融合,实现营配调多业务融合。 智能电能表的智能制造 智能电能表的一体化结构设计是非常重要的,首先应做功能分区,硬件分功能模块化设计,内部无软件焊接,一体化设计理念;其次要进行先进的软件架构设计,基于实时操作系统搭建统一应用平台;另外,要保证安全可靠性,基于文件系统与数据备份机制,保证所有数据安全可靠;应具有良好的扩展性,具有模组化设计思路,未来未知功能可随意扩展;还应进行优化型式结构设计,接线方式自适应结构、取消弱电辅助端子,多通信方式(近场红外、无线WiFi及电力线载波通信技术)等;整表结构设计满足自动化生产线,实现电能表生产过程全自动化。 因此,要利用智能设计、智能仿真制造、智能化制造及智能物流等过程,实现电能表生产过程的智能制造。 体现智能制造的另一个重要方面就是监管模式的变化。传统的监管模式由政府主导,在生产环节对电能表制造企业进行监管,在验收及运行环节对电能表运营商进行监管,虽能在电能表全生命周期环节进行监管,但是单一、垂直的监管模式。未来的监管模式,应该是行业监督,政府监管。建立行业质量信用库,实现全生命周期过程监管,保证质量可追溯。...
     泛在电力物联网,是充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。这一系统将会使电网变得更“聪明”,也能够带动更多相关产业产生协同效应,改变我们的生产生活——   泛在电力物联网建设开始提速。10月14日,国家电网公司发布《泛在电力物联网白皮书2019》,提出泛在电力物联网建设分为两个阶段。第一个阶段,到2021年初步建成泛在电力物联网。第二个阶段,到2024年建成泛在电力物联网。今年重点围绕着力构建能源生态、迭代打造企业中台、协同推进智慧物联、同步推进管理优化4条主线,明确了57项建设任务和25项综合示范。   从“用好电”到“用好能”   在2009年提出“坚强智能电网发展战略”并高速建设发展10年之后,国家电网公司在2019年1月份召开的工作会议上提出建设“三型两网”,其中的“两网”,即坚强智能电网和泛在电力物联网。在3月份的专项部署会上,国家电网有限公司董事长寇伟强调“当前公司最紧迫、最重要的任务就是加快推进泛在电力物联网建设”。   对于泛在电力物联网这个新概念,国家电网公司给出的解释是,围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。   简单说,泛在电力物联网本质上就是一个物联网。电力物联网,就是把电力系统里的各种设备、电力企业、用户相联,形成一个网,所谓的泛在就是无处不在的意思。   其实,在泛在电力物联网概念提出前,它已经在人们生活中广泛应用了。比如,人们可以方便地利用手机交电费,就是因为物联网将手机和家中的智能电表相连了。当然,这只是泛在电力物联网在用电侧的应用。事实上,泛在电力物联网将覆盖生产、生活的方方面面。   “泛在电力物联网,就是用数字技术为传统电网赋能,不断提升电网的感知能力、互动水平和运行效率,有力支撑各种能源接入和综合利用,实现由‘用好电’向‘用好能’转变。”国家电网互联网部副主任汪峰说。   电网运行更加灵便   从年初提出泛在电力物联网建设以来,国家电网公司已经在部分地区和部分电力环节,尝试应用移动互联、人工智能等技术,让电网变得更“聪明”。   停电次数不断减少,停电时间不断缩短。如今,在中国的广大城市和乡村,人们都能感受到用电质量大幅提升,这得益于泛在电力物联网建设。汪峰表示,通过推动电网数字化转型,全面提升电网的感知能力、互动水平、运行效率和自愈能力,使得供电质量更优质,电网运行更安全。   在促进清洁能源消纳方面,通过推动清洁能源发电全息感知、智能分析、精准预测,有力支撑各类清洁能源接入,提升清洁能源消纳水平。今年1月份至8月份,国家电网公司经营区域已累计消纳新能源电量3944亿千瓦时,同比增长15.9%。   此外,“充电难”一直是我国电动汽车推广的重要问题。“目前,我国电动汽车保有量已突破360万辆,占全球比重超过50%,居民区建桩、充电需求日益增加,我们依托泛在电力物联网建设,创造性地提出了智能有序充电的解决方案。”国家电网公司营销部副主任刘继东透露,经过试点验证,80%的电动汽车充电量被优化调整到负荷低谷时段,用户充电需求得到有效保障。按照计划,到2021年将推广居住区智能有序充电桩3万个。   在提高能源综合利用效率方面,依托泛在电力物联网建设,大力推进各类能源设施与电网广泛互联和深度感知,可以促进能源高效转换利用,降低企业用能成本。刘继东表示,通过聚焦工业企业、园区用能特征,构建可调负荷及用能优化模型,可为用户提供智慧用能服务。南京南钢集团、无锡红豆工业园区示范项目每年可为用户节约用能费用300万元,减少碳排放5000吨。计划到2021年完成2000家工业企业、100个园区的推广应用。   产业协同加大投入   近年来,“平台”“共享”是国家电网公司,尤其是涉及泛在电力物联网建设时频繁提及的两大关键词。   早在去年,国家电网公司与中国铁塔股份有限公司签署战略合作协议,双方将开启“共享铁塔”全新合作模式,标志着电力、通信两大行业间资源共享取得突破性进展。“推进泛在电力物联网建设,将促进电网更加开放共享。”汪峰说,要通过开放电网基础资源、实验室研究资源等,与政府、社会及相关行业实现共享,激活、引导和连接各类社会资源,支撑设备、数据、服务的互联互通,推动各方共享共赢。   具体来看,在综合能源产业方面,国家电网联合南方电网、华能集团、大唐集团等20余家单位,发起成立了中国综合能源服务产业创新发展联盟。“下一步,将加大与外部企业合作,合力推进综合能源服务技术研究、科研成果转化和服务产品开发,共同做大综合能效服务‘朋友圈’。”刘继东说。   在电动汽车产业方面,国家电网依托车联网平台和广域覆盖充电网络,广泛接入各类社会充电桩,聚合电动汽车企业、城市出行、车辆维保、金融保险等资源,构建起“充电+产品”一站式服务运营体系,累计接入充电桩31万个,服务客户超过193万。计划到2021年,接入充电桩120万个、用户500万户。   毫无疑问,泛在电力物联网将是国家电网未来5年建设的重点。从各方迹象来看,行业已经逐渐迈入建设加速期。资料显示,国家电网近30家省公司对泛在电力物联网建设已设立了计划目标:国网北京市电力公司制定的《关于泛在电力物联网建设工作行动计划》已经出炉;国网湖北省电力有限公司则围绕泛在电力物联网建设第一阶段目标,初步确定了20个示范项目和11个研究创新课题,迭代推进泛在电力物联网建设与应用;国网上海市电力公司与上海交通大学合作建设了泛在电力物联网智能感知实验室。   据机构测算,国家电网公司年均泛在电力物联网范围内的资本开支有望从100亿元至200亿元上升到400亿元至600亿元,包含云平台、终端采集、信息安全等方面的电力信息通信相关行业。...
对于许多都市人而言,地铁作为每天上下班通勤的首选交通工具,已成为日常生活必不可少的一部分。上海交通指挥中心最新数据显示:上海地铁日均客运量超过 1 100万人次。 人们每天享受便捷安全出行的背后,不仅有地铁工作人员在各自岗位上的坚守和付出,同时稳定可靠的供电系统是确保地铁正常运行的首要保障,这就好比整个轨道交通网络的“心脏”,为日夜穿梭在地下和地上空间的地铁提供强劲动力。 1993年5月,上海地铁一号线开始试运营,使上海交通实现了立体化,进一步缓解上海的交通压力。这条地下长龙贯穿上海最繁华的闹市中心,日运载设计能力约100万人次。 时隔26年,现已有十多条地铁线路宛如城市脉络般布满上海,延伸、触及到更多的角落,惠及更多老百姓。早晚高峰时段,人流如潮水般涌入地铁站。万一这时,广播通知因线路故障,地铁站采取限流措施,就会像“晴空霹雳”般,扰乱每位出行者的行程。 上海地铁一号线 敢为中国先 从一号线便开始服务上海地铁的西门子中压气体绝缘开关柜,历经多年一直没有令人失望。上海地铁供电公司总经理郭德龙回忆当年,饱含感情地说:“上海地铁敢为人先,在第一条地铁项目中就选用了气体绝缘开关柜,这在当时是全国首例,备受瞩目,比第二个同类型地铁项目早了整整10年。” 确实,早在20世纪90年代初期,国内还以空气开关柜为主流。考虑到地铁变电站往往曝露在地面以下,潮湿和污秽在所难免,气体绝缘开关柜脱颖而出。西门子中压气体绝缘开关柜得益于一次高压部件终生气密压力系统以及单极可靠绝缘,密封电缆插头等设计,使其不受恶劣环境影响,并防止异物进入。而且,西门子中压气体绝缘开关柜的免维护设计确保人身安全,节省运维费用,实现了更高的供电可靠性和更长的服务寿命,甚至高达40年。气体绝缘开关柜的可靠性在地铁行业实施中得到了体现。要知道,西门子中压气体绝缘柜成功安装在海拔超过5 000 m的唐古拉山的变电站,为青藏铁路提供电力,十余年来当地苛刻的高海拔、超低温环境也丝毫没有影响供电的稳定性。 历经26个年头,上海地铁几乎所有的线路背后都可以找到西门子中压气体绝缘开关柜的身影。目前有超过3 000台西门子气体柜在服务上海地铁的各条线路,踏踏实实地为列车输送稳定的电流,仿佛是城市脉络的坚实后盾。 广泛应用在地铁项目中的西门子中压气体绝缘开关柜8DA/B 经典永传承 基于多年来在技术、生产和应用方面的经验,西门子率先将气体绝缘开关柜技术引入中压领域(6~40.5 kV),于1982年3月推出世界上第一间隔中压气体绝缘金属封闭开关设备,充气柜的型号为8DA10型(单母线)和8DB10型(双母线),并在全球范围内成功运行。 除了能确保操作人员安全,其紧凑、模块化和免维护的设计,都传承了西门子的一贯品质。同时,此系列开关设备气密单极封闭、多气室的设计使得其在运行过程中不会发生相间故障。西门子中压气体绝缘开关柜既能按照客户需求订制,又能提供标准化的、具有成本优势的产品解决方案。成熟可靠的开关柜理念、更低的生命周期成本以及久经验证的西门子质量,使得西门子中压气体绝缘开关柜成为地铁铁路、配电系统、工业企业以及公共设施的首选。其不畏海拔高度以及恶劣环境影响的优秀品质,更使得其在某些特定行业及领域繁花似锦。 目前,西门子中压气体绝缘开关柜已成功应用于几乎所有行业,如机场港口、汽车业、楼宇、石油石化和铁路运输等,超过1 0万台8DA/B系列开关柜成功在全球交付使用,中国也已经过万台。西门子中压气体绝缘开关柜不仅是目前运行中最多的开关柜之一,且由于其本身特点,可以既满足设计要求,又可以为客户节省一定数量的开关柜。可以说8DA/B系列开关柜对重要的用户、重要的变电站和重要的负荷设备,都是最好的、长期效益最佳的选择。 随着技术的不断发展,例如继电保护装置等的进步,物联网技术的不断发展,GIS开关柜将更趋智慧及完美,而西门子30多年的SF6绝缘介质的成功运行经验,以及超过20万面气体绝缘开关柜交付使用(一次配电系统)的经验也将不断传承下去。 急客户所急 得益于全球采购战略,中压气体绝缘柜由西门子中压开关技术(无锡)有限公司生产。作为西门子全球中压气体开关柜位于德国以外最大的生产基地,无锡厂生产的西门子气体柜已经有超过80%的零部件实现本地化,核心的进口部件也设有长期安全库存,在积极保证生产的同时,还解决客户紧急需求。 西门子中国配电系统事业部的项目管理团队服务上海地铁客户已经20多年。说起上海地铁,大家还是充满激情。西门子服务可以称得上是“急客户所急”。如果客户有需求,即使是由于其他品牌设备原因引起的供电故障,西门子技术团队也会随时赶赴现场,尽可能地配合故障分析并实现恢复送电。 西门子在上海有强大的项目管理团队,也有常驻服务工程师,令响应更迅速。 多年来,西门子逾50万台开关柜在世界各地运行,为各行各业的客户输送稳定的电流。长期的承诺依赖的不仅是质量可靠的产品,而且也离不开周到的服务。 地铁线路穿城而过,不仅在北上广这些特大型城市,而且,在越来越多的二三线城市,地铁也成为城市靓丽的风景,是人们出行的便利选择。 纵观整个城市版图,轨道交通线路如偌大画布上画笔交错游走留下的痕迹,背后可靠的配电设备为其注入更强劲的活力,脉动全城。...
面对全球工业4.0的技术变革竞速赛,相信不少人都存在这样或那样的现实困惑: o 该从哪里开启技术转型的大幕? o 4.0时代是不是意味着要摒弃现有的一切技术传统? o 能否升级现有系统,还是必须全部安装新系统? o 当下是投资的合适时机吗? o 今天的投资在未来真的会收到回报吗? o …… 不必手足无措。ADI给大家的建议是不妨找一个或若干个专业的合作伙伴,建立起致力于实现共同目标、取得共同成功的伙伴关系。这个伙伴需要在硬件、软件、安全性和系统级设计等领域拥有丰富、深入的专业技术,还要了解你的商业/业务挑战以及技术挑战,帮你采用系统级方法来解决所有挑战。 说到这里,不妨跟着加速器小“A”一起来看看,ADI是如何通过在高性能模拟技术领域的积累,让工业4.0近在咫尺的吧! 登场角色:ADI加速器小“A” 场景一: 柔性制造是工业4.0不能绕过的话题。当新的市场需求趋势出现的时候,如果还只能按部就班的花上若干天去再配置生产流程、升级设备,市场机遇难免转瞬即逝。对此,小“A”可以发挥作用:使每一个I/O接口(包括模拟和数字的输入输出)实现软件可配置,显著降低整个控制回路对昂贵的定制I/O硬件和复杂布线的依赖性。如今的PLC(可编程控制器)和DCS(分布式控制系统)为软件可配置I/O提供了绝佳的机会,因为它们通常采用搭载多个I/O模块的大型控制柜,并为每种通道类型指定了布线类型。软件可配置I/O功能允许随时配置通道,实际上相当于支持在安装时进行自定义。如此一来,设备即插即用能力提升,甚至从现场设备到控制、工厂、企业和云,都可实现更加无缝的完善分析和更加灵活的自动化控制,小批量生产从此一样高效! 场景二: 工业物联网是实现智能制造的根本支撑,只有联网的机器设备才能实现智能分析与智能控制。但工业网络标准众多、型号复杂,新老设备或不同连接标准的设备之间实现联网经常遇到困难。小“A”的秘密法宝是实时以太网交换芯片fido5000系列产品:一颗芯片就可以支持不同的工业网络标准,实现不同架构之间设备的连接,并支持下一代工业互联网标准。 场景三: 因为停机而产生的生产损失是企业避之不及的“坑”。确保设备配置灵活、高效固然重要,但如果不能对机器进行有效的健康状态监管,一切投入都将付诸东流。针对这种情况,小“A”带来低延迟、基于条件的监测方案(CbM)为企业生产“把脉”,将精确传感器感知与嵌入式算法结合起来,以最少的额外处理手段进行实时监测,以极其可靠的实时数据和通信来防止生产中断、提高安全性、提高吞吐量和降低成本。 场景四: 工业4.0倡导的开放性是前所未有的,而这也给安全保障提出了更高的要求。为此,小“A”向大家介绍IEC 61508,它是由国际电工委员会发布的一项基本功能安全标准,可应用于各种工业领域。ADI在新产品开发流程中严格应用这一标准,确保 IEC61508 要求的额外安全计划、安全分析、验证和确认得以执行。同时,小“A”还有其他安全秘籍加持:比如基于硬件的新型身份识别解决方案,可在工厂控制环路内实现网络边缘的安全性;SmartMesh网络中所有流量均通过端到端加密、消息完整性检查和设备身份验证进行保护,其网络管理器包含的应用支持安全加入网络、密钥建立和密钥交换等等。 场景五: 小“A”终于可以介绍他的机器人朋友啦!事实上,通过工业 4.0 实现的效率和灵活性,在很大程度上少不了机器人、协作机器人和其他高级机器的贡献。机器人正在融合更多的传感器技术和通信技术:例如检测在大负载情况下手臂本身的抖动情况;协作机器人跟工作人员紧密配合安全的保障;机器人参数上传到云端等。这些新的机会也使小“A”有了用武之地——很多以前难以实现的机器人关节精细动作控制,只要通过小体积的模数转换器(如16位SAR型ADC系统AD7380),再复杂的关节动作都能轻松实现。 ...
史陶比尔独特的POWER Cobot TX2touch 协作机器人系列,兼顾安全人机协作和高生产力效率。基于行之有效的TX2 工业机器人,并且得益于先进的皮肤技术、快速反应和嵌入的模块化安全功能,TX2touch 提供安全操作,是目前唯一一款满足SIL3/PLe 安全级别的协作机器人。此外,TX2touch 具备与TX2 系列机器人一致的高性能、智能连接性和高可靠性,满足任何的高生产力需求。 史陶比尔推出新一代六轴机器人TX2系列,不仅是标准工业机器人,也可以用作Cobots协作机器人。这一独特的概念带来了前所未有的柔性,使史陶比尔机器人适用于几乎所有汽车和零部件行业应用,有效负载高达15 kg。 史陶比尔(杭州)公司工业机器人事业部经理张振惠先生总结了这一开创性概念:“我们不想开发单纯适用于MRC人机协作应用的轻型机器人,因为其有效负载和速度都非常受限。相反,史陶比尔的目标是使我们的标准机器人不仅可以与人互动,同时又保持工业机器人的全部性能。随着最先进的安全技术的使用,这一目标也得到了实现。” 安全技术使一切与众不同 三款机器人TX2-40,TX2-60和TX2-90表面看起来和普通的工业机器人没有差别。这三款六轴机器人的有效负载范围为2至15千克,范围为515至1450毫米,结构非常紧凑,因此适用于狭窄空间。当然,全新机器人机身更轻、更坚固且具备更高机动性,提高了其动态性能和精度,同时也更加节能。 然而,与普通工业机器人的决定性区别在于安全技术。史陶比尔成功地集成了突破性的安全功能。正是这种安全技术使得制造商能够开启超快速的安全机器人应用于人机协作的新篇章。 史陶比尔TX2六轴机器人每个轴都配备独立的数字安全编码器和集成的安全板。所有安全功能均符合SIL3/PLe级的严格要求。为确保最高级别的安全,机器人的每项运动都由传感器监控,实时记录所有运动坐标、速度和加速度。同时史陶比尔TX2系列可配备安全I/O模块和实时以太网现场总线系统,确保最高的安全性和系统兼容性。正是这些功能,使得具备高速度的TX2系列机器人能够与人协作。 配备Air-Skin安全皮肤的工业机器人变身协作机器人 特别是在汽车工业中,近年越来越多的人机协作应用需求涌现。其中人与机器之间的直接相互作用,没有隔离式的栅栏是创新生产概念的先决条件。“为了能够操作这些应用,机器人必须符合MRC人机协作的最高安全标准。为此,史陶比尔在标准版TX2机器人上做了改动。最显著的区别是增加了Air-Skin安全皮肤,并命名为六轴TX2touch机器人。”张振惠先生说道。 这款触摸式皮肤符合SIL3/PLe级的安全标准,能够在发生碰撞时,确保机器人会立即停止。全新的Air-Skin由多块皮肤组成,在损坏时单独更换。皮肤下的气垫结构设计确保机器人不会过热,并且保证高速运行而不影响使用寿命。 皮肤的响应时间仅为10毫秒,与配备一般的安全传感器相比,反应速度大幅提升。新皮肤厚度为20毫米,可以提供更大的安全缓冲区,从而允许更高的安全速度运行。 有了该款皮肤,TX2touch根据史陶比尔的设计理念,成为市场上兼具极大效率和安全性能的Cobot协作机器人。“与大多数轻型机器人不同,TX2touch停止功能符合PLe标准。因此,该款机器人非常适合所有直接人机交互的应用。” 张振惠先生说道。 持久卓越的机械性能 对于所有涉及到安全方面的设计,史陶比尔依赖于其久经考验的机械设计经验。全新六轴机器人采用经典的全封闭式结构,整机身防护等级达IP65,手腕达IP67,具有防水性能。因此,TX2系列适用于苛刻的洁净室要求以及恶劣环境条件下的应用,例如部件清洁。此外,所有TX2系列六轴机器人均可选择底部的垂直出线,可以以置地式、置顶式或壁挂式灵活安装。 “TX2 系列在质量、精度和动态性能方面代表了全新的维度。此外,还应用了创新的安全技术,使这些六轴机器人符合人机共存甚至协作的要求。凭借这一卓越的整体性能,无论是在标准应用还是在MRC人机协作业用,机器人将对工业领域的生产效力和生产效率提升做出更高的贡献。” 张振惠先生确信。 关于史陶比尔: 史陶比尔集团是工业连接器、工业机器人和纺织机械这三大领域机电一体化解决方案的全球专业供应商。作为一个跨国集团公司,史陶比尔在29个国家/地区设立分公司,代理商遍及四大洲50个国家/地区。我们全球5500多名员工都致力于与几乎是所有行业的客户通力合作,以提供全面的解决方案和长期的支持。...
凭借移动机器人系统HelMo,史陶比尔开启了装配和搬运流程自动化的全新纪元。HelMo用户将可真正实现在工业4.0环境下,高效生产的同时极大提升生产自主性、柔性和生产力。 如果产线操作人员由于生病而缺岗,将会造成整条生产线的停工。此外,无法进行无人员参与的夜间轮班生产。这是之前发生在史陶比尔电连接器的真实情况。作为适用于所有工业领域的电连接器的全球领先制造商之一,史陶比尔电连接器采用了最理想的解决方案来应对这一情景:使用来自史陶比尔工业机器人的HelMo移动式机器人系统。只要经过培训,HelMo就可以完成各类组装产线上绝大多数的手动工序。这位生产助手在它自己的工作区域导航,当距离人类同事过近时会减速或停下,确认安全后再继续沿路线行进。 HelMo将自己定位于工作站,并开始装载用于气动接头生产的旋转台。 移动机器人系统在其工作站自主巡航,当人或物距离过近时减速或停下。 不仅是机器人,更是灵活的生产助手 HelMo抵达其工作区域后,会先用几分钟时间来进行任务准备。通过参考工作站上的三个固定定位点,机器人会将自己精准定位,误差不超过十分之一毫米。然后,HelMo会通过组合连接系统——当然也是来自史陶比尔——连接自己与固定的充电、充气插座,并开始它的工作。为了让HelMo可以灵活操作,设计者为它装备了一个来自史陶比尔工业连接器的自动工具更换系统。因此,今天它可以完成连接器外罩壳和触针的放置,而明天就可以根据指令进行组装过程的另一步骤的操作。在瑞士Allschwil的工厂中,HelMo不仅仅被认为是一台机器人,而更被看作是可极为灵活地协助各项工作任务的助手。 使用移动机器人的意图不在于取代人类劳动——不论是从生产还是经济角度都是无意义的——而在于部署HelMo作为灵活的“替身”以提高混合式组装产线的利用率或应对高端需求。工人因病痛或其他不可预见因素导致的缺岗不会再使Allschwil无法正常运转。得益于HelMo,公司的交付能力得到显著提高。 通过史陶比尔组合连接系统,HelMo将自己和工作站相连接,获取电气能源,交换数据等。 得益于自动化工具更换系统,HelMo可以灵活地完成任何所需工作。 关于HelMoHelMo 是一款移动式机器人系统,可以通过始终运行的三台内置式激光扫描器监测周边环境,完全自主地在其路线上导航。HelMo可以全自动地完成工作任务,也可以与人类协作完成。 它可配备载重5-20 kg、行程1000 - 1450 mm的六轴TX2-90系列工业机器人。该六轴机器人可以完成精准和安全的包装工序。所有安全功能经过验证,符合SIL3/PLe标准的严苛要求。   关于史陶比尔: 史陶比尔集团是工业连接器、工业机器人和纺织机械这三大领域机电一体化解决方案的全球专业供应商。作为一个跨国集团公司,史陶比尔在29个国家/地区设立分公司,代理商遍及四大洲50个国家/地区。我们全球5500多名员工都致力于与几乎是所有行业的客户通力合作,以提供全面的解决方案和长期的支持。...
2019年8月20-25日,全球领先的工业自动化和教学培训企业Festo将亮相世界机器人大会(展位号:A210)。这是Festo第四次参加世界机器人大会,每年Festo展台都会带来精彩的仿生表演。今年Festo飞行家族成员智能飞鸟以及水下机器人仿生水母,将亲临现场,揭秘超轻型飞行机器人的飞行奥秘以及水下机器人的神秘世界。此外,Festo还将展示数字化产品墙、革命性的数字化气动技术数字控制终端(VTEM)、节能模块等Festo最新的数字化产品和解决方案。 在Festo,自然和技术是一个不可分割的整体。自20世纪90年代初以来,Festo在仿生学领域投入了大量精力,回顾Festo 25年的企业仿生学历史,是一个研究自然的时代,一个丰富经验的时代,一个自动化领域技术飞速发展的时代。Festo 与多所著名高校、研究所和研发公司联手,致力于将自然基本原理应用到自动化技术领域。 具有团队合作精神的蚂蚁机器人,像章鱼一样的机器人手臂,带吸盘的抓握触手,成群结伴起舞的蝴蝶,带仿生翼膜的蝙蝠,具有敏锐触感的气动机械臂,人工智能的仿生工位,用思维控制的机器,过去的25年,Festo仿生团队完成了抓取、空气和水运动以及气动机器人技术领域的多项仿生项目。掌握技术的复杂性、开拓未来的业务领域并以负责任的方式塑造未来自动化。仿生学为未来自动化创造了新的解决方案空间,揭示了生物如何满足不断变化的条件和智能进化策略如何转化为一个高效的自动化——适者生存。我们的仿生学家开辟了未来的商业领域,并指出,可以通过仿生学研究来战胜日益增长的技术复杂性。流程数字化、物联网和工业4.0是当前自动化领域的主要发展趋势。 优雅的水中舞者——仿生水母AquaJellies 2.0 此次亮相机器人大会的仿生家族成员之一的仿生水母,模仿自然界中水母的运动方式,优雅自如地在水中翩翩起舞。 仿生水母是一个高度集成的轻量化模型,由一个透明的半球、一个中央防水机身以及八条用于推进的触手组成。仿生水母的透明半球内安装了环形控制板,集成了光电、压力和无线电传感器。通过处理器监控推进方向。防水机身位于仿生水母的中心,里面安装了中央电驱动单元、两块锂电池和旋转盘的伺服电机。电驱动单元可以驱动防水机身顶部和底部安装的两个传动盘,并由传动盘上的菱形关节带动水母的八只触手运动。 仿生水母有智能化的自适应机构,集成了通信和传感器技术以及实时诊断功能,实现多个水母在有限空间内的协调集体行为。每个水母自主确定推进系统方向的下一步取决于电池电量的状态以及与其他水母的距离。通过一个应用程序便可显示并跟踪每个水母的当前状态,实现实时诊断。 作为制造和加工行业的全球合作伙伴,Festo 的核心竞争力在于面对未来的生产和工作环境寻求新的解决方案。借助仿生水母,Festo展示了水处理行业未来高效系统的潜力与理念。过程监控和状态监控在所有设备与过程工业中是十分重要的主题,在水处理技术中也不例外。自我组织功能已经在今天的水处理技术中得以应用,例如从多个分散的雨水储水池中将收集的雨水引进集中的污水净化设备中。状态监控实现了高效的操作、保养和维修。借助持续的实时数据传输和诊断功能,可以从污水处理厂的远程控制中心对整个工厂进行控制和监控。如果将仿生水母中的信息结构原理应用于雨水储水池的控制系统,分散单元状态监测的持久校准等通信功能将成为可能。在未来的工厂中,信息和通信技术将与传统工业流程相融合,而仿生水母的出现已经成为这类整体互联系统的最好说明。 破译鸟类飞行——智能飞鸟Smartbird 从银鸥中汲取灵感,利用从仿生学习项目“空中鳐鱼”和“空中企鹅”中获得的经验, Festo首次解密鸟类飞行原理,成功地将高能效的技术与自然模型相结合。本次大会,智能飞鸟将再次来到中国北京,与现场观众们亲密互动。 自然界中没有浪费,所有能量使用都最大化。智能飞鸟的外形和轻量化碳纤维结构经过优化,是运动节能和节省材料使用的典范。仅通过怕打翅膀就能前进和爬升,功耗仅为25瓦。它是一种高性能、超轻型飞行模型,总重量约为450克,翼展2米。 鸟类飞行的奥秘在于鸟翼的主动扭转。主动扭转将空气动力效率从 30%(被动扭转)提高到了 80%。智能飞鸟与众不同的特性就在于它的翅膀可主动扭转,无需使用额外爬升装置,仅凭扑翼便可进行自主起飞、飞行、滑翔和降落, 具有优秀的空气动力学性能和最大的飞行灵活性。 由于关节式主动扭转驱动需要拍打动作和扭转动作精确协调,因此受到不间断全方位监控。智能飞鸟的躯干中安装了电池、马达、传动机构、曲轴机构以及控制和调节性电子元件。通过双向无线电通信传送(即 ZigBee 协议)电池电量、功耗和操作员的输入数据等工作参数,以便监控翅膀的位置和扭转。在飞行过程中,不仅可以持续记录智能飞鸟的翅膀位置和扭转数据,还可以实时调整并优化扭转控制参数,从而确保飞行的稳定性,保证飞行的安全。 受到仿生成果技术转化的启发,Festo早在过去就已经开发了得到行业认可的产品,更注重节能和节省资源。我们正试图将能源效率和轻质结构等方面的知识应用到 Festo 或客户的产品上,为合作伙伴提供更高效的产品和解决方案。Festo已结合气缸和直线电驱的优势开发了混合驱动器,实现了快速、高精度的直线电驱动器技术。智能飞鸟中用于直线和旋转动作的耦合驱动技术可用于水力发电机(即所谓的翼冲程发电机)以及过程自动化中的新型驱动器。 从仿生概念到批量产品 抓取这项技能一直在仿生学习网络中扮演着重要角色。大自然常常为工业应用提供令人惊叹的创意与全新的解决方案。在Festo跨学科研究网络中已开发出多种仿生抓取应用,其中两项已经进一步发展为批量产品。 自适应抓手手指DHAS的设计基于鱼尾鳍令人惊叹的行为特性。如果按压鳍片的侧面,尾鳍会朝压力点弯曲,而不是远离压力点。开发人员通过两个利用中间桥板相互连接的柔性聚氨酯胶带,在技术上实现了鱼鳍效应FinRay Effect®。无论是平行还是居中排列:抓手手指坚固且柔性,可在抓取时轻松适应工件的外形,进行自动调节。这样可以轻柔且牢固地抓住具有不规则表面的易损物体。DHAS已经在食品工业中得到了应用,如水果及蔬菜分类。 另一个自适应抓手DHEF,它的工作原理和变色龙舌头一样。为了捕获猎物,变色龙可以让它的舌头像橡皮筋一样突然弹出。在它的舌头触到昆虫之前,舌头中央向后拉伸,而边缘继续向前移动。由此,变色龙的舌头可匹配各个猎物的外形和大小,并且可以牢固包裹。DHEF抓手的重要组成部分是一个仿照变色龙的舌头设计的、略微过压填充的硅胶帽盖,可根据物体外型灵活地进行翻转,由此包裹并抓取物体。通过使用比例阀进行相应控制,可实现对多个物体的抓取,例如盒子中的螺丝。 仿生互动型教育Bionics4Education Festo于2006年建立了仿生学学习网络,与知名大学、研究部门和小型创新公司合作。借助仿生学习网络,Festo利用“仿生”方法解决自动化行业的问题。仿生学习网络与Festo教学培训部(Festo Didactic)的创新流程紧密相连,体现了我们对技术教育和培训的承诺。 Festo创建仿生学习网络的目标不仅包括从自然中学习,更是要激发年轻一代对技术的热忱。Bionics4Education项目是为未来的工程师量身打造的互动型教育理念。借助互动型教育理念中包含的数字化学习环境与学习套件,学生们可以创造性地制作仿生样本。Festo研发的Bionics Kit仿生学习套件,将仿生技术带进课堂。仿生学习套件将动手操作工具和数字教学平台结合。学生们可以利用仿生学习套件的核心组件、微控制器、伺服电机搭配不同的配件拼装成鱼、象鼻子和变色龙的舌头。仿生学习套件的概念不局限于这三种仿生机器人的组装,而是启发思考更多可能性。锻炼学生们的创造力、创新力、与解决问题的能力。所有教学材料均在Festo教学培训部(Festo Didactic)教育专家的帮助下,为教育学与教学领域内的应用量身定做。 本届机器人大会,您将有机会在Festo展台参与Bionics Kit仿生学习套件的趣味互动。共同探索更多仿生技术奥秘。 除了精彩的仿生表演和互动,作为工业自动化领域的领先企业,Festo也将带来最新的工业自动化应用展示,包括气动领域的革新产品,世界上首个由APP控制的阀,Festo数字控制终端VTEM;Festo能源效率解决方案;以及全新的数字化产品及行业解决方案。 关于费斯托 费斯托成立于1925年,是自动化技术和技术培训领域的世界领先供应商。公司总部位于德国埃斯林根,是一家独立的家族企业。费斯托集团业务遍及全球200个行业,为超过30万的客户提供领先的气动和电驱动技术及全面解决方案。同时,Festo Didactic为全球超过4万名客户提供先进的工程培训设备及课程。Festo 集团在2018财年的销售额达到32亿欧元,在全球250个地区设立分支机构,员工总数达21,200 人。 8%的年销售额用于研发领域的投资。 Festo在中国的业务始于1985年。目前在大中华区设有超过200个销售办公室和授权经销商网点。位于上海的亚太技术中心和大中华区解决方案中心为区域内客户提供定制产品和方案,在济南的全球生产中心和中国物流中心、位于上海的华东配送中心、以及位于广州的华南配送中心为提升中国市场供应和服务提供保障。费斯托为中国市场提供工厂自动化和过程自动化的气动和电动技术及全面解决方案,主要服务于汽车、橡塑、电子和轻型装配行业,食品饮料包装、水/污水处理以及生物技术/制药等行业。费斯托体验中心,激发创新的运动控制实验室,费斯托在这里携手客户共同开发最具价值的工业自动化前沿解决方案。同时,Festo Didactic(教育培训部门)为大中华地区1000多家企事业单位、高校、职业院校与实训基地提供工业培训的整体解决方案——从实验室建设到课程体系建设,并能够向我们的学员提供资格认证和就业指导。目前公司在中国有约2,300名员工。...
在能源舞台上,分布式能源系统正以其高效用能、稳定供能和绿色节能等显著优势,构建出与传统集中式供能方式相得益彰的产能及用能联动模式。分布式能源系统以天然气、生物质能、太阳能、风能和其他清洁能源为一次能源,因地制宜地布置在用户侧,向用户提供本地电力及制冷或供暖服务。 早在清朝时期,分布式能源的理念就已经在中国得到实践。1879年初,西门子向清政府提供了一台10马力(约7 355 W)的蒸汽发电机,专门用于上海港的照明。百年间,能源供应与消费模式历经嬗变,西门子始终致力于能源技术创新,助力构建能源体系新格局。 “通过不断的摸索、拓展和深化,我们积累了分布式能源系统丰富的应用经验。”西门子(中国)有限公司智能基础设施集团分布式能源业务部总经理卢嘉为表示:“西门子分布式能源系统解决方案覆盖了分布式光伏、冷热电三联供、高效储能、智能微电网四大领域,能为工商业楼宇及园区提供强有力的分布式能源技术支撑。” 直流关断及优化装置 星罗棋布,谁最闪耀? 太阳能资源取之不尽、用之不竭。分布式光伏发电系统以其安全可靠、环境友好、运维成本低的优势成为分布式能源家族中的佼佼者。在深耕燃气分布式发电领域多年后,西门子顺势聚焦在中国备受青睐的光伏市场,发力分布式光伏业务。 “基于我们强大的技术创新和资源整合能力,我们的优势在于能够向客户提供综合能源解决方案。”西门子(中国)有限公司智能基础设施集团光伏业务部负责人周金表示:“西门子并不盲目地追求装机容量,而是致力于通过安全、高效与智能的数字化分布式光伏解决方案,满足客户定制化的需求,达成节能减排的目标。” 安全为先 上海西门子开关有限公司(SSLS)工厂的屋顶光伏项目,是目前西门子在中国单体装机容量最大的屋顶光伏项目。在光伏发电高峰季节,光伏发电系统每月的发电量高达20万kV·A。与大型集中式地面电站相比,分布式光伏电站更贴近于用户端,对系统安全性有着更高的要求。 “西门子时刻将安全放在首位,‘零伤害’是公司文化的核心价值之一。”SSLS总经理Christian Schwengels强调,“在SSLS的屋顶光伏项目中,系统性能及项目运维的安全得到了充分的保证。” 首先,光伏电站组件采用的A级防火背板可有效减少火灾隐患;其次,所有光伏组件均配有直流关断及优化装置。在电网故障等情况下,直流关断装置可自动断开光伏组串的连接,切断直流侧高电压,杜绝触电事故的发生。另外,项目团队在工厂屋顶布置了运维通道及生命线,全面保障了施工及运维过程中的人身安全。 Siemens DSOP 高效是第一生产力 有着“东方威尼斯”之称的文化名城苏州市,近年来一直在倡导清洁能源的创新发展与应用,使城市焕发出新的活力。对于西门子中国光伏业务团队来说,座落在苏州高新区的苏州西门子电器有限公司(SEAL),是他们创新性地开拓数字化光伏系统的“试验田”。 在共计3 860片高效的多晶硅组件中,项目团队首次在220片组件上配备了智控关断装置。该装置可将每一块光伏板的运行数据实时传到监控平台,实现精准的组件级监控,从而保障系统整体高效、稳定的运行。项目自正式投运以来,光伏发电系统能够实现约81.3%的平均发电效率,每年向工厂提供约110万kV·A电,在系统使用寿命周期25年内预计共减少约21 050 t碳排放。在阳光充沛的季节,光伏系统的发电量可以满足工厂约50%的电力需求,为工厂带来巨大效益。 “西门子提供的交钥匙工程涵盖了设计规划、政府审批、设备采购、项目施工和运行维护的分布式光伏电站全生命周期管理。”SEAL总经理Christian Grosch满意地说,“我们做了正确的选择,全面达成目标!” 打开光伏市场的钥匙 在分布式光伏市场精耕细作数年后,卢嘉为认为,能够向客户提供数字化、定制化的解决方案是打开国内光伏市场的关键所在。西门子中心(北京)的屋顶光伏项目,是西门子中国在自有办公楼宇中的首个屋顶分布式光伏项目。项目业主西门子房地资产管理集团从安全、高效和智能三个方面对系统提出了更高的要求。 在该项目上应用的西门子基于云的数字化光伏运维平台DSOP,具有创新的光伏组件级监控和诊断功能。“物联网的应用让每一片组件都实现数字化,随之产生的数据量是国内同等装机量项目的十倍。”周金解释道,“庞大的数据库使组件级的故障智能诊断、衰减预测和预防性检修成为可能,甚至可以在整个电站的资产评估中发挥作用。” 此外,根据项目整体规划,西门子中心(北京)将于2020年内完成园区级能源管理平台的部署。西门子基于云端和物联网技术的园区级综合能源管理平台EnergyIP DEOP,可将园区内光伏、照明与楼控等子系统的数据交互接入,以实现统一的能源平台展示及管理的功能,大大降低运营成本。 SCS三联供系统 分布式能源的智慧管家 对于在电力、供暖与制冷方面有较大需求的商业楼宇用户,分布式能源家族中的“全能型选手”冷热电三联供解决方案,让能源“物尽其用”。为了更好地服务园区的多种能源需求,西门子中心(上海)创新性地在屋顶打造出“小而美”的能源生态系统。内燃机、吸收式溴化锂机以及脱硝系统紧凑地集成在两个集装箱内,配以冷却塔构建出完整的冷热电三联供体系。 “这个项目最大的亮点是整体的项目实施在屋顶完成,对园区现有工作环境没有任何影响。”西门子房地资产管理集团中国区负责人Anil Singh Shikarwar表示,“据我所知,此类项目实施方案属杨浦区域首例。”这个全新的分布式能源系统每年可为园区节省20%的电能成本,减少碳排放约500 t。 西门子的微网管理系统作为“大脑”,可以实现多种能源和负荷的协调优化和互补运营。在西门子中心(上海)项目中,微网管理系统不仅可以实时监控负荷端的用能数据,协调管理新增的三联供系统和原有的电网供能系统,还能够灵活调度即将接入的储能等本地供能系统。此外,微网管理系统的预测算法还可以根据天气情况和历史数据对能源生产、存储及消耗情况进行预测,制定未来能源运营计划。 上海、苏州、北京,三座城市承载着同一个梦想。西门子中国的光伏业务团队期待着能够与客户携手“点亮”更多屋顶,以星星之“光”形成燎原之势,赋能一个更加绿色、可持续的未来。...
这与你想象的智能制造可能不一样 传统U型线、柔性制造线、全自动生产线,很难想象在同一个车间内就能在不同的制造阶段随意“穿越”。就连智能制造“标志物”的大屏看板和各式工业机器人也不是俯仰可见,跟“无人工厂”和“黑灯工厂”更是有着天壤之别,她“朴素”得有些不像数字化车间。 然而,这个车间竟然能同时流畅地生产上百个规格、不同订单的传感器产品,从产线规划到生产制造再到物流仓储,背后以e-F@ctory理念为框架的一整套数字化系统高效运转,现实与虚拟完美结合,数据像血液一样在整厂内流转。这就是工信部智能制造新模式试点项目——兰宝数字化车间! 兰宝传感器以品质稳定、规格齐全、智能定制著称。自1998年成立以来,由传感器产品供应到工业测控解决方案的设计实施,上海兰宝传感科技股份有限公司已成为国内传感科技研发的重要力量,也成为面临智能制造升级转型的首批企业之一。   小产品大产业,离散制造的痛点谁能懂? 2018年9月的一天,上海兰宝的副总经理谢勇先生凝视着手里的文件露出了欣慰的笑容。这是一份用六张A3纸黏贴在一起的文件,是在2014年制定的数字化工厂规划蓝图,文件在他办公桌的抽屉里保存了四年,既是他的梦想,也成了他的“执念”——实现先进制造,振兴民族品牌。如今,蓝图落地,“兰宝数字化车间”通过了工信部项目验收,上海兰宝在e-F@ctory的赋能下终于完成了企业升级的第一步,为智能制造打下了坚实的基础。  上海兰宝传感科技股份有限公司副总经理 谢勇 实现梦想,单靠行动是远远不够的,还需要找对方向。“我们是典型的多品种、小批量离散传感器制造企业,要不停地换线生产,是最痛苦的模式。”谢勇先生介绍公司管理层进行变革的决心由来已久,“国产传感器发展只有短短二三十年,需要超价值服务来营造品牌价值,这样无限制个性化就会衍生非常多的产品品种,仅“排单”一个环节就是海量工作。”传感器产品规格非常多,按照敏感原理、组装方式、结构形式方面的区别进行排列组合,ERP中导入的品种就有8000多种,单靠研发根本不能解决标准化问题, “必须用系统工程的方法来解决这个难题。”上海兰宝的管理层清晰地认识到症结所在,急切地探寻有效的解决途径。 在三菱电机集团和公司领导的关注和支持下,e-F@ctory获得了上海兰宝的青睐。“我们参观了一些电子产品和汽车的制造工厂,还到国外的工厂去参观,最终选择了精益生产模式,确定了三菱电机。”谢勇先生说,选择三菱电机是经过严谨的观察和论证的,“首先,三菱电机本身就是制造企业,对电子产品的离散制造具有近百年的经验积累;其次,e-F@ctory能够将‘人、机器和IT’协同,有效降低供应链和工程链的总成本,锻造在一些特定领域中的后发优势;第三,项目成功最重要的因素是人,需要专业素养和职业素养过硬的负责人,这一点三菱电机值得信赖。” 兰宝数字化车间核心体系 三菱电机该项目负责人何经理说,上海兰宝和三菱电机可以说是一拍即合,“2017年4月双方开始接洽,由于e-F@ctory从整体规划开始,拥有广泛的FA产品作为支撑,并在软件和通讯方面具有技术优势,而上海兰宝在传感器技术和系统方案设计、数据采集挖掘方面拥有丰富经验。三菱电机(中国)有限公司 e-F@ctory推进统括部统括部长水嶋一哉先生多次上门拜访、交流,双方默契点越来越多,7月达成意向,9月就立项了。”上海兰宝非常赞同e-F@ctory注重解决生产现场课题的理念,希望从现有工厂改善入手,导入自动化,进行工艺调整,在一定范围之内实施信息化、数字化,为未来发展提供可复制的蓝本。 智能制造路上,我们一起填过的“坑” 推进智能化升级只有决心和勇气是远远不够的,其中诸多难点必须用工程项目管理的理念和方式方法解决。如何抓住关键环节?如何找到问题的症结所在?如何调配各种资源?在兰宝数字化车间的建设进程中,都能找到答案,正如谢勇先生在e-F@ctory Alliance年会演讲时所言:“我们经历过这些沟沟坎坎,希望能为后来者提供借鉴。” 全自动检测系统 智能电子料库 标准化,智能制造系统工程的基础。说起项目的首要挑战,何经理印象最深的是 “恐怖的多品种”,经过调查,上海兰宝有13个大类、256个中类,几千种小类,同一中类下的各小类工艺路线也不尽相同,工艺矩阵图分析就花了2个月时间。然而,海量产品的梳理还不是最难的,“梳理主工艺相当复杂,对每个种类产品的客户价值、未来市场接受度、利润等因素综合考虑,最终确立了三条主线使用自动化产线生产:9700系列、8EA智能兼容系列、PSK系列,其他品种实用柔性线生产,”谢勇先生介绍,三菱电机的规划团队给予了很多产品本身的改型以及工艺改进建议,并且陪同客户进行了长达两个月的改型验证,诸如传统手工焊接线缆改为接插件形式以适用机械手自动组装、部分封灌工艺改为在线注塑平衡了工序间的节拍等等,从设计源头开始规划以适应新产线的自动化、智能化。 项目管理经验,智能制造成败的关键。上海兰宝本身就采用项目型业务模式,具备项目管理经验和机制。“项目管理是跨组织、跨职能、跨体系的管理模式,内部我们采用行政和技术双负责制来保障项目的按计划推进,并做好全体动员工作,为项目推进扫清障碍。”生产运营是升级改造中变革最大的部门,也是未来MES的使用部门,谢勇先生原本以为在这里将会遇到很大的阻碍,没想到却异常顺利,“智能制造战略需要获得全体员工的支持,原来的人工作业模式太累了,大家都渴望变革。”上海兰宝还拥有30多人的IT团队,负责软件开发和数据采集,在智能制造项目实施之前,就为工厂开发了具有预警和质量分析功能的软件系统,这些都为后期的智能制造做了充足的准备。 全自动点胶工站 在线智能测试系统 决策者,击败不伦不类的“妖怪”。在项目推进中,上海兰宝也遇到过非常大的困难,“当时感觉走不下去了。”谢勇先生说,一是工艺标准化的难题,涉及供应商和经销商会遭到外部阻力,内部技术研发、生产协调等各个环节的工作量和技术难度也很大;二是管理标准化的难题,跨部门的作业流程需要重新定义;三是项目团队时抽调各部门人兼职组成的,会耽误其他的工作,也遭遇到很大压力。“完美的方案是不存在的,即便是很好的方案也是双刃剑,各部门都有自己的意见,这时候就需要铁腕人物拍板,这个人清楚战略并能始终贯彻,才能避免造出不伦不类的妖怪。” 人,在智能制造当中的重要作用。e-F@ctory理念是强调“人、机器和IT的协同”,其中人需要发挥主导性的作用,“计算机只是帮助人实现目标、提高效率的工具而已。”谢勇先生非常赞同e-F@ctory立足生产现场、发挥员工主动性的理念, “我们参观了三菱电机名古屋制作所等工厂,这些智能化工厂中将生产效率和抛料率等几个关键数据进行可视化,反馈给管理人员进行改进,人的地位更为重要。” MES实施,打好智能制造攻坚战 兰宝数字化车间MES系统运行示意图 “智能制造不是大而全,也不是面子工程,更不是赶时髦,是要根据企业所在的行业、企业自身的状况来确定适合自己的模式,企业的战略定位、品牌地位,以及对行业和技术的认知更重要。”谢勇先生非常清楚自己需要的是什么,建设数字化车间,上海兰宝不仅仅为解决当下难题,更有着长远的目标,“我们考虑未来5年的发展,希望在并购、异地建厂后,先进的运营模式和经验能够快速借鉴和复制。未来也将布局产品芯片化,对供应链管理水平也将提出更高的要求。这些e-F@ctory都能一一满足。” 基于e-F@ctory贯穿研发、生产和维护全流程的数据利用能力,上海兰宝 “一个中心、三大系统、六大模块“的整体数字化体系非常明确:产品数据管理系统PDM(Product Data Management)作为统一的数据源,现场的实时数据传输到数据装载系统DLS(Data Loader System),生产执行系统MES(Manufacturing Execution System)从数据库中抓取需要的信息,统一调度把整个生产运营系统盘活。“整体系统体现了e-F@ctory最核心的技术,即FA与IT的融合,通过数据采集、传输、分析、反馈来提高运营效率,让工厂运营实现可视化、可分析、可改善。”谢勇先生认为。 “工信部验收很严格,而且只有一次验收机会。”为了确保按期交付,2018年夏天对何经理而言就像是打了一场异常艰辛的战役,“三个月之间,把APS、ERP、PDM、MES和智能仓储系统打通,22个大型接口,小接口不计其数,接口文件多得吓人!”那时候,三菱电机被上海兰宝授予了最高调度权,协调五家系统供应商做资源统合,一屋子人夜以继日,从ERP接收订单,APS排单下发到MES系统,MES系统进行备料拉料以及生产过程控制,并及时的将生产过程各项数据(产成实绩、物料消耗实绩)等情况反馈给ERP及APS,做到动态更新。期间随时变更数据,测试系统应对能力,全部要把接口测试通畅。“现在还能感受得到当时的炎热,感谢这些来自不同公司的战友们,大家都坚守岗位,全力以赴,取得了最终的胜利。”何经理感叹到。 “其实,在智能制造项目中,ERP也占据非常重要的位置。”何经理分享经验时这样说,国内很多企业的ERP采用偏销售、财务管理和仓库管理的“进销存“系统,在进行智能制造升级改造的时候,接口开发量就会特别大。因此,在项目设立之初,需要ERP咨询顾问一起梳理业务流程,调整核心架构以及开发接口。“如果是模块化的接口,就很简单很多,只要把数据传输上去就可以了,能够节省很多的时间。” 谢勇先生说,内心非常感谢这些供应商,在这个临时团队里,大家都朝同样的目标努力,难能可贵。在项目型管理中,目标应该是客户满意,目的是项目验收,现实中往往会把目的和目标混为一谈,“三菱电机不是很逐利的品牌,自始至终,营业部、系统部和战略企划部等相关部门的资源支持都很到位。三菱电机员工做事的态度和专业度都很高,以客户满意为目标,非常令人敬佩。”谢勇先生给予了极高的评价。 打样完成,上海兰宝强化e-F@ctory的纵深服务能力 随着项目接近最后验收,获得了e-F@ctory赋能的上海兰宝的“二三三四战略”也更加清晰有力:两个竞争战略,包括扩展产品种类的战略,以及国内同价高质、国际同质低价的竞争策略;三种作业模式,包括单品大规模自动化产线制造,高附加值的柔性制造,以及U型生产线的小批量多批次灵活生产;三种盈利模式包括单品的大规模生产,高附加值的特殊品生产,“传感+系统”模式;“四化”工程包括通用产品兼容化,个性产品智能化,技术平台化,平台技术芯片化。战略背后是e-F@ctory项目在咨询、规划、仿真、实施、测试、维护等各个流程阶段提供的标准化、数字化、网络化、智能化的产品和技术。 如今,兰宝数字化车间运行顺畅,“不仅仅是节省了多少人工、减少了浪费、多生产了多少产品,更重要的是产品品质提升了,业务模式改变了,生产经营和市场能力提高了,综合收益是难以估量的。”对于项目延伸,谢勇先生有着更深远的思考,“在双方合作中,积累了很好的资源,包括IT团队和项目管理,有很好的项目经理、架构师、IT工程师和工艺师,三菱电机和上海兰宝未来能够在智能制造领域进行深入合作。”智能制造是高投入、高产出的行为,信息化系统需要一次投入也需要长期维护,还需要升级更新,这些长期的投入如果能以合作的模式进行,将会让更多企业受益,这也跟e-F@ctory Alliance合作伙伴计划的宗旨相当契合。 上海兰宝IT部技术经理徐军,对行业应用有着丰富经验,他点明目前电力电子行业智能制造项目的难点在于,现场数据采集和有效利用,上海兰宝具有设备层数据采集的能力优势,能够轻松化解这一难题。同时,与封闭式数据库形式不同,e-F@ctory采用开放式平台为客户提取和分析数据,帮助客户以最小投入实现智能制造改造升级,在设备数量多、老旧设备占比多的工厂中,这一成本优势将更为显著。“在某些特定行业中,三菱电机和上海兰宝的合作已经取得实质性进展。”何经理透露。 格局,决定未来走多远 “要说与三菱电机印象最深的一次会面,是绿色能源团队来访,他们介绍了负责的业务范围和对行业的看法。目前绿色能源并不是很热的话题,但是三菱电机的眼光很长远,成立并不盈利的团队,这是一种胸襟和格局。既注重企业的社会责任,也顺应社会发展趋势做提前布局。”谢勇先生说对三菱电机的思路很赞赏,“与这样一个有前瞻性和责任感的品牌合作,我们非常有信心。” 用制造推动社会进步,做大做强民族品牌,这是每个制造业从业人的梦想,e-F@ctory助您梦想成真!...
在新能源行业,华为智能光伏在2014年就已经携手合作伙伴探索数字化在行业的落地实践。今天,他们希望进一步通过AI协同云、大数据、物联网和边缘计算等数字技术,加速光伏电站度电成本的进一步持续降低,推动光伏产业全面智能化升级,迎接光伏发电平价上网时代的到来。 光伏产业在2018─2020年间将在各区域陆续迎来平价上网,尤其光伏发电在高辐照地区,如印度、西班牙、拉美和中东地区,已经进入平价时代。可预计,到2020年在全球大部分地区会全面进入平价时代。 尽己所能,让全球能源转型能够提前实现是全球关注生态大环境之有识之士的奋斗目标。从十年前每千瓦系统成本3~5万元,至今天低于5000元,光伏发电正在努力不断刷新各种发电方式中的最低成本记录。随着技术的创新迭代,国内平价上网的最后1km,该如何实现呢? 智能时代的持续引领 智能时代,创新成为了企业间最核心的比拼。以客户为中心,通过电子技术、芯片技术、计算技术和AI技术等各种数字信息技术持续创新,把复杂问题简单化、智能化,正是华为智能光伏解决方案广受全球客户欢迎、连续四年全球发货量第一的核心原因。 2018年10月,华为发布了AI战略以及全栈全场景AI解决方案。通过端、管、云建立开放的平台,结合AI,与生态合作伙伴一起,推动各行业发展迈向智能化新高度。 华为发言人曾经评价,华为的每个逆变器都是一个智能传感器。随着更多的传感器采集到的数据越来越多,这些庞大的数据能优化更多的机器学习算法,高效持久训练AI模型,从而使AI的能力呈指数级增长。这将有利于华为通过精细化的方式,对电站发电和运维进行监督、优化和管理,从而彻底改变传统的管理方式,给新能源行业带来革命性影响。 华为首席能源科学家刘云峰曾经亲付西北为停滞发电几十天的电站成功解困。而这样的专家级“大脑”已经被复制入智能解决方案中,可以如同孙悟空的身外身法一样,服务于分散于全球各地的华为90GW存量电站中。 华为的每个逆变器都是一个智能传感器 1500V+AI,平价上网的主引擎 总结来看,AI加持的华为智能光伏有如下五大特点: 第一,双面+跟踪+多路MPPT的最佳融合。华为摒弃传统的天文算法,创新的采用基于AI智能算法控制的智能跟踪支架+双面组件融合方式,能够实现跟踪支架控制、供电和通信一体化融合,实现发电量最大化。双面组件在不同地面均可提升发电量,但是失配增加。根据西北某大型电站的实证测试,双面+跟踪+多路MPPT方案相比单面+固定支架的集中式方案,发电量可提升20%以上。而AI自学习优化跟踪算法,让跟踪支架“更懂”双面场景。相比传统的双面+跟踪方案,发电量额外再提升0.5%~1%。 第二,光伏设备全量信息化,构建“数字孪生”的智能光伏电站。他们使电站达到了高精度全量数字信息采集,以数字化部件融合和AI算法控制等手段提升发电量,具备0.5%高精度组串监测功能;大数据+AI算法,面向更精细化的组件级的监测和管理,智能识别落后与故障设备。 第三,AI识别+智能营维。华为将这项与黄河公司联合创新的智能IV诊断技术进一步升级,通过智能IV诊断、AI识别,多场景、多样组件在线全量智能诊断。目前已经有超过3GW的成熟应用。 人工智能的应用,使电站运维走向“自动驾驶”。智能IV诊断3.0再度升级,仅需一键启动15min就可完成百兆瓦电站所有组串扫描。更关键的是,通过AI算法的融合,更懂“双面”。 另外一个在运维中应用的有力武器是离散率分析。之前依靠人工消缺,时间长且会有遗漏。采用离散率分析后,山西某领跑者光伏电站仅半天时间就精准定位故障283处,经过20余天,消缺基本完成,电站效率(PR)提升2.52%。而传统电站并网消缺时间约2个月甚至更长。 第四,基于AI的算法控制,保证光伏电站并网稳定性。华为建立精准不同类型并网场景、电站设计和电网运行工作点的数学模型,以及通过实际测试钢厂、电气化铁道电网波形,将相关数据导入,利用大数据训练最优并网控制算法,从◎华为采用基于AI智能跟踪算法将发电量额外再提升0.5%~1%而在各种恶劣的电网波形下能保证逆变器持续并网发电,不脱网,且电能质量满足甚至优于标准要求。 第五,电站级体检报告,各类指标自主选择,一键全面掌控电站运行状态。洞悉人性的从来不是数字技术本身,而是背后的设计者和应用者。华为围绕以人为本、设计为人的理念,正在演绎新体验的缔造者和引领者。 通过对环境情况、发电量对标、限电损失和损耗电量等维度分析,如同手机管家一样,华为借助大数据和智能分析法,一键健康体检,自动为电站输出综合性评测报告并给出运维建议,可以使运维人员迅速找到发电量降低、落后组串的病因。从而将运维人员从耗时、沉重的巡检和人工数据分析工作中解放出来,实现了专家智慧与人工智能的完美结合。 华为采用基于AI智能跟踪算法将发电量额外再提升0.5%~1% 呈现给客户的价值 这五大利器最终呈现给客户的价值是什么?通过综合分析计算,AI加持的华为1500V智能光伏解决方案不仅可有效降低系统初始投资(如BOS成本、线缆成本和施工成本等)达0.5元/W以上,而且可降低LCOE7%以上。这使得选择AI加持的1500V系统成为加速实现平价上网的关键一步。 比尔·盖茨曾经这样讲,当我们展望未来,下个世纪的领袖会是那些善于帮助别人、能够让别人成长的赋能者。而华为的愿景正是希望使能行业和伙伴的成长,把数字世界带入每个人、每个家庭和每个组织,构建万物互联的智能世界。 应新于时,华为在2019年,以AI加持1500V智能光伏更将是平价上网的加速引擎,持续降低LCOE,加速全球光伏平价上网进程。...
东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)宣布,其作为小型化尖端光继电器领域的业界领先企业,现推出了光继电器新家族(共五款),均采用业界最小型[1]封装S-VSONR4(2.0mm×1.45mm)。新产品适用于自动测试设备、存储测试器、SoC/LSI测试器和探针卡等。即日开始供货。 TLP34xxSRL系列(两款产品)和TLP34xxSRH系列(三款产品)都具备输入电压驱动特性。TLP3406SRL和TLP3407SRL支持1.8V(典型值)至3.3V(典型值)的直流电压范围,而TLP3406SRH、TLP3407SRH和TLP3412SRH则支持3.3V(典型值)至5V(典型值)的直流电压范围,上述特性能够提高对目前低压FPGA的兼容性。 这些新款光继电器采用微型S-VSONR4封装,需要2.9mm2的贴装面积,该封装与东芝的上一代封装VSONR4(2.75mm×1.45mm)相比,尺寸缩小大约27%。此外,这些光继电器都内置输入电阻,无需使用外置输入电阻,从而节省空间。微型封装及其空间要求有助于工程师设计出尺寸更小的测试板,特别是探针卡。它还允许增加电路板上的光继电器数量,以实现更高密度的解决方案。 尽管采用微型封装,但新款光继电器能够驱动较大电流:TLP3406SRx可驱动高达1.5A的电流,断态电压VOFF为30V,导通电阻Ron为0.2Ω(最大值);TLP3407SRx可驱动高达1A的电流,VOFF为60V,Ron为0.3Ω。TLP3412SRH可驱动高达0.4A的电流(VOFF=60V/Ron=1.5Ω)。因此它们非常适用于多种测试设备的电源应用。所有这些新产品都确保支持高达110℃(最大值)的工作温度。 Ø 特性: 任意电压输入控制光继电器的最小封装:贴装面积2.9mm2(典型值)(截至2019年6月4日); 控制信号采用双输入电压:直流1.8V(典型值)和直流3.3V(典型值); VOFF支持30V/60V,ION支持0.4A至1.5A。 Ø 应用: 自动测试设备(ATE)、存储测试器、SoC和LSI测试器和探针卡。 Ø 主要规格: 注释: [1] 贴装面积2.9mm2。针对光继电器产品;东芝调查,截至2019年6月4日。 * 公司名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。 关于东芝电子(中国)有限公司 东芝电子(中国)有限公司主要从事电子元器件事业和存储产品事业。其中半导体事业包含占市场大份额的分立器件、以及业界先进的系统LSI。在分立半导体领域,集中力量在控制设备功耗的功率器件等产品。在系统LSI领域,通过用于物联网、汽车电子、通信和电源应用领域的LSI产品,推动全球电子设备的发展。存储产品事业主要在机械硬盘(HDD)领域,着重开发面向数据中心等企业级大容量存储产品。东芝通过加强电子元器件事业和存储产品事业,为支持和推动智能社区和智能生活的建设提供广泛的半导体解决方案及应用。...
自宣布第四次工业革命以来,各公司一直在研究如何将基于数据的服务有效地整合到自己的价值链中。有多少个用户就会有多少种可能方法。这就是为什么魏德米勒公司从确定目标到实施解决方案,全程跟踪工业物联网项目的原因。 只能用电脑、智能手机和平板电脑上网的时代已经过去。今天,几乎每台技术设备都可以通过分配IP地址连接到网络上并通过该设备进行通信。这段时间以来,这一趋势在工业领域上也得到广泛应用。生产设备、机器单元甚至单个工具都可以收集和交换数据——这方面的发展为自动化领域开辟了许多新的应用。 数字化本身不是目的 今天,许多公司对物联网应用都有了基本了解,但是他们有时会缺乏独立应用的专门技能。尽管已经在第一步收集和存储了数据,但是这些数据通常没有得到有效的使用。然而,收集到的信息只有通过逻辑联系和评估,才能实现具体的可测效益。 工业物联网用途多种并可以单独使用,例如调试位置独立的机器、提高整体设备效率(OEE)或者自动生成能源消耗报告。因此,预先确定具体目标非常重要。魏德米勒公司为工业企业识别工业物联网应用的各种可能性提供支持,开发需求解决方案,并成功地将解决方案整合到现有结构中。 基于数据的工业物联网服务主要包括五大核心功能:数据采集、预处理、通信、分析以及操作员交互作用。在过去几年里,魏德米勒公司在自动化系统“u-mation”的基础上,开发了一系列综合数字化服务,将这些功能从传感器映射到云。总部位于Detmold的公司集团为客户提供各项服务,如用于风力发电的魏德米勒监控系统(WMS),同时也提供可以由用户进一步开发的解决方案。例如,Industrial Analytics的自动化机器学习软件,使机器操作员能够利用自己的领域知识开发和优化基于人工智能的分析模型。 “改造”日益重要 尽管数字化是现在的热门话题,但现有的大多数工厂和机器还不能利用工业物联网。这就是为什么“改造”(例如对机器和系统进行数字化改造)现在成为中心议题。恪守“永远不要改变运行中的系统”的原则,“改造”不会对已安装的自动化技术产生干扰,而是建立并行结构。为此,魏德米勒公司以FieldPower®分散式应用系统为基础,为客户提供定制的工业物联网系统。   关于魏德米勒 作为有着多年丰富经验的工业联接专家,魏德米勒在电源,信号以及数据处理的工业环境中为全球的客户和合作伙伴提供产品,解决方案和服务。魏德米勒扎根于这些行业和市场,对未来的技术挑战胸有成竹。 魏德米勒坚持发展之路, 为满足客户的不同需求,提供创新、可持续发展和高效的解决方案。因此我们共同在工业联接领域设立了标准。 目前,魏德米勒集团公司在全球80多个国家设有生产制造工厂、销售公司及联络处。...
机器和生产工厂不断产生数据。将这些数据成功转化为创新的公司获得了决定性的竞争优势。借助易于使用的软件,魏德米勒公司正在使人工智能方法应用于机器生产商和生产型公司。 为了分析机器数据和流程数据,工业分析使用了能够检测异常情况甚至能够预测未来机器行为的复杂模型。通过使用人工智能(AI)方法和机器学习(ML),用源自原始数据的特征来揭示以前未知的测量值之间的关系。 需要具备综合专门知识 几乎在所有公司都能获得必要信息。在开发有意义的分析模型时,尤其是中型公司通常还要依赖外部数据科学家的支持。魏德米勒公司开发了一个突破性的解决方案,使中型公司不再需要数据科学家。在与最终用户密切合作的过程中,数据专家识别测量值中的相关性并训练初始模型。初始模型应用成功后,反复向初始模型输入新数据,并在机器的整个生命周期中进一步开发模型。随着时间的推移,这将提高信息质量。 学习机器学习 许多机器生产商和生产型公司还不能独立使用现有的机器学习工具,因为这些工具的操作已经针对分析专家的数据驱动活动进行了优化。公司可以用巨额资金培训现有员工,也可以自己雇佣一名数据科学家。这就产生了一个抑制阈值,放慢了人工智能在工业中的应用速度。 另一个方法是开发易于使用的软件解决方案,即使用户没有经过任何统计培训也能够理解并生成分析模型。魏德米勒公司的工业分析业务部门已经通过自动化机器学习软件将这一想法付诸实践。该款应用程序的名称意味着模型大部分是自动开发的。 “类似的应用程序目前在金融技术、银行业和营销领域得到广泛使用。但是,现有的解决方案不适用于机器和工厂,因为它们不支持自动化行业的相关数据类型。这些解决方案总是需要一个理想的数据库,”工业分析业务部门产品经理Carlos Paiz Gatica博士解释道。“此外,这些解决方案不能整合用户的领域知识,而这对于工业应用程序至关重要。” 对于自动化机器学习软件,魏德米勒公司的分析专家将领域专家的数据信息与算法相结合,自动生成合适的模型。以下工作步骤描述了模型生成过程(以异常检测为例): 1.选择训练数据 领域专家决定应该使用哪些数据集来学习机器或工厂的正常行为。为此,首先生成原始数据概述,用来支持用户评估数据的信息内容。测量值的准备过程完全自动进行。 2.特征工程 如果原始数据不够,可以在原始数据的基础上生成附加信息。用户可以使用其领域知识来创建新特征。例如,这些特征可以描述温度变化的过程,而不仅显示个别状况。使用这些特征比使用原始数据通常能够对机器状况进行更好的评估。 3.标记机器行为 用户用标签标记数据中存在的正常行为区域(绿色)或不希望发生的行为区域(红色)。这样能够使用户用其领域知识增加训练数据的信息内容。辅助系统通过直接突出显示数据集中的类似情况,支持标记过程。 4.模型训练 标记过的数据集被转换成模型,并用各种机器学习方法进行训练。这个全自动化的过程产生了一个替代模型列表,该列表可以提供与结果质量、执行时间和训练持续时间相关的信息。《异常分数图》(Anomaly Score Plot)直接显示模型的结果,专家可以直接比较模型性能。如果未能实现所需的模型性能,用户可以再次编辑模型的特征和标签。然后,可以将模型直接转移到目标系统的架构中。 扩展人工智能应用程序 Paiz说过:“有了自动化机器学习软件,机器生产商和生产型企业不必成为数据专家,就可以独立开发人工智能和机器学习并从中获益”。“通用的应用程序支持用户生成初始模型并进一步开发模型。这样,公司不再依赖数据科学家,也不必与外部合作伙伴分享其工艺流程和机器知识。”...
WISE-710采用NXP®i.MX 6 DualLite处理器,配备2 x GbE、3 x COM、4 x数字I/O、1 x micro USB和1 x Micro SD,是将传统设备连接到网络的理想解决方案。WISE-710可适应恶劣的工业环境及应用在有限空间机柜内,具有紧凑的外形(100 x 70 x 36 mm/3.93 x 2.75 x 1.41英寸)和宽温工作范围(-20~55°C/-4~131°F)。 为实现远程管理,WISE-710支持多种Wi-Fi、3G、4G/LTE和NB-IoT无线模块,可促进远程数据传输、空中(OTA)更新和实时通信。考虑到物联网网络安全的重要性,WISE-710还嵌入了一个ATECC508A安全芯片,该芯片为云服务数据操作提供基于硬件的安全保护。值得一提的是,与标准数据网关不同,WISE-710采用模块化设计,允许终端集成各种I/O扩展模块(8 个模拟输入+4 个数字输入和4 个RTD输入+4 个热电偶通道),以满足不同的应用需求。 数据采集网关 WISE-710  强大的物联网数据采集终端,用于连接OT与IT WISE-710专为用作机柜内机器数据收集器而设计,是一种紧凑型数据网关,可与多种设备和机械轻松集成。通过提供全面的I/O接口(包括2 x GbE、3 x COM、4 x DI/O、1 x Micro USB和1 x Micro SD),可以采集原始数据并将其直接传输到云中,以便随后进行可视化及数据分析。WISE-710与支持远程管理的可选Wi-Fi、3G、4G/LTE和NB-IoT无线模块相结合,可为各种网关应用提供可靠、经济高效且可扩展的终端。 一流的网络安全和数据保护 WISE-710配备了内置Atmel®ATECC508A加密安全芯片,可确保符合AWS安全法规。嵌入式密钥加密和身份验证技术为各种物联网应用提供一流的基于硬件的网络安全和数据保护。在IT层面,芯片可防止未经授权的固件在云上更新和扩散;而在OT层面,芯片提供全面的安全机制,如保密性、数据完整性、防篡改和加密/解密身份验证等功能。 WISE-PaaS/Edgelin更简单的编程 WISE-710型数据网关还配备研华的WISE-PAAS/EDGELINK协议转换软件,该软件支持200多种通信协议(例如MODBUS、DNP3、OPCUA、MQTT和IEC60870-5-104),以支持从遗留设备收集数据。除了促进数据集成之外,WISE-PaaS/EdgeLink还为每个输入接口支持用户定义的数据采集周期,从而减少云上传输和存储的数据量。这与该软件的即插即用功能相结合,极大地减少了编程时间,并确保了应用程序开发和部署的简单性。 主要特性 • 由Freescale i.MX 6 DualLite A9、1 GHz处理器支持 • WISE-PaaS/Edgelink软件可实现边缘到云的连接 • WISE-PaaS/Edgelink支持200多个协议,以便从旧设备采集数据 • 可与多种扩展模块集成(8 x AI+4 x DI;4 x RTD+4 x TC) • 嵌入AWS认证的ATECC508A安全芯片 • 数字输入通道可支持湿接触或干接触 • 通过微型SD卡支持数据记录 • 支持各种安装选项,包括DIN导轨、墙壁和磁极(自定义),以满足不同的工业自动化应用需求 研华WISE-710数据采集网关 关于研华 –研华成立于1983年,以“智能地球的推手”作为企业品牌愿景,是物联网智能系统及嵌入式平台产业的全球领导厂商。为迎接物联网、大数据与人工智能的大趋势,研华提出以边缘智能和WISE-PaaS工业物联网云平台(Edge Intelligence WISE-PaaS)为核心的物联网软、硬件解决方案,协助产业客户创新应用落地。研华业务分布全球26个国家,拥有近8,000名员工,以强大的技术服务及营销网络,为客户提供本土化响应的便捷服务。此外,研华积极推进产业伙伴共创,加速AIoT生态圈布建与发展。...
2019年5月15日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》(以下简称《通知》)。《通知》对政府部门、电网企业、电力用户等各类承担消纳责任的主体提出优先消纳可再生能源的明确要求,强调对电力消费侧市场行为进行引导,推动能源消费向绿色用能转变。 2018年,我国可再生能源发电量达到1.87万亿千瓦时,占全部发电量比重从2012年的20%提高到2018年的26.7%。目前,受系统调峰能力不足、市场机制不健全等因素影响,可再生能源还存在比较突出的限电问题。 在可再生能源引领的未来能源结构中,需要一个稳定、高灵活性的电力来源,在可再生能源发电量不足时提供基础负荷,并根据其发电量削峰填谷,保证电网的稳定。能否满足调峰需求,也成为发电企业的考核指标之一。 燃气联合循环机组工作机理使其具有调峰的天然优势 发电机组稳定电网频率的能力主要反映在一次调频,二次调频,部分负荷效率和快速启动能力上。一次调频,就是感知电网频率的变动,机组控制系统产生相应的负荷指令来增减机组负荷,最终达到速度、瞬态及时地弥补或减小频率的波动。二次调频其中包括自动发电控制AGC,是指发电机组在规定的出力调整范围内,跟踪电力调度指令,按照一定调节速率实时调整发电出力,以满足电力系统频率和联络线功率控制要求的服务。为了有足够的备用容量进行顶峰升负荷,一般要求调峰电厂运行在部分负荷,这样部分负荷时运行的效率和可靠性就比较重要。燃气联合循环机组工作机理为燃料直接燃烧做功,靠直接调节燃料调节负荷,具有快速启动和运行灵活性,能够快速响应电网负荷变化要求,适合电网调峰运行。 例如,一个搭载GE 9HA燃机的调峰电厂,机组可在30分钟内从燃机点火到联合循环满负荷。在小于23秒的时间内,9HA机组负荷可增加62MW。在4秒内,机组负荷可下降165MW。机组能快速响应电网一次调频指令,快速的升降负荷能力在二次调频稳定电网上有独到优势。在满足排放的前提下,机组负荷可以低至33%。 按目前电网的普遍情况,每日的峰谷差约有40%左右,也就是需约60-70%的最大负荷容量机组参加调峰。9HA.01联合循环机组在负荷降到75%时,联合循环效率仅有最小幅度差异,可以保证较好的经济性。 GE HA级燃机——装机量增长最迅速的机型 GE于1949年设计并提供了世界上第一台在商业电站中应用的燃气轮机。截止目前,GE拥有世界上最大的燃机装机量:7000多台燃气轮机, 累计运行时间超过2亿小时。 GE HA级燃机是目前世界上最大、效率最高的燃气轮机。凭借在增材制造和燃烧技术上的突破,HA系列燃机保持着燃气轮机效率纪录。目前,GE HA级燃机已经在全球销售86台套,足迹遍布全球超过16个国家和地区,服务超过35个客户,总运行小时数超过30万小时。正因为H级燃机的优越性能,自2016年正式发布以来,GE的HA燃机深受认可,成为全球增速最快的燃气轮机机组。 在中国,2019年4月,国内首台9HA已抵达天津华电军粮城项目现场。作为中国内地第一个H级燃气-蒸汽机联合循环发电项目,预期该项目全厂联合循环效率将超过62%。 在巴基斯坦,必凯1180MW电站项目、百路凯1223MW电站项目和赫维利1230MW电站项目均采用了GE 9HA机组。其中最先实现单循环投运的必凯项目是亚洲首个投入商业运行的HA级电站项目;赫维利和必凯项目在2018年成功实现了联合循环商业运行,将极大缓解当地的电力短缺状况,具有划时代的意义。 在马来西亚,2018年11月,首台9HA.02燃机在法国贝尔福完成全速空载测试,并已启程运往马来西亚。 在日本,在对已有40年历史的西名古屋火力发电厂重建的过程中,中部电力株氏会社选择了更为高效、灵活的重型燃气轮机,一期配置了三台GE 7HA燃气轮机,实现了63.08%的联合循环全厂效率,可满足大约270万日本家庭的用电需求。 天然气发电可以快速启停,调峰成本低,对提高电网稳定性和可靠性至关重要,可以与可再生能源形成补充,促进可再生能源迅速成长。燃气联合循环,尤其是9HA机组在未来的电网中将发挥更大的作用。 关于GE 在GE,我们帮助当今世界应对能源、医疗、交通等领域最严苛的挑战,助力驱动世界前行。GE将世界一流的工程技术实力与软件及分析相结合,让世界更高效、更可靠、更安全。有着超过125年历史的GE正不断创造着工业的未来。今天,GE在增材制造、材料科学、数据分析等全新领域引领着行业的发展。GE的员工遍布全球各地,他们敬业专注、诚实正直,充满热情地投入工作,履行自己的使命,为客户提供最优质的产品和服务。...
近日,全球能效管理和自动化领域数字化转型专家施耐德电气宣布,其打造的“千里眼”智联日志(Digital Logbook) 电气资产全生命周期数字化管理平台将正式上线。该平台是施耐德电气为打造“朋友圈”的又一创新“数字化加速器”,以期通过更具数字化的方式,帮助客户将高效、便捷运维融于日常,为合作伙伴升级服务质量提供更多机会,进一步实现业务转型,提高客户粘性。 如今,随着电力系统的愈加庞大,相关资产设施的数量及复杂程度也随之提高,导致用户在资产管理、能耗管理、运维模式、系统设计等方面面临诸多挑战。同时,用户的日常工作中突发状况也时有发生。图纸丢失、人员流动、设备维护不科学等问题,通常使得日常运维困难重重。 对于行业伙伴而言,已有的存量市场智能化升级与广阔的增量市场发展将带来又一波业务机会。然而中低压配电成套设备市场竞争的日趋激烈,多数总包方、系统集成商、成套厂逐渐意识到,数字化手段是提升其市场竞争力的又一武器,在助力其提高方案设计、制造、报价、实施等环节效率,优化管理体系,为客户提升定制化的智能配电解决方案的同时,通过更多数字化服务,为用户带来更多附加价值,从而提升客户粘性。 作为中低压配电领域的专家,施耐德电气以客户、合作伙伴需求为导向,立足合作共赢基础,打造了面向电气设备制造商、运维管理人员、工程公司及运维服务商的电气资产全生命周期数字化管理平台——施耐德电气 “千里眼”智联日志,通过二维码录入资产,交互电气设备信息、图纸、运维计划、检验报告等,对运维计划、文档、工单、日志进行统一管理,打造高效资产管理服务模式,携手合作伙伴帮助客户简化运维,尽享数字化便捷: · 资产快查:扫描二维码快速定位资产,查阅设备文档信息 · 完整的资料信息管理:系统图纸及运维记录云端永久性储存 · 直观的地图导航:实现分布式站点集中管理 · 精准的维护计划管理:一键添加运维计划,提前预置计划提醒 · 运维工单及运维日志管理:闭环式工单管理体验 通过“千里眼”智联日志电气资产全生命周期数字化管理平台,最终用户和合作伙伴都可按需“取用”价值,并以此获得了更佳的互动机会: · 对于最终用户:随时随地查看资产信息、厂商规范维护指南;进行预防性专业维护保养;快速响应服务工单;有效降低停电风险。 · 对于合作伙伴:可科学管理项目及用户信息;提供厂商维护标准参考;助力提升客户满意度;激发无限服务机会;引领智能配电系统升级;增强用户体验;助力全生命周期业务转型。 继2018年EcoStruxure Power智能配电数字化架构的创新升级后, 施耐德电气 “千里眼”智联日志的创新发布将成为其在其数字化征途中的又一里程碑,也是助推其智能配电数字生态进一步完善的“加速器”。对此,施耐德电气能效管理低压业务市场副总裁张帆表示:“施耐德电气深知,完善的数字生态将驱动业务和价值的进一步落地。我们凭借多年数字化实践积累,在不断完善智能配电解决方案的同时,一直强调与合作伙伴从获客、促活到变现的共赢。接下来,施耐德电气将持续致力于与全产业链各方共同努力,打造健康可持续的智能配电数字生态圈,进一步推动中国低压配电市场的数字化进程。” 关于施耐德电气 施耐德电气正在引领住宅、楼宇、数据中心、基础设施及工业领域的能效管理与自动化的数字化转型。 施耐德电气业务遍及全球100多个国家,是能源管理(包括中压、低压和关键电源)以及自动化系统领域无可争议的领先企业。我们能够为用户提供融合能源、自动化以及软件的整体能效解决方案。 在我们的全球生态系统中,施耐德电气正在自己的开放平台上与众多优秀的合作伙伴、集成商和开发者社区展开协作,共同为用户提供实时控制,提升运营效率。 我们相信,优秀的人才与合作伙伴使施耐德电气成为伟大的企业。与此同时,施耐德电气对创新、多元化与可持续发展的承诺,也将确保每一个人,在任何时间,在任何地方都能尽享Life Is On 。...
全球智能系统(Intelligent Systems)领导厂商研华公司(股票代号:2395)工业物联网事业群推出智能安灯系统。安灯系统(Andon)来源于汽车行业的丰田生产方式,英文Andon或中文安灯,源于日语的音译,是一种提高制造质量和生产效率的最有效的手段。在全球制造业中,安灯普遍用于发现现场异常、通过声光即时报警,将问题传递给相关人员,将问题阻止在最初的地方并及时解决。 图1:战情室 研华的“安灯系统可视化方案”是MES功能的一个分支,除了应用在现场作业之外,还延伸到决策者运筹帷幄的战情室。在生产现场,安灯系统结合WebAccess/SCADA软件支持和UNO-2372电脑运算,于TPC-1551T-E3AEx上呈现,员工可以通过工位上手动触屏报工输入的方式启动异常呼叫,内容可以是人员作业、物料、方法、质量甚至是环境、安全异常等任何问题,设备异常亦可透过数据采集的方式及时获知,同时兼具人员到岗签到和异常解除等操作。现场管理人员通过车间指示灯的灯塔提示、声音报警讯息、邮件提醒、信息推送等即可及时进行处理,减少突发问题的处理时间,进而减少生产的停顿时间。安灯具备多级异常处理逻辑,按照异常持续时间的不同层层通报到相应的管理者,合理利用管理资源。同时,安灯系统也能够收集生产线上设备的相关生产讯息、工位作业管理讯息例如出勤率、工单达成率、工位标准用时、效率分析等,并且进一步处理这些信息,呈现在现场看板让管理人员可以直接掌握生产进度、质量、异常等状况,为他们提供快速决策的依据,改善现场管理的疏漏。 图2:综合管理 图3:安灯现场作业 然而现今在工业快速发展信息化,现场安灯的使用已经延伸到战情室的数据分析可视化,让管理层也可以实时掌握现场设备、人员、效率等资讯,实现透明化管理。研华“安灯系统可视化方案”最大的特点在于内建的数据分析仪表板呈现,只要链接数据采集层,即可轻松实现数据可视化,无需再经过繁琐又复杂的软件设置程序或是高度客制化的页面。基于HTML5开发的战情室画面提供浏览网页方式远程实时监控现场各条生产线和各个岗位的状态,将现场目视化功能拓展到互联网。再者,画面清楚的展现现场异常状态的分门别类和统计频率,工位瓶颈站提示、生产力趋势信息等,简洁直观的页面呈现聚焦重点,让管理层快速掌握主要资讯做出对应决策。 图4:生产力趋势信息 安灯系统通过信息化系统,全面改善异常信息流和现场生产指标的传递速度、方法,研华“安灯系统可视化方案”在此基础上,加值可视化页面设计,缩短再次开发或客制化时间,轻松上手、快速使用、价值翻倍。 关于研华 –研华成立于1983年,以“智能地球的推手”作为企业品牌愿景,是物联网智能系统及嵌入式平台产业的全球领导厂商。为迎接物联网、大数据与人工智能的大趋势,研华提出以边缘智能和WISE-PaaS工业物联网云平台(Edge Intelligence WISE-PaaS)为核心的物联网软、硬件解决方案,协助产业客户创新应用落地。研华业务分布全球26个国家,拥有近8,000名员工,以强大的技术服务及营销网络,为客户提供本土化响应的便捷服务。此外,研华积极推进产业伙伴共创,加速AIoT生态圈布建与发展。...
  电力是目前全球工业生产与民众生活最重要的能源,也是目前碳排放等可持续发展最大的瓶颈与制约之一。据国家能源局数据显示,截至2018年底,我国可再生能源发电装机达到7.28亿千瓦,占全部电力装机的38.3%,可再生能源的清洁能源替代作用日益突显。作为新能源发电领域的后起之秀,光热电站是一项具备成为基础负荷电源潜力的新兴能源应用技术,将为生态文明建设和低碳社会发展带来新的突破。  熔盐光热电厂突破新能源发电的困境  目前在中国大陆,主要有以下五种新能源发电厂:风力发电、核能发电、天然气发电、光伏发电以及生物质/垃圾发电。但与传统的火力发电相比,新能源发电存在着诸多问题:核能、垃圾发电虽然可以24小时稳定地向电网输送电力,却会带来环境污染和放射性影响;天然气发电则受储量等因素的限制,无法实现持续稳定使用;而风力发电和光伏发电,目前面临的最大的问题是无法24小时向电网持续稳定的输送电力。  相比之下,太阳能光热发电具有连续、稳定输出的特点,将成为解决新能源发电问题的创新突破点。光热发电与光伏发电的区别在于:光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能,因此无法在夜间发电;熔盐光热电厂的原理是利用太阳光把盐熔化,利用盐存储热能,再利用热能转变成为电能。储能熔盐作为一种低成本、长寿命、性能好的传热储热介质,从熔化的液体变成固体需要相当长的时间,解决了光伏在夜间不能发电的问题。  被誉为“超级镜子发电站”的光热电站 通过聚光吸热、储能换热等环节,被誉为“超级镜子发电站”的熔盐光热电厂能够快速将太阳光转化成电能,24小时不间断地为千家万户送去清洁能源。每当太阳升起,熔盐光热电厂镜场系统就将万束阳光反射到吸热塔顶部,开始对熔盐进行加热。其中,一部分热熔盐进入蒸汽发生器系统产生过热蒸汽,驱动汽轮发电机组发电,一部分热量存储在熔盐罐中,为日落后满负荷发电积蓄能量。一般火电厂蒸汽温度在400-600摄氏度之间。熔盐电厂盐在熔化后一般工作温度在500摄氏度左右,完全可以满足汽轮机发电的运行需求。  熔盐光热电厂镜场系统的搭建  然而,任何新生事物的早期应用都是有问题和缺点的。以塔式熔盐光热电厂为例,目前其核心难题是镜场系统的控制,因为镜场系统决定了太阳光是否可以高效的进行盐的熔化。如何利用自动化技术控制镜场聚光系统,追踪太阳光并高效收集太阳能是我研究的重要课题之一。  根据自动化控制原理和模型,任何一个自动化控制系统都可以拆分成为三个层次——现场执行层、通讯层、信息管理层。绝大多数自动化控制系统都是由闭环及有反馈的系统组成。举个简单的例子,家长告诉小孩:现在要去写作业了。但孩子会真的乖乖写作业吗?多数情况下,家长需要隔段时间去观察一下孩子,这就是一个简单的闭环反馈自动化系统。家长每隔一段时间的观察,就是对整个系统的反馈和校正。  因此,任何一个镜场系统,也存在着主控和辅控两个系统,构建一整套塔式熔盐电厂的镜厂网络需要以下两步:  第一,  搭建传输命令与执行的主要控制网络。由于地球公转及自转的影响,太阳光会经常变换位置。因此主控系统的目的和作用是控制所有的镜子,在不同的时刻以合适的角度反射太阳光,让太阳光汇聚在装满盐的吸热塔顶部。  第二,  搭建辅控系统,去定期检查反射的光斑是否准确照射在吸热塔上。例如使用摄像头来进行视频的监控与反馈。  新技术看似层出不穷,但都是基于已有科技进行的叠加式创新,熔盐电厂的镜厂聚光系统亦然。作为IEEE电气和电子工程师协会的一员,未来我将继续关注电力能源领域的科技创新,积极探索解决人类发展难题的理想方法。  关于作者  董琪先生是IEEE会员,长期从事工业以太网的研发与推广工作,并大量参与中国地铁与高铁建设,目前任职于唯栎电子科技(上海)有限公司。 ...