高低压开关柜智能制造探究

2021-03-16贵州电子信息职业技术学院刘高强闫海彬

电子世界 2021年4期

贵州电子信息职业技术学院刘高强闫海彬

高低压开关柜在发电厂、变配电中起着重要作用。目前，我国高低压开关柜成套设备的制造主要以传统生产为主，随着现代化进程的推进，国家战略的转变，产业的转型升级迫在眉睫，智能制造是未来企业掌握市场主动性的核心保障。为此，本文分析了高低压开关柜的生产现状、制造流程，设计了智能制造的框架模型，最后提出了智能改造的关键点。

电力装备行业是“中国制造2025”的十大重点领域之一，高低压开关柜及其零部件行业是其重要的子行业，具有很大的市场空间，传统的生产制造方式已经很难适应市场的发展，新一代的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。目前，我国高低压开关柜的标准不一，开关柜元器件智能化程度不高，生产制造智能化程度较低，为占领市场先机，完善标准、产品智能化、智慧制造、提升服务是未来的大趋势。

1 高低压开关柜制造现状

目前，国内有关高低压成套开关的生产企业多达上千家，大部分企业的生产制造自动化程度低，生产过程基本为传统生产线或刚性生产线，仅少数企业实现了部分柔性生产。随着国家的布局，产业的转型升级，部分有实力的企业已经开始探索智能化制造，例如，宁夏力成电气经过几年的探索，利用先进控制、检测、传感、装配和物流等技术以及智能化装备，集成了企业管理系统ERP、制造执行系统MES和产品数据管理PDM等软件，实现了管理、制造的数字化和智能化，缩短了产品研制周期，提高了能源利用率和生产效率，降低了成本和产品不良率，但也还保留了大量人工协作，智能化程度还有待进一步提高。

2 智能制造的内涵及发展趋势

当前，对智能制造还未有公认明确的的定义，但综合专家们的看法及趋势来看，未来，智能制造将会以服务型制造、云制造、物联制造等体系发展，以设计-制造-运维-服务协同一体化，把各种先进的智能技术如机器视觉、人工智能、物联网、数据挖掘、云计算等与产品设计、制造、装配和服务深度融合，实现制造企业整个价值链的智能化。目前，在一些制造行业已形成了大数据智能优化与调度、物联网感知、信息物理、云制造智能服务等技术融合的智能制造技术。可以预见，未来智能制造将朝着智慧制造、数字孪生、生命周期大数据的方向发展，为各行各业的发展提供助力。

图1 高低压开关柜生产制造流程

3 高低压开关柜智能制造改造方向

3.1 高低压开关柜制造流程

高低压开关成套设备具有个性化、定制化的特点，通常属于用户定制、小批量订单生产模式。不同的高低压开关柜生产企业根据自身业务的不同，生产的产品有所区别，但大体的生产流程基本一致，本文以常见发电厂及变电站开关柜的生产流程为例，分析开关柜生产制造流程，探究智能制造实现方案及技术。如图1所示为高低压开关柜一般性生产流程，用户制定需求，指定开关柜电压及保护等级；生产企业设计电气图，并虚拟仿真试验；设计院确认可行性，用户接受报价后制定生产计划；根据电气原理图和柜体结构输出生产图纸、工艺流程卡、采购清单，并制定采购、加工和装配计划；根据生产图纸加工、装配和接线，并进行试验，合格后交付产品。

图2 高低压开关柜智能制造框架模型

3.2 高低压开关柜智能制造框架模型

电力系统自动高低压开关柜智能制造的框架模型如图2所示，车间制造执行系统（MES）、智能物流系统、仓库管理系统（WMS）、企业资源计划管理系统（ERP）、产品及工艺设计系统、虚拟仿真试验系统、信息物联等应用系统高度集成。产品及工艺设计系统完成产品的设计和研发；虚拟仿真试验系统完成产品的试验仿真；车间制造执行系统通过无线射频技术（RFID）等检测技术检测物流或设备状态，经过智能物流系统有序将产品或物料运输到相应工位，智能化设备和生产线完成产品的加工和装配；仓库管理系统有序管理物料和产品，提升物料管理能力；ERP管理系统实时监控整个产品的制造过程并集成财务、管理、经营、供应链和业务于一体，有效管理企业生产整个流程；云端服务器通过大数据、云计算、人工智能等提供决策分析，指导企业的业务调整和生产计划。