本文为“2022年度中国智能制造最佳应用实践奖”参评案例。本次活动将评选出2022年度，为中国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。

　　特变电工京津冀智能科技有限公司（简称“京津冀公司”）2018年7月9日注册成立，注册资本3亿元，在职员工人数301人，以工业4.0为理念，以智能制造为产业发展方向，以绿色生态园区为依托，是国内生产智能化节能配电变压器、箱式变电站的数字化生产基地，年产高效节能配电变压器20000台，光伏、风电集成类箱式变电站5000台，业务范围辐射全国及东南亚、非洲地区，实现年销售收入4亿元以上。京津冀公司以为客户创造价值，为社会提供绿色科技、智能环保、可靠高效的产品和服务为使命；以打造全球信赖、最具影响力的低电压系统集成服务商为愿景；以打造行业一流的数字化、智能化的配变工厂，实现生产数字化、设备自动化、管理信息化，打造行业成本最优、效益最优的智能制造工厂，把京津冀公司打造成为为客户提供智能化、集成化产品及能源系统解决方案的服务商为定位；目标借助京津冀的区位优势，引进产线规划设计、自动化、数字化领军人才；生产装备自动化、数字化水平行业引领；实现成本控制、产品质量、生产效率行业第一；技术紧贴客户、挖掘客户需求，开发新产品，全方位满足客户的集成化系统需求；不断提升管理水平，人均效率、企业效益达到行业第一。

　　特变电工京津冀智能科技有限公司所在的京津冀基地，将被打造成为支撑特变电工未来三十年发展的国际商务中心、智能制造中心、科技研发中心、全球供应链中心。以工业4.0为核心理念，以智能制造为发展方向，协同开展数字化规划工作。建设完成之后，将成为全球领先的集配电变压器、硅钢加工、箱变等一系列产业链为一体的数字化示范工厂，将产业链上下游打造成为行业标杆，为推动变压器行业数字化提供有力参考，为离散制造实现数字化提供标准。

　　整个工厂完全遵照工业4.0的理念、并参考行业最佳实践、基于细分行业特点进行规划和构建，共搭建了十大智能产线系统、十大信息集成系统（PLM\ERP\APS\MES\WMS\SCADA\LIMS等）、五大智能仓储物流与配送系统，工厂通过6000多套传感器、200多套PLC、500多套变频器、以及多套工业机器人、3D视觉检测系统等，实现了对工厂内智能生产线、智能专机设备、实验设备、智能立体仓库、AGV等所有设备数据的实时采集。园区5G全面覆盖，建立有MEC边缘云平台，AGV在5G信号下及时准确的移动、检测作业、交互数据，安全员利用“5G+AI”进行油库等重点区域的安全防控，专家通过“5G+VR远程协同”进行现场问题的诊断，新疆本部通过”5G+全景直播”监管新工厂内部的一举一动利用“5G+工业互联网”打造全面数字化工厂，通过最先进的智能装备来保障产品质量，通过实时准确的全链条工艺质量数据来不断优化产品性能。

　　近年来，国家全面落实创新、协调、绿色、开放、共享五大理念，深入推进供给侧结构性改革，“一带一路”、“互联网+”战略和“电力、能源发展十三五规划”推进实施，同时新一轮科技革命风起云涌，新技术、新模式、新业态不断涌现，企业进入布局新兴产业、主动适应新理念、加快抢夺创新要素的重要阶段。我国出台多项政策，推动智能配电变压器应用和产业发展。国家将淘汰运行时间超过10年及高耗能配电变压器，加快推广智能配电变压器。在国家相关政策推动下，我国配电变压器产业得到一定发展，高效配电变压器（GB20052-2013中规定的2级能效及以上的配电变压器）产量有所增加，但整体能效水平仍然偏低。截止目前，全国在网运行配电变压器中高效配电变压器比例不足8.5%，新增量中高效配电变压器占比仅为12%，产业发展相对滞后，节能潜力巨大。

　　新的能效标准及国家具体的实施指导细则出台，所有节能配变变压器损耗参数均不允许有正偏差。相较于以往对于损耗值偏差宽松的规定，新标准中产品损耗吃偏差的现象将不复存在。随着变压器能效水平在标准的规范下不断提升，以及节能产品的消费趋势导向，智能变压器将逐步成为未来变压器市场的主流。

　　随着中国经济发展进入结构转型的新时期，产业升级势在必行，变压器制造业向智能化、数字化、信息化全面转变，传统变压器制造业受环保、安全、绿色发展等外部客观因素的影响，企业经营成本居高不下，近两年国家围绕《智能制造发展规划(2016-2020年)》，加快了“制造业创新中心建设”、智能制造、工业强基、绿色制造、高端装备创新等五大工程，为变压器制造业整体转型升级奠定了坚实基础。因此，本项目的启动建设，既有助于化解短期内制造业面临的突出矛盾，又能更好地服务于实现特变电工“产业报国”的长远目标。

　　“十四五”期间，我国明确表示将继续坚持智能制造主攻方向不动摇，加快推动制造业数字化、网络化、智能化转型步伐。特变电工抓住这一机遇，建成具有国际领先水平的变压器产品数字化智能工厂和网络化制造资源协同平台，以适应变压器产品快速响应市场的需求，进一步提高产品生产效率和品质，降低生产成本，缩短研发周期，提高能源利用效率，从而提升企业核心竞争力，引领行业向数字化、智能化转型，成为全球优秀服务商可信赖的合作伙伴、变压器产品的创新者与引领者。

　　本项目落实人工智能与制造业深度融合，打造数字经济新优势等决策部署，促进工厂数字化、智能化发展，增强竞争力、创新力、控制力、影响力、提升产业基础能力和产业链现代化水平。实现创新发展，持续深化“数字化、智能化、平台化”战略，立足新常态、融入新经济、拥抱互联网，加快推进信息化建设，积极探索智能制造新模式、新业态，继续示范引领平台数字化转型。

　　电力装备是《中国制造2025》重点支持的十大领域之一，是保障国民经济良性有序发展的重要支撑，是响应国家“一带一路”战略的主要产业，也是我国支柱性产业和传统产业。随着全球对输配电设备定制化、个性化需求的增加，制造难度加大；近年来输配电设备制造企业产能过剩、生产效率相对低下已是不争的事实；企业在低价竞争的大环境影响下，利润逐年下降，生存艰难。为此，电力装备行业符合国家供给侧改革政策要求，传统的制造模式迫切需要向智能制造模式转变。

　　通过项目建设，着眼市场需求和产业发展方向，将大力发展低消耗、低排放、高效益的输配电设备产业，改造提升传统支柱产业制造模式，提升重点传统产业的国际竞争力，为我国输配电设备传统制造产业升级改造和当地经济社会发展方式转变起到示范引领作用。

　　随着中国经济发展进入结构转型的新时期，产业升级势在必行，制造业向智能化、数字化、信息化全面转变，传统制造业受环保、安全、绿色发展等外部客观因素的影响，企业经营成本居高不下，传统的散、小、落后的产能已经无法适应当前全社会转型升级的需要。数字化工厂正是当前发展的核心内容，其重点是将工业化和信息化高度融合，构建一个安全、高效、节能、绿色、环保的数字化工厂，实现智能化生产系统及过程。它是现代企业加快信息化、智能化、绿色化建设的必然趋势。特变电工迫切需要加快数字化生产线的全面建设进程，并树立开关、变压器行业数字化制造的典范，建设一座现代化、数字化、节能环保的制造工厂，促进企业产业升级。

　　近年来，我国电力需求增长迅速，电网建设规模不断扩大，一大批重点输变电工程相继建设，输电技术不断提高，以信息化、自动化为特征的坚强智能电网成为未来电网发展趋势。目前，智能电网已经进入全面建设的重要阶段，城乡配电网的智能化建设全面拉开，智能电网及智能成套设备、智能配电、控制系统将迎来黄金发展期。

　　据此，特变电工急需建设配电产品智能生产工厂，统筹规划整个配电产品的设计、制造、运维信息化，实现精益化、自动化与信息化的三化融合。本项目建设将助力特变电工实现增收、降本、降耗、提升人员和组织能力、降低运营风险等价值，全方位提升企业竞争力。

　　（1）本项目是以全面提高产品质量、增强企业竞争力，建设一流现代化、数字化输变电装备制造产业基地为目标，项目的实施可极大提高企业生产综合能力，能为客户提供高品质的智能配网产品，可进一步提高特变电工的市场竞争能力，满足智能配网产品的市场需求。

　　（2）通过项目建设，着眼市场需求和产业发展方向，将大力发展低消耗、低排放、高效益的输配电设备产业，改造提升传统支柱产业制造模式，提升重点传统产业的国际竞争力，为我国输配电设备传统制造产业升级改造和当地经济社会发展方式转变起到示范引领作用。

　　（3）公司在变压器制造行业市场、人才、技术、管理等方面具备承担该项目的能力，项目的建成可有效增强企业竞争力，并在行业内形成“变压器智慧化标杆工厂”，对发展我国变压器制造产业起到巨大的推动作用。

　　公司制定了明确的智能制造发展战略，确定了“创新引领、人才驱动、双效为纲、行业领先、整体规划、分步实施、两化融合、持续提升”的32字智能制造方针，建立了专职的智能制造管理部门智能制造中心，下设精益自动化部和数字化部，统管公司精益化、自动化、数字化规划与建设工作。同时，针对变压器制造还成立了研究院，针对产品智能化，远程监控和运维成立了智能化研究中心，全面推动智能制造与两化融合工作。

　　公司的数字化管理平台，有着数据驱动管理的目标意义。基于JAVA技术的企业级架构框架、低代码开发平台为技术路线，结合企业服务总线产品，打通PLM、MES、WMS、SCADA、LIMS、ERP等10余套业务系统，构建研发设计、供应链管理和生产制造的大数据平台，构建跨平台的数据模型，形成企业重要数据的集中整合管理和促进业务部门数字化管理转型。

　　智能化质量闭环管理系统主要实现入厂原材料检验、生产过程检验、售前/售后质量管理和执行过程的智能化、数字化。提供更高精确和更标准的质量相关的各类数据，实现部分质量分析方法和质量管理方法的融入，便于更深入地进行质量管理和质量提升推动工作，有效的提升质量水平。

　　工业网络安全设计：在车间到生产网核心之间部署工业防火墙，实现对工控网络中的防火墙、监测审计、主机防护等安全产品进行集中管理，实现安全策略的统一配置、运行状况的全面监控、安全事件的实时告警。

　　特变电工京津冀5G+智慧工厂项目旨在实现以数据为核心要素的全面连接，5G作为突破性的无线连接技术，提高数据的有效性和及时性，对生产过程中的数据进行及时处理和标准化管理，为工厂提供高效的数据服务，挖掘数据的价值。项目本期聚焦厂区重点生产作业环节和安防管理场景，通过5G网络优势，优化重点场景作业流程等内容。

　　公司针对客户不同变电所不同场景的需求分析确立改造方案，对变电所环境、变压器等设备进行智能改造。通过对设备在线监测，大大缓解现场岗位人手紧张状况，减轻岗位人员劳动强度。实现安全生产，减少设备或人身伤害事故发生。同时通过对设备故障的提前预警及评估，减少非计划停电带来的重大损失。提高运维管理能力，降低设备综合运维成本，且极大提高系统的可靠性。

　　产品安装调试、维护时，工作人员在现场遇到难题时，通过5G+AR智能系统，利用AR远程协作场景，现场第一视角的图像实时呈现在工厂专家端，第一时间获得专家支持，及时分析、判断问题，并将多媒体标注内容呈现给产品运行现场，实现高效的远程指导和运维排故。

　　生产车间的视频检测主要集中在线圈外观检测区域，扫描标准模型外轮廓，采用三维桁架机器人，三面扫描后可实现三维建模，通过软件自动与系统标准模型进行对比，当数据对比合格后检测物料的数据结果自动上传至服务器存储，当比对结果不合格时，系统自动报警并提示人员处理。

　　通过智能云端后台的支撑，系统可以智能化实时监测、分析并进行决策。因此其安全性、高智能化、有效性、可持续性大大优于目前传统安保服务。而且给后台维护人员提供高效、可视化支撑，提供出行无障碍、信息无障碍、交流无障碍的功能体验。极大的提升园区管理服务质量及效率。

　　变压器智能运维云平台从变压器设备的全寿命周期数据中提取特征构建模型，通过在线监测、带电检测等数据深度挖掘分析，利用先进的大数据AI算法，对设备进行在线监测、状态评估、故障诊断、故障预测与维修维护排程优化的智能化大数据平台。

　　可运用云上服务进行变压器运行数据的在线监测、故障诊断、故障预测、健康评估及智能运维等相关服务，同时，整合特变电工内部的专家资源和数据资产，建立了变压器故障诊断专家系统，建立知识图谱等众多应用服务。

　　京津冀公司主要生产设备有：自动绕线机、成品立体库、原材料立体库、模具立体库、机械臂、AGV、桁架机器人、RGV、输送线、智能视频检测设备和智能试验系统等国内外一流设备，所有设备数据信息均采集上传SCADA，信息上传率达100%，其中自动化、智能化生产、试验、检测等设备台套（产线）数占车间设备台套（产线%以上，从设备报警监视、状态监视到设备点检、保养、预防性维修、故障维修、备品备件管理均通过MES系统实现设备管理数字化。

　　基于SCADA数据采集实现生产过程透明化，有利于合理安排计划；通过对关键工艺过程操作管控，实现执行过程的可控；通过制造过程预警监控，实现生产过程可检查；通过制造过程分析实现过程改进，从而实现关键生产环节在管理上的PDCA循环，如下图所示。

　　MES制造执行系统，主要包括生产管理、质量管理、设备管理等主要功能模块，通过数据层、服务层的接口与现有业务系统（ERP、PLM、WMS和质量管理等系统）无缝链接，对整个公司运营从研发设计、采购物流、生产制造、产品运输等各阶段进行全面生产网络化管控，数据传输共享、提升了企业运营质量和效率。

　　智能化变压器故障预测与健康管理系统是将前端数据采集装置收集到的基础数据，、同时在云平台录入变压器的出厂信息及出厂试验报告、现场安装试验报告等信息，云平台对收集到的数据进行分析、处理，向手持终端、PC端推送变压器的状态信息，并根据运维的需求，自动生成运维报告，实现变压器的日常巡检工作实时可视，带电检测工作快捷完成，提高运维效率，降低运维人员工作强度，产品结构如图4所示。

　　变压器智能运维系统综合数据展示采用GPS定位技术和电子地图场景等，综合统计分析运维系统中产品的分布点及健康状态，辅助远程管理者对现场作业情况的实时监管、沟通交流。搭建沟通交流的平台，与远程专家互动，辅助作业现场；配置管理：终端各类参数的设置与维护，如图6所示。

　　本项目按照工业4.0规划理念，将精益化、自动化、信息化作为规划依据，不断迭代优化。秉承智能制造的规划理念，围绕大数据、通讯技术和仿真模拟等信息化技术手段，结合自动化设备和智能物流，实现信息化与工业化的深度融合、虚拟世界和现实世界的实时交互，达到“降本、提质、增效”的智能制造升级目的，发挥数字化工厂核心优势。

　　特变电工智能化工厂体系架构共划分为五个层级，其中第一层为设备层，功能是通过传感器端口的设置，实现设备层级数据的实时交互，为数字化工厂体系架构的搭建提供数据基础和实体架构支撑。第二层级为控制层，主要涵盖PLC、HMI、SCADA等功能模块；第三层级为运营层，包括BI、大数据、APS等业务模块；第四层级为工厂生产层，第五层级为企业层。

　　特变电工智能化工厂信息系统蓝图，主要包括：MES、APS、ERP、CAPP、WMS、CRM、SCM、LIMS、PLM和SCADA等共10套系统。10大系统将全面支撑智能工厂标准化、一体化、智能化、无纸化以及自动化目标的顺利实现。通过系统间的无缝集成和集团统一架构，使得公司信息系统建设成为一个有机的整体，真正消除了信息孤岛，达到系统间的数据共享、业务一体化和相互协同。

　　特变电工京津冀智能科技公司变压器数字化智能工厂，是以工业4.0为理念，以智能制造为产业发展方向，是国内生产制造水平最高的集电力智能配电变压器、箱式变电站、变压器铁芯等产业链为一体的高效、节能、数字化生产基地。公司配变数字化智能工厂可实现年产高效节能配电变压器20000台，光伏、风电集成类箱式变电站5000台，全面达产后每年销售收入将达到20亿元以上，成为行业一流的数字化、智能化中低压产品生产制造基地。京津冀智能科技公司产品具备绿色环保、节能、智能的特点。

　　电力体制的深入改革，社会资本的参与度进一步加大，电力市场尤其是配电网领域力度持续增强，电力设备朝着节能高效智能的方向发展，“一带一路”战略的深入实施，将全面带动电力行业市场走出去发展。

　　变压器数字化车间按照工业4.0的理念、结合了5G、精益生产、柔性制造、网络协同、边缘计算、人工智能、工业机器人等国内外行业先进技术进行构建，共搭建了十大智能产线系统、十大信息集成系统、五大智能仓储物流与配送系统。

　　工厂采用6000多套传感器、500多套变频器、200多套PLC、以及多套工业机器人、3D视觉检测系统，对生产要素进行动态管控及调节，保证了产品质量的一致性，整体效率比传统工厂提升60%以上，员工劳动强度大幅度降低。

　　系统实施前，车间工艺人员需要根据车间操作工人记录的设备运行数据，自行绘制生产设备的运行曲线，并手工标注相应的运行监测点和监测设备的信息，人工统计生产设备的运行时间，形成一个综合的、人工绘制的数据分析图，再由工艺室人员调阅产品的设计参数和工艺曲线进行人工比对，过程非常复杂而繁琐，所有的数据为获得准确的结果，只能通过绩效考评来控制设备运行数据的准确性。

　　系统实施后，所有的生产设备运行数据均实时获取并保存在系统中，系统自行根据数据绘制生产设备运行曲线。通过系统内数据关联，形成连续的工艺设备运行数据分析图。同时，系统根据设计工艺技术要求，设定安全运行的曲线范围，提供运行异常的自动预警和提醒。提升了分析效率，减少人工差错，达到工艺指导生产的目的。

　　系统实施前，生产部接到市场部的销售订单后，只能依靠以往的生产经验下达产品作业计划进行生产作业排产，对于生产车间现场作业的情况也不了解。造成计划下达不畅，计划变动频繁，计划总是处在调整状态，解决不了计划执行问题。生产部不知道哪些关键岗位的设备是否具备生产能力，该设备是否处在使用状态还是维修状态；生产部也不清楚车间人员的出勤情况，某些关键工序需要操作工持证上岗，排产计划下达后也因非专业人员不当操作而产生计划延误。

　　系统实施后，生产处室在计划下达前就可以查阅生产车间现场人员的情况和现场设备的状态与运行情况，同时可以结合相似产品的计划执行过程，合理安排制造过程的作业计划，安排生产设备的排产，保障生产制造过程的合理安排，达到了制造过程可视化、透明化的目的，及时对计划的不合理状态进行调整，安排合理产能，有效调度生产执行。

　　系统实施前，质量管理方面只能凭借车间现场人员人工填写的质量过程控制卡来判断产品的质量是否符合设计要求，现场人员往往通过多年的工作经验，随意填写质量过程数据，形成的质量报告无法真实反应出产品是否达到质量标准，最终形成质量管理和设计制造两张皮。

　　系统实施后，质量过程数据由现场作业人员在完成制造过程工序流转中实时填写，并结合二维码条码技术由系统自动记录数据，形成的质量过程控制卡是由系统生成，避免了人工干预，得出真实、有效、实时的质量数据。通过对这些质量数据的整理、分析和再利用，获取了大量产品工艺改进的数据依据，最终即提升了现场质量管理的管控手。段，真实反馈了现有工艺的质量问题，使得质量报告成为提升工艺创新的数据依据，从而达到质量反馈工艺的目的。

　　变压器线圈遵循电压比=匝数比。匝数相差越大，电压梯度越大。随着线圈绕制至两层交接处时相差匝数为两层匝数，相临两层此处的额电压差达到最大，而且在过程中的电压梯度呈线性递增，因此对于层间绝缘的厚度也需随层间电压梯度进行调节。

　　利用设备独特的导线、绝缘件独立运动的伺服系统，通过程序控制实现了渐进式绝缘结构，保证绝缘梯度符合电气绝缘分布特性，既保证电气性能，又能降低线圈幅向尺寸，达到节材的目的，根据理论计算可以节约铜材约3%-7%，减少有色金属的消耗，给企业带来较优的成本降低，降低国家铜资源的消耗。

　　从单台设备自动化和产品智能化入手，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、实现生产效率和产品效能的提升，这是智能化的物质基础。本项目采购的生产设备数控化率及数据自动采集率均达到100%，产线水平为行业内世界领先水平。

　　本项目通过对产线、技术、设备的指标对比，特变电工实施智能制造升级建设完成后产线的整体水平，已达到国内外领先水平，在精益生产的基础上，整体流程向智能化和自动化进行高度整合，率先在配电变压器制造领域实现标准化智能作业和数字化制造。

　　目前我国在网运行的变压器约1700万台，总容量约110亿千伏安，最近几年，我国变压器行业相关下游产业需求持续增长，因此呈稳步增长趋势。电力变压器是输配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益。变压器损耗约占输配电网损耗的40%，因此，高效节能型变压器成为未来变压器市场的主流趋势，为了加快高效节能变压器的推广应用，提高能源利用效率，促进绿色、低碳、高质量发展，国家也在大力支持企业增加核心竞争力，促进节能产业链的优化升级，预计到2023年，1级、2级能效标准的电力变压器在网运行比例提高10%，当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。智能型高效节能配电变压器在未来拥有广阔的市场前景。

　　通过建设变压器智能制造智能工厂，支持变压器平台企业异地协同制造，优化企业间的资源配置，对变压器行业及装备制造业将产生良好的示范效应。通过在关键工艺环节数控设备的应用，促进输变电行业智能制造装备国产化，对振兴民族装备制造业具有强大的推进作用。通过数字化、智能化制造，可提升输变电装备可靠性，在保障电力、服务民生等方面具有良好的社会效益。同时，通过项目的实施，还对行业起到了积极的带动作用。

　　本项目的实施加快了新一代智能化变压器产品的开发，采用了一体化设计理念，实现了变压器向数字化、智能化发展，使产品具有状态监控、在线诊断等功能，逐步推进企业的转型升级。建立了可追溯的数字化质量管理系统，提高了产品可靠性。

　　加快提升了特变电工数字化制造的快速复制能力，通过技术溢出，将数字化制造技术及成功经验复制到了输变电行业乃至其他装备制造业，通过两化深度融合支持国内装备制造业的转型升级，推进了中国由制造大国走向制造强国的进程。亿博电竞 亿博官网亿博电竞 亿博官网亿博电竞 亿博官网