上海电气
助力中国制造
——
智能制造应用与探索
黄 瓯
2014
年
6
月
目录
一
、上海电气的
重点
智能
制造
装备和系统
三
、重点发展
方向
二、智能制造应用案例
高效清洁能源
新能源及环保
工业装备
1
2
3
火电
输配电
(
智能电网
)
现代服务业
4
核电
风电
节能环保
电梯
制冷压缩机
印刷机械
自动化
关键基础件
机床
轨道交通
电机
船用曲轴
纺机等
工程成套
电站服务业
检测服务
维修保养
现代物流
设备融资租赁
产业金融服务
上海电气集团
核心业务板块分为高效清洁能源、新能源、工业装备及现代服务业。
集团及智能制造概况
智能
制造的发展
历程
智能制造的发展可以追溯到上世纪
1952
年，大致可以划分为四个大的阶段
跨国企业的智能制造
战略举例
国际跨国公司在进入
21
世纪后，都进入到了智能制造阶段。
西门子将自动化设备和数控系统结合，提供定制化智能制造解决方案
福特在全球范围开展“一体制造计划”扩大虚拟制造的应用
智能制造技术创新关键
领域
智能制造大致可以分为“智能基础件、智能装备、智能系统、智能设计、智能服务”五大类。
上海电气涉及的智能制造领域
根据上海电气的实际情况，与
智能
制造
相关
的主要是四大领域：
智能系统：
智能单元（点焊，弧焊，涂胶，切割）、柔性生产线、无人化工厂、智能物流系统；
智能装备：
特种机器人、服务机器人、智能机床、智能电梯、智能压缩机；
智能基础部件：
伺服系统
(
伺服驱动
+
伺服电机
)
、智能控制器（
PLC+PAC
）、智能测控部件
(
近红外传感器、
X
光传感器、机器视觉等
)
；
自动化系统：
节能自动化、环保自动化、过程自动化、自动化智能交通 。
上海电气旗下的“
Fanuc
”
着力
于推进由单机器人自动化应用到柔性自动化生产线应用
(
由点到线
)
的转变
，由
智能机器人柔性自动化生产线应用到无人化工厂应用
(
由线到面
)
的转变与创新，
使
FANUC
机器人及自动化系统广泛服务在汽车整车、汽车零部件、 消费电子品、电子仪表、医药、金属加工、重工、机床加工、食品包装等各个领域。
1
、
Fanuc
智能系统
Fanuc
的机器人系统单元
测量
、打磨、抛光、焊接、涂胶、搬运、
码垛、上下料
机器人系统单元
Fanuc
技术发展方向：
智能系统
基于智能化、网络化的机器人系统解决方案
R-30
i
A
ROBOGUIDE
以太网
主机
PC
R-1000
i
A
系统控制用
PLC
串联
I/O
(
从
)
周边设备
串联
I/O
(
主
)
智能化
2维视觉传感器
（
2
维视觉
）
立体传感器
（
3
维视觉
）
力觉传感器
（
触觉，额定
15-250kg
）
伺服传感器
高灵敏度碰撞检测
软浮动功能
ROBOGUIDE
i
Pendant
网络化
机器人链接
i
Pendant
(
浏览器
)
Web
服务器
(HTTP)
CIMPLICITY
FTP (TCP/IP)
DNS, DHCP
Ethernet I/O
现场总线
解决方案
电缆内置式手臂
改良型手臂
伺服手爪
伺服导轨
故障诊断、预测功能
双重安全性检查（
DCS
）
视觉传感器
力觉传感器
i
Pendant
2D
3D
伺服传感器
智能系统应用案例
发动机缸体缸盖机加工自动化线
串联式冲压线
标准弧焊工作站
标准双机器人点焊工作站
机器人纸箱码垛系统
汽车内饰注塑取件
汽车备胎装配
高精度
高效率
寿命长，高刚度
其他
齿隙小
力矩刚度非常大
耐冲击性高
磨损少而寿命长
高可靠性
力矩刚度大
惯性矩小
可
节省总成本
2
、
纳博减速器
上海电气下属上海纳博特斯克传动设备有限公司提供的精密减速器是工业机器人用的重要基础部件，占机器人本体总成本的三分之一。
产品特点
3
、
铺丝机
上海电气研制的大型复合纤维丝束自动铺放设备是为大型客机制造的重要设备之一
。
高效、高
自动化
/
高集成化的
7
轴自动铺放设备将更大程度的提高和完善缠绕成形、自动铺放成形等复合材料成形技术。
除大型空客外，铺丝机可应用于轻量化要求极高的应用领域：
1
）大型火箭
2
）节能汽车
3
）卫星
4
）其他
研制大型复合纤维束自动铺放设备
自动铺放设备涉及缠绕、自动铺带、自动铺丝等制造技术。实现了
CAD/CAM/CAE
技术在复合材料制造领域的应用和发展，极大提高复合材料构件质量的可靠性和稳定性，并为复合材料构件制造系统的整体优化奠定了基础。
目录
一
、上海电气的重点智能制造装备和系统
三
、重点发展
方向
二、智能制造应用案例
海立集团智能制造项目列入了
2012
年国家智能制造专项，项目旨在
突破空调压缩机智能柔性装配工艺关键技术，研制国内首创的空调压缩机智能柔性生产线，形成具有规模化生产能力的空调压缩机示范基地，改变空调压缩机传统生产模式，满足上海制造行业转型发展的需求。
本项目分三部分实施：
1
、
海立智能制造系统
第一部分是调整现有生产线布局，实现机器人智能柔性化压缩机装配模式；
第二部分为配合装配线智能化改造，对现有的手工装配的压缩机装配专用机具进行升级更新；
第三部分是提升生产线的信息化、数字化管理水平。
装箱捆包
壳体冲孔
全自动作业
（机器人）
海立的自动化、智能化历程
手工作业
半自动作业
（机械手辅助）
2000
年
2007
年
机器人自动化
——
十二五规划
2011
2012
2013
2014
2015
投入机器人
27
台
投入费用
2995
万元
精简作业员
120
人
项目回收期
年
投入机器人
24
台
投入费用
3214
万元
精简作业员
120
人
项目回收期
年
投入机器人
35
台
投入费用
4740
万元
精简作业员
177
人
项目回收期
年
投入机器人
46
台
投入费用
6151
万元
精简作业员
230
人
项目回收期
年
十二五期间
总投入金额
亿元
项目平均回收期
年
投入机器人
157
台
，精简
740
人
投入机器人
25
台
投入费用
2203
万元
精简作业员
93
人
项目回收期
年
压缩机内部业务流程
生产成本
供应商
铁芯车间
机加车间
电机车间
装配车间
成品仓库
客户
海立门户网
寄售仓库
资材仓库
客户仓库
实现从订单到销售资金一体化管理
应付账款
采购订单
生产订单
销售订单
生产成本
应收账款
库存材料
库存商品
业务流
资金流
Model
项目范例
——
壳体装配线
Level 4
Level 1
Level 2
Level 3
I/O
，设备，传感器
ERP
系统
HCM
系统
MES
系统
PLC, DCS
集散控制
业务流程信息网络
作业信息网络
自动化网络
集散设备交互网络
SCADA
系统
海立数字化工厂模型
即“制造执行系统”，面向车间的计算机集成生产过程管理与实时信息系统
即“远程采集监视控制系统”，是对生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统
即”企业资源计划系统”，是集中信息技术与先进的管理思想於一身的管理平台
即
“
生产计划排程系统
”
，
包括制造数据定义、需求订单维护、按产能
下达计划
等
功能
数据采集
SCADA
系统
PLC
Web
客户端
HMI
维修人员
管理人员
作业人员
通过
PLC
收集设备加工信息
1
通过人机界面显示信息
2
通过自动网络传输，维修或管理人员能实时了解现场设备状态
3
通过直接读取
HMI
中的数据，现场能更好掌控现场设备状态
3
现场通过电话或短信将设备异常情况反映给相关人员
4
通过无线传输技术将设备异常情况直接推送至相关人员的电子设备上
4
数字化工厂物流示意
——MES
系统
资财仓库扫描
立库入库扫描
立库出库扫描
成品捆包扫描
毛坯供应
部品生产
装配捆包
成品入库
扫描
扫描
扫描
扫描
立库
MES
条形码
扫描枪
生产现场实时信息通过扫描条形码进入
MES
系统
MES
海立
股份的数字化工厂
数字化制造
——
实现了异地化工厂的数字信息一体化动态管理。
建立了
ERP
（企业资源计划）、
MES
（制造执行）、
HCM
（计划排程）、
SCM
（供应链管理）四个主要的数字化系统，在
大批量
精益化生产中实现产品的
高品质
。
图为采集信息的方式
——
条形码扫描
海立
股份智能制造目前达到的水平
自动化制造
——
每万人机器人拥有量达到
200
台。
每万人机器人拥有量介于德国（
261
台
/
万人）与意大利（
155
台
/
万人）之间，远高出国内水平（
25
台
/
万人），在
大批量生产
中基本实现了单件流。
图为压缩机主业钣金生产线
2
、临港数字化工厂
上海电气电站设备有限公司临港工厂成立于
2007
年
8
月
1
日，主要生产大型电站主机设备。她是上海电气与西门子合资的企业，也是上海电气“
8+1”
世界级工厂建设企业之一。
作为工信部“两化融合”示范基地，临港工厂从成立之初就采用国际化的管理理念、先进的加工设备，以数字化手段、精益化生产、精细化管理为指引，向世界级企业的目标稳步前进。
临港数字化工厂的架构
数字化应用
数字化分析
ERP
系统
项目管理
销售管理
研发管理
采购管理
生产管理
财务管理
人力资源
大型离散型装备
MES
制造执行系统
通过自主开发适合大型离散制造行业的
MES
系统，将系统应用延伸至车间现场，将
ERP
系统生产计划数据传递到
MES
系统，实现车间计划的准确下达至工人，并实时收集实际加工进度，改变了以往纸质工票传递、人工进行统计的传统工作方式，解决了传统制造业企业计划和实际生产的脱节，完善车间的执行管理。
APS
高级计划排程系统
作为上海电气百万千瓦等级机组设备的加工基地，为了充分利用工厂大型现代化装备的产能，提高产品的按期交货率，降低生产成本，临港工厂在传统的
ERP
生产计划排产的基础上，通过实施高级计划排程系统，按不同的排产目标设定不同的约束条件，并充分考虑工艺加工逻辑、供料、产能等因素，优化多项目排产因素，提升计划排程工作效率和准确率，提高设备利用率，降低综合生产成本，快速响应客户和市场需求的变化，提高客户满意度
。
QMS
质量管理系统
临港工厂在
ERP
系统
应用基本成熟的前提下，为了
进一步
提高质量
的
管理能力，实现对于质量可追溯性
和全面质量管理
的要求，
建立了
质量管理系统
，实现了
质量计划、质量改进和质量成本管理
，并与
MES
系统报工
的
制程检验集成，实现
NCR
的不符合项报告自动流转，完成
了
质量管理系统和采购、生产、销售等业务的无缝集成，
达到
对质量过程的跟踪和监控以及质量成本的准确归集。
LMS
现场物流管理系统
传统企业的车间现场内部物流管理缺乏计划性，对于大型行车设备的调用存在随意性。临港工厂通过
LMS
系统的使用，打破了传统行车调配运行模式，申请人员在系统内提前预约吊运申请，系统综合考虑吊运的先后顺序及各工位等工成本，从而对吊运任务进行最优配置，实现了工厂内部物流的高效流转，
切实提升了整个工厂的内部物流管理效率。
PMS
设备管理系统
高效的计划排程离不开对于大型加工设备的精准管理。临港工厂
为了规范设备管理流程，
制定合理的维修保养计划，
实现灵活、高效设备维护处理，
建立了设备管理系统，实现了从设备的购置、维修保养、设备报备进行全过程监控，
从而为设备管理部门进行维修管理、故障分析提供有效的基础数据
，并通过与
ERP
及
MES
系统的集成，实现设备保养计划与生产计划的联动。
亚洲最大的动平衡
20
米大车
通过一体化信息平台的协同应用
，打造“可视化”数字化工厂
通过财务业务一体化
ERP
系统、车间制造执行
MES
系统、质量管理
QMS
系统、设备管理
PM
系统等一体化信息平台的集成应用，实时收集车间实际生产进度和质量，并通过管理看板予以展现，使管理及生产人员清晰了解工厂计划与实际完成情况，提高生产效率，降低成本，实现生产制造精细化管理。
建立临港基地产品到服务的总线式数据架构，
实现物流、信息流的跨区域一体化协同
3
、三菱
电梯智能生产单元
上海三菱电梯有限公司是中国电梯行业中唯一一家国有控股中方管理的大型合资企业。
2013
年主营业务收入
亿元，实现销售电梯台数
70963
台，企业资产总额
亿元。
主导产品大类
：
电梯、自动扶梯和自动人行道、远程监控系统等
搬运点焊机器人：用于门板流水线后门板四角点焊及搬运堆垛
焊接搬运机器人：用于下梁框架的焊接及搬运
堆垛
电梯轿厢壁、轿门和厅门的制造能力：
全自动数控加工，配备CAD/CAM和生产管理系统。包含原材料立库、剪板机、程控冲床、折弯机、翻边机和物料传送机构，原材料经过多道工序直接生产出成品；
电梯轿厢壁、轿门和厅门的制造能力
电梯曳引机主要零件加工制造能力
电梯曳引机主要零件加工
立卧两用加工中心：主轴可立卧转换，用于5面体的加工。
电梯曳引机主要零件加工
卧式加工中心
FMS
线：用于中小型零件的铣削加工
电梯电气控制用印板
制造
安全钳下梁弧焊机器人工作站
厚板折弯机器人工作站
桁架机器人焊接工作站
曳引轮钻孔自动上下料工作站
电梯主要零件加工制造评价的现状
三坐标测量仪
齿轮测量仪
建立
以
EIS
和
ERP
二大系统为核心的信息系统
上海三菱电梯有限公司
历经
了
CAD
工程、
CIMS
工程、制造业信息化、两化融合的建设阶段
，是
国家级的
CIMS
和信息化示范企
，并且建立了以
EIS
和
ERP
二大系统为核心的信息系统
。
上海三菱电梯信息系统集成图
目录
一
、上海电气的重点智能制造装备和系统
三
、重点发展
方向
二、智能制造应用案例
研究内容概要
采用
至少
双焊枪、双机械臂并固定在
H
型支架横梁 上的结构，以满足
多个
焊枪
对核电蒸发器管子管板
同步
焊接
的要求
；
所开发的机器人焊接系统能适应不同的产品尺寸与规格，通过激光扫描等图像定位方法实现焊枪自动精准定位功能；
采用计算机程序控制，以实现焊接前的
管子管板定位
胀
检查
、自动焊接、焊接后钨棒自动检查等多项功能；
焊接质量和效率能满足核电公司要求。
1
、特种智能装备
研究内容概要
掌握机器人在不同管径管道内的行进技术；
研究锅炉集箱箱体管道焊接内壁打磨和检测技术；
研制具有焊缝打磨功能的特种机器人功能模块；
实现该特种机器人在锅炉厂集箱箱体内壁打磨上的应用
未来的海立，实现数字化和自动化的完美融合。
自动物料配送系统和现有数字化工厂的有机结合；
信息流、数据流和物流的自动化传输。
自动配送小车
2
、智能制造系统
——
海立的数字化工厂
未来制造设想概念图
做到生产指令和生产执行的闭环控制，实现无人化的生产线以及进一步实现无人化的工场。
生产指令
数字化系统
自动配送装置
生产信息
物料
自动检测
加工完成品
自动扫描
合格品
生产数据
交付
信息流、数字流
物流
3
、
智能成套装备
——
高斯智能印刷系统
传统印刷系统
智能化、数字化报刊、图书印刷和装订
车间
－－国家智能制造专项
高斯
智能印刷系统
传统印刷系统
高斯
智能印刷系统
智能化、数字化报刊图书印刷和装订车间外观效果图
以高斯（中国）技术为核心，进行产学研研究；以工业计算机和现场总线技术为基础，构建关键智能印刷系统：
1.
虚拟电子轴控制系统
2.
张力在线检测装置
3.
智能化自适应规矩套准系统
4.
智能化超声波
/
光电断纸探测装置
5.
配页、装订机械手
6.
印刷品缺陷在线检测装置
7.
错贴检测
关键智能部件的成功实施，贯穿于整个图书印刷工艺的全过程，确保了从传统的批量印刷转型为适合用户要求的按需印刷。
智能成套装备
——
高斯智能印刷系统
以以太网和
CIP4
系统为核心，构建信息化管理平台
项目建设内容
——
信息化管理系统实施方案
项目建设
后
高度集成的国内第一个
智能化、数字化报刊、图书
印刷
和
装订
车间
，实现按需印刷
远程
服务系统
的监控室
4
、建立远程智能服务系统
通过
电梯
、风电设备、电厂设备的等重点产品
远程服务
和故障诊断
系统的实施
，
优化维修、保养等服务的过程管理，
通过远程的方式，从产品用户方获得完整的产品运行数据，对包括产品的设计改进、设备的故障诊断、备品备件供应及用户
服务等
都有重大意义，推动
提高维
保服务的
管理和
技术水平
，提升
企业的核心竞争能力。
上海电气正在用各种先进制造理念和手段持续改进
自己，同时也不断为中国制造注入各种先进元素。
谢谢
各位！
Innovative
T
echnology, saving
W
ater
, saving
E
nergy
