黄先锋:智能制造助力电机企业降成本、提质量、增效益

中国是世界上最大的电机生产国,供应了全世界约60%的电机,但中国电机制造业与其他制造业类似,呈现庞大而不强大的局面。据统计2017年中国电机企业平均利润约5%,低利润率导致很多电机企业生存艰难。为了扭转这种局面,实行智能制造是最有前景的选择之一。随着电机未来向智能化、轻量化、小型化、一体化、集成化、定制化、高性能等方向发展,电机行业对于智能制造的需求将会越来越迫切。

★ 专访 ★
目前,电机智能制造主要集中在铁心制造、嵌线、金加工、总装等工序,以及生产信息化和部分搬运机器人的应用。尤其是嵌线工序,其效率的高低直接影响着电机企业的产能。针对智能制造对于电机企业的影响,高效电机领跑者编辑部最近走访了上海电器科学研究院、国家中小型电机及系统工程技术研究中心智能制造部工程师黄先锋。黄工参加过Y3/YX3/YE2/YE3/YZTE3/YE4等高效超高效电机研发工作,而且参与了江苏大中、山东华力、卧龙电气、福建安波、江西特种电机的智能制造新模式应用项目,主要负责电机制造工艺路线的设计与落实,智能制造设备的开发与方案论证,在电机智能制造方面有很丰富的经验。

黄先锋
上海电器科学研究院、国家中小型电机及系统工程技术研究中心智能制造部工程师

问:您能简单解释一下智能制造的概念吗?

答:2015年中国第一次提出智能制造,智能制造是基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

智能制造具有如下特征:具有以智能工厂为载体,以关键制造环节智能化为核心,以端到端数据流为基础、以网络互联为支撑等特征,可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、降低资源能源消耗。

智能制造发展需经历自动化、信息化、互联化、智能化四个阶段。每一阶段都对应着智能制造体系中某一核心环节的不断成熟,具体如下:
自动化。淘汰、改造低自动化水平的设备,制造高自动化水平的智能装备;
信息化。产品、服务由物理到信息网络,智能化元件参与提高产品信息处理能力;
互联化。建设工厂物联网、服务网、数据网、工厂间互联网,装备实现集成;
智能化。通过传感器和机器视觉等技术实现智能监控、决策。

问:我国目前在智能制造方面有什么政策支持措施吗?

答:我国在智能制造推广方面,我国出台了众多政策支持措施:
《中国制造2025》。2015年5月,《中国制造2025》明确提出要加快新一代信息技术与制造业深度融合,以推进智能制造为主攻方向,目标是:到2020年,制造业重点领域智能化水平显著提升,试点示范项目运营成本降低30%,产品生产周期缩短30%,不良品率降低30%。到2025年,制造业重点领域全面实现智能化,试点示范项目运营成本降低50%,产品生产周期缩短50%,不良品率降低50%。
《装备制造业标准化和质量提升规划》。2016年4月,党中央主持召开国务院常务会议,会议通过了《装备制造业标准化和质量提升规划》,要求对接《中国制造2025》。
《中国智能制造发展规划(2016-2020)》。2016年12月,工信部、财政部联合发布了《中国智能制造发展规划(2016-2020)》,规划提出了加快智能制造装备发展、建设智能制造标准体系和构筑工业互联网基础等十大重点任务。
《关于扩大对外开放积极利用外资若干措施的通知》。2017年1月,国务院发布《关于扩大对外开放积极利用外资若干措施的通知》指出,外商投资企业和内资企业同等适用“中国制造2025”战略政策措施,鼓励外商投资高端制造、智能制造、绿色制造等。

问:那我国为什么要实行智能制造呢?

答:我国实行智能制造不仅是为了和发达国家在相关技术领域竞争,而且是因为我国自身存在的一系列问题,当前,我国制造业面临着异常严峻的挑战,具体如下:
人口红利消失。人口老龄化严重,企业招工难,人工成本迅速上升;
制造业向国外转移。高房价、高地价迫使国内制造业向内地转移,低成本制造业向东南亚国家转移;
税费支出高。高昂的税费以及社保费用,给企业带来高昂的运营成本;
原材料价格上涨。近年,铁矿石、化纤等原材料价格上涨对下游行业带来巨大的成本压力;
环保。政府主导的环保风暴给很多企业的生产经营造成了巨大的影响
国际贸易争端。以美国为首的发达国家对我国的贸易战是国内制造业企业雪上加霜。

综上,智能制造有利于提高生产效率,降低生产成本,提高产品竞争力。

问:我国有哪些电机企业实现了智能制造?

答:目前国内电机企业中,卧龙电气、江苏大中电机、山东华力电机、江西特种电机、福建安波电机、南阳防爆电机、兰州电机等企业进行了智能制造升级改造。其中江苏大中电机和山东华力电机的模式在行业内最具代表性。

2015年9月江苏大中电机启动超高效节能电机智能制造新模式应用项目后,江苏大中电机在保证正常生产的同时,按步骤改造车间,建设我国电机行业首个智能制造车间。经改造后,冲压工序实现自动化操作,效率得到提升,一人可管理2-3台冲床。引进4条自动化嵌线生产线,操作时间由原先的半小时缩减为不到1分钟。项目建成后,预计企业总体生产效率和能源综合利用率分别提高25%和10%,生产运营成本、产品不良品率将分别降低25%和40%,产品研制周期将缩短35%。

2017年,由华力电机集团申报的电机智能制造新模式项目顺利通过工信部审批。项目计划投资1.1亿元,建设拥有自主知识产权的电动机制造数字化生产线,包括冲压、金加工、整机总装多个关键工艺流程。该项目集成应用数控机床、机器人、智能物流等关键技术装备,实现融合数字化三维设计、效能管理、数据分析与优化等为一体的智能制造新模式。项目建成后,预计生产效率可提高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%,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%。

通过上述国内两大电机企业的智能制造改造,智能制造对于电机企业的生产效率提升、成本控制、良品率等提升非常显著,为我国电机行业智能制造打下了良好的基础。

问:智能制造能给电机企业带来哪些优势?

答:智能制造带来的优势是显而易见的,比如降低人力成本,提高产品质量,以及提高企业效益,以嵌线为例:


降低人力成本
目前,电机制造行业中嵌线是用工人数最多的工序,但由于熟练嵌线工人培养时间长、成本高、流动性大,造成电机行业熟练嵌线工人匮乏,严重制约了电机企业的产能。粗略估计,一个人电机安装工人平均需要5个嵌线工人配合。为了提高产能,有些电机企业仅嵌线一个工序就有数百人的员工规模,人力成本的支出已经让很多电机企业入不敷出。而自动嵌线设备的出现有望解决这个困境,其效率高达人工嵌线的数十倍,不仅可以提高嵌线效率,而且可以大大降低企业人力成本。


提高产品质量
人工嵌线不仅效率低,而且嵌线质量一致性差,很难满足高端电机的制造要求。自动嵌线很好地解决了嵌线一致性问题,降低了质量管理成本,也有利于高端电机(如YE3、YE4电机)的制造。虽然目前自动嵌线在某些方面还存在问题,但是经过专门设计的针对大批量制造的电机型号,基本可以实现自动嵌线代替人工嵌线。


提高企业效益
目前自动嵌线设备单台价格在50万元以上,甚至更高,如果自动嵌线全部更换人工嵌线的话前期投资成本还比较高,但是考虑到自动嵌线的高效率,可连续工作,维护成本低等优点,自动嵌线代替人工嵌线的成本优势是很巨大的。尤其是在目前人工成本、原材料价格持续上涨的大背景下,自动嵌线可以显著提高企业的效益。

虽然我国的电机智能制造相比世界发达国家还很落后,但是结合我国的国情来看,如果电机企业能够针对大批量生产的电机型号使用自动绕线、自动嵌线等设备,不仅可以降低人工成本,提高产品质量,还可以显著提高企业效益,对于大部分电机企业是一个不错的选择。

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