智能制造

案例 | 上海鍋爐廠：火電鍋爐領(lǐng)域的智能化實踐

2023-09-06 來源：評論：0

摘要：本期，我們將以上海鍋爐廠有限公司（簡稱“上鍋”）為代表，探索大型制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

　　“十四五”期間，國家大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟、推進數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為各行各業(yè)的“必修課”。“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”專題報道將從多角度剖析制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀、發(fā)展與未來，匯編發(fā)布一系列富有價值的專家觀點和企業(yè)案例文章。通過標(biāo)桿企業(yè)示范引領(lǐng)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型，賦能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　當(dāng)前，中國進入經(jīng)濟社會全面數(shù)字化時代，制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，持續(xù)推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級是鞏固壯大實體經(jīng)濟根基的重要舉措，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的重點體現(xiàn)。

　　上海電氣集團是世界級的綜合性高端裝備制造企業(yè)，作為中國工業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)品牌，上海電氣在數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面也一直走在前列。2022年，上海電氣集團發(fā)布題為《數(shù)制融合·智慧賦能》的白皮書，梳理了上海電氣數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐場景和成功經(jīng)驗，嘗試總結(jié)形成了一整套裝備制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型基因模型，助力制造企業(yè)開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型。集團多家企業(yè)依托在行業(yè)的深厚發(fā)展與上海電氣集團數(shù)字科技有限公司（簡稱“電氣數(shù)科”）的合作，積極進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能工廠建設(shè)，探索出一條適合本行業(yè)發(fā)展的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。我們將以案例的形式，展示上海電氣集團的各公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐與經(jīng)驗。

　　本期，我們將以上海鍋爐廠有限公司（簡稱“上鍋”）為代表，探索大型制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

　　前言概要

　　2020年8月，國資委印發(fā)《關(guān)于加快推進國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》，提出以智能制造為主攻方向，打造制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型示范等，為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向提供了參考。2021年12月，國家工信部、發(fā)改委等8部委印發(fā)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)大部分實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，重點行業(yè)骨干企業(yè)初步應(yīng)用智能化。2022年10月，上海市發(fā)布《上海市制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施方案》，到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化診斷全覆蓋，形成10個試點示范園區(qū)，200家示范性智能工廠，30個行業(yè)性工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，40家“工賦鏈主”，50個數(shù)字化轉(zhuǎn)型超級場景。隨著新一代新技術(shù)與業(yè)務(wù)融合的不斷深化，少部分國有企業(yè)在實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化管理、運行的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)向有效應(yīng)用新一代信息技術(shù)構(gòu)建數(shù)字時代競爭能力，開展新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式和新業(yè)態(tài)培育，推動業(yè)務(wù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。據(jù)中國企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計，開展網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸、個性化定制的國有企業(yè)比例大幅提升，總共98家央企中已有64家央企（超過60%）專門設(shè)立了數(shù)字產(chǎn)業(yè)公司，2020年收入規(guī)模超2000億元。

　　2022年是上海電氣成立120周年，也是上海電氣搶占新賽道、壯大新動能、推進“十四五”戰(zhàn)略的關(guān)鍵之年。120年是上海電氣深耕主業(yè)、合作共贏、融合發(fā)展賦能全球的創(chuàng)新征程。120年的蛻變，上海電氣見證了中國工業(yè)的崛起，從全球高端裝備技術(shù)引進來的主力軍，成長成為中國高端裝備走出去的金名片。

　　在數(shù)字化浪潮下，上海電氣推進新一輪高質(zhì)量發(fā)展，著力推進“智慧能源、智能制造”的雙智聯(lián)動，“產(chǎn)業(yè)智能化、服務(wù)產(chǎn)業(yè)化”的雙輪驅(qū)動，“能源互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的雙網(wǎng)互動。上海電氣各產(chǎn)業(yè)企業(yè)正在紛紛探索數(shù)字化，集團已經(jīng)成立了數(shù)字科技公司，以數(shù)字技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

　　上鍋簡介

　　上海鍋爐廠有限公司是全球領(lǐng)先的綜合能源解決方案提供商之一，是新中國最早創(chuàng)建的專業(yè)制造發(fā)電鍋爐的國有大型企業(yè)。

　　公司位于上海市閔行區(qū)華寧路250號，占地面積52萬平方米，公司在冊員工數(shù)1800余人，電站鍋爐年制造能力達2700萬千瓦。經(jīng)過半個多世紀(jì)的開拓進取，公司已成為電站鍋爐（島）、環(huán)保（島）、化工技術(shù)與工程、鍋爐改造、太陽能發(fā)電、垃圾焚燒鍋爐、特種鍋爐、壓力容器、鋼結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品和服務(wù)的重要提供商之一。

　　面向“十四五”，公司堅持轉(zhuǎn)型發(fā)展的戰(zhàn)略,以客戶為中心，以市場為導(dǎo)向，為客戶創(chuàng)造價值，全方位提升市場美譽度，力爭實現(xiàn)三個轉(zhuǎn)變：一是實現(xiàn)從以煤電為主向以煤電為基礎(chǔ)，以化工技術(shù)和工程、可再生能源為重要支撐的行業(yè)轉(zhuǎn)變；二是實現(xiàn)從國內(nèi)市場為主向國內(nèi)、外市場并重的市場區(qū)域轉(zhuǎn)變；三是實現(xiàn)從以設(shè)備制造為主向核心技術(shù)、核心設(shè)備、系統(tǒng)方案和工程承包提供商的市場角色轉(zhuǎn)變。

　　進入新時代的上鍋時不我待、只爭朝夕，彰顯“共創(chuàng)蒸蒸日上的生活”的企業(yè)精神，致力于成為一個受人尊敬的企業(yè)、一個為市場提供一流產(chǎn)品與服務(wù)的企業(yè)，一個內(nèi)部高度協(xié)同的企業(yè)，一個干部與職工創(chuàng)業(yè)發(fā)展的企業(yè)，最終成為一個“國內(nèi)第一、國際一流”的世界級企業(yè)。

　　上鍋數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐

　　1、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展現(xiàn)狀、背景和必要性

　　上鍋在兩化融合建設(shè)過程中，歷經(jīng)了制造業(yè)信息化和兩化融合等各個階段，通過二十幾年的不懈努力，進一步發(fā)揮信息化對公司戰(zhàn)略目標(biāo)實現(xiàn)的推動作用，提高辦公自動化、決策科學(xué)化、管理現(xiàn)代化水平，促進鍋爐行業(yè)科技進步，提升企業(yè)生產(chǎn)力和市場競爭力。從1999年開始開展基礎(chǔ)建設(shè)，為了適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求，啟動了信息化建設(shè)，逐步建立了集團統(tǒng)一的辦公自動化、知識管理平臺KOA、圖紙及技術(shù)文件審批簽名歸檔信息管理系統(tǒng)、項目信息反饋系統(tǒng)PPMS、企業(yè)資源管理系統(tǒng)(SAP)、MES系統(tǒng)、NCR系統(tǒng)、AMS系統(tǒng)、SRM系統(tǒng)、CAPP、質(zhì)量檢驗系統(tǒng)等核心業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。

　　鍋爐作為傳統(tǒng)能源行業(yè)，正在進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型及創(chuàng)新等方面的工作。鍋爐產(chǎn)品的用戶已經(jīng)意識到發(fā)展智能化的重要性和緊迫性，對上鍋的智能化提出了相關(guān)的要求。

　　2、戰(zhàn)略規(guī)劃、實施路徑、發(fā)展階段、應(yīng)用場景及取得的成效

　　在業(yè)務(wù)領(lǐng)域，上海鍋爐廠將改變原來純制造廠的定位，業(yè)務(wù)模式將轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計+制造+服務(wù)。將全生命周期智能運維模塊將變成上鍋新的業(yè)務(wù)增長點。

　　在服務(wù)領(lǐng)域，上海鍋爐廠將逐步減少現(xiàn)場服務(wù)人員的出差頻次，以智能運維手段代替技術(shù)服務(wù)人員的現(xiàn)場指導(dǎo)。不僅減少了差旅費成本，也可避免由于技術(shù)服務(wù)人員水平不一致導(dǎo)致的服務(wù)質(zhì)量差異。

　　在管理領(lǐng)域，火電企業(yè)可利用智能運維平臺，對檢修和運行進行更先進的管理，改變原來經(jīng)驗式的管理模式，變?yōu)橐詳?shù)據(jù)基礎(chǔ)為依據(jù)、以精準(zhǔn)預(yù)測為導(dǎo)向的精細(xì)化管理。

　　通過上線SG-BOX，賦予鍋爐全生命周期的屬性，并給產(chǎn)品“眼睛”和“大腦”，實現(xiàn)鍋爐檢修智能化預(yù)警，提供精確的運行指導(dǎo)建議，提升機組經(jīng)濟性，縮短檢修周期，減少更換工作量，減輕用戶工作壓力，提高鍋爐運行質(zhì)量，真正做到火電企業(yè)的降本增效。

　　上鍋國內(nèi)的在役存量鍋爐有近千臺，模塊開發(fā)完成后，預(yù)計三年內(nèi)每年銷售20臺套智能化模塊，年銷售額近4000萬元。經(jīng)過市場培育及開發(fā)，三年后預(yù)計每年將有50臺套智能化模塊的銷售量。后續(xù)還將通過軟件升級、更新、技術(shù)服務(wù)等多維度、多手段與客戶建立密切的商務(wù)往來。

　　對火電企業(yè)而言，部署智能化模塊后，可有效降低供電煤耗約1.5g/kw.h，直接經(jīng)濟效益500萬元/年（按單臺600MW超臨界機組計算），年降低燃煤消耗7200噸（按標(biāo)煤計算），年降低CO2排放1.7萬噸；可延長火電企業(yè)檢修周期，減少檢修工期，直接經(jīng)濟效益240萬元/年（按單臺600MW超臨界機組計算），大幅降低非停率，保證電網(wǎng)安全；利用機器人巡檢及檢修，可進一步提高火電企業(yè)巡檢人員的安全保障及火電企業(yè)安全管理水平。

　　3、數(shù)字化工廠建設(shè)概況

　　上鍋集箱制造數(shù)字化車間，主要制造鍋爐關(guān)鍵部件--集箱，目前已具備離散型制造智能化應(yīng)用水平，初步形成數(shù)字化與工業(yè)化融合。上鍋集箱制造數(shù)字化車間建設(shè)是對設(shè)計、工藝、制造、質(zhì)檢等進行業(yè)務(wù)流程再造、數(shù)字化提升。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對關(guān)鍵設(shè)備進行管控，并結(jié)合數(shù)字化設(shè)計和鍋爐數(shù)字孿生平臺，把設(shè)計、采購、制造、運維有機結(jié)合，縮短制造周期、提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升客戶滿意度。上鍋目標(biāo)是擬通過打造集箱數(shù)字化車間并進一步拓展智能制造應(yīng)用，信息化與工業(yè)化深度融合，構(gòu)建管理、設(shè)計、制造一體化的智能制造工廠。

　　4、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的難點和成功的關(guān)鍵要素

　　制約鍋爐服務(wù)增長的主要因素有檢修人工費高、設(shè)備故障不可預(yù)測、受熱面壽命無法預(yù)估、燃料成本高漲等。數(shù)字化鍋爐的重點和難點在于：

　　鍋爐受熱面壽命可實時預(yù)測：目前均采用周期性檢修并進行相關(guān)測厚的方式，來進行受熱面壽命的檢測。這種方式容易遺漏相關(guān)信息，且無法及時預(yù)估受熱面失效時間，易造成機組的非停。

　　減少鍋爐檢修相關(guān)費用：鍋爐關(guān)鍵受熱面的測厚及清灰，目前均為人工清理。由于鍋爐爐膛大，人工測厚及清理需搭建全爐膛腳手架，不僅拖延工期，成本已非常高。

　　受熱面按需吹灰：目前各受熱面的吹灰均采用周期性吹灰的方式，部分電廠運行水平較高，輔助參考一些運行參數(shù)對吹灰周期進行及時調(diào)整，但整體來說仍未達到按需吹灰的目的。

　　鍋爐自動化燃燒調(diào)整：目前主要的燃燒調(diào)整試驗由各大電科院完成，電科院完成后提供相應(yīng)的運行工況卡，運行人員按該方式運行。由于試驗范圍不可能完全包括所有運行工況，因此實際運行時燃料發(fā)生變化或其它相關(guān)設(shè)備運行工況發(fā)生變化，推薦的運行工況卡將失效，各班組的運行人員將采用自身經(jīng)驗進行調(diào)整，導(dǎo)致調(diào)整效率不高，效果不佳等問題。

　　制粉系統(tǒng)自化優(yōu)化：由于目前煤粉細(xì)度和煤粉濃度無法自動測量，為保證制粉系統(tǒng)的安全和出力，火電企業(yè)均采用高一次風(fēng)量運行，這不僅影響鍋爐效率，對制粉系統(tǒng)設(shè)備的安全也造成了隱患。

　　在線顯示鍋爐各主要部件三維膨脹量：目前鍋爐配置的膨脹指示器均設(shè)置為就地，各指示器無規(guī)律的分布在80米高度的鍋爐上，導(dǎo)致讀數(shù)困難。且就地膨脹指示器受安裝質(zhì)量影響較大，誤差較大，不能準(zhǔn)確反應(yīng)鍋爐的膨脹情況，易造成鍋爐膨脹不暢應(yīng)力集中，導(dǎo)致受熱面失效的情況。

　　腐蝕監(jiān)測及預(yù)警：由于燃料價格上漲，大部分火電企業(yè)均要燃用高硫煤以攤平運營成本，其H2S腐蝕的風(fēng)險非常高。H2S腐蝕后，受熱面失效速度非?？?，受影響的受熱面面積大，其造成的結(jié)果非常嚴(yán)重。目前火電企業(yè)均未設(shè)置為H2S濃度的測點，無法實時了解爐內(nèi)腐蝕狀態(tài)，該問題成為火電鍋爐運行的典型隱患。

　　腐蝕監(jiān)測及預(yù)警：受環(huán)保政策影響，部分火電企業(yè)開始燃用生物質(zhì)和城市污泥，導(dǎo)致煙氣中HCL濃度飆升，造成受熱面的腐蝕。目前電廠均無HCL的測量手段，因此急需對HCL濃度進行在線測量，以保證鍋爐的安全運行。

　　通過建設(shè)電站鍋爐智能運維軟件，整合數(shù)字化、信息化、可視化的設(shè)計數(shù)據(jù)和檢修數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)。在智能檢修方面，通過將鍋爐三維可視化技術(shù)與火力發(fā)電廠鍋爐設(shè)備技術(shù)管理工作相結(jié)合，對鍋爐本體設(shè)備及外管道進行精細(xì)化建模，可實現(xiàn)鍋爐內(nèi)外部構(gòu)造及外管道的三維可視化展示。利用三維數(shù)字化管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對鍋爐主要承壓及受力部件的原設(shè)計狀態(tài)、運行狀態(tài)、改造狀態(tài)、歷次檢修狀態(tài)及相關(guān)資料、圖紙、運行情況進行數(shù)字化管理；可以對鍋爐防磨防爆及檢查檢修數(shù)據(jù)進行整理及分析，摸索研究鍋爐承壓部件損壞規(guī)律，制定合理的檢修計劃，降低鍋爐四管泄漏概率。同時，為進一步提高檢修效率，降低檢修成本，對于鍋爐爐膛水冷壁的檢修測厚可采用機器人方式。機器人檢修測厚可全爐膛測量，無死區(qū)、定位數(shù)據(jù)、測量精準(zhǔn)，對進一步減少人力成本有重要意義。

　　5、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下一階段規(guī)劃和市場需求

　　建成火電鍋爐領(lǐng)域的標(biāo)桿智能化項目，全方位地提升機組安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟性，實現(xiàn)大幅降低機組的非停，減少人力成本，提升鍋爐效率的目標(biāo)，為火電企業(yè)實現(xiàn)“碳中和”、“碳達峰”提供支撐和幫助。

　　數(shù)科賦能

　　上海電氣集團數(shù)字科技有限公司為上海鍋爐廠規(guī)范業(yè)務(wù)流程，通過CRM、ERP、MES的實施將數(shù)據(jù)高度集中并實現(xiàn)各系統(tǒng)高度協(xié)同，減少工作重復(fù)，提升業(yè)務(wù)效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)流轉(zhuǎn)，建立以數(shù)據(jù)為核心的產(chǎn)、供、銷及項目管理體系。系統(tǒng)的集成提升了上海鍋爐廠的經(jīng)營管理能力和人員的工作效率，減少系統(tǒng)切換時間80%，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性40%，有效降低業(yè)務(wù)風(fēng)險。

　　通過ERP、APS、MES、WMS、QMS等系統(tǒng)的實施，對各項數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)實時監(jiān)控，打造數(shù)字化工廠，并基于系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的高度集成，利用星云智匯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)上海鍋爐廠“運”、“維”數(shù)字化、智能化，以數(shù)據(jù)為中心，以業(yè)務(wù)為本搭建系統(tǒng)體系，自下而上與自上而下的設(shè)計相結(jié)合構(gòu)建數(shù)字化工廠。

　　供需對接

　　如果您的企業(yè)正在積極布局?jǐn)?shù)字化轉(zhuǎn)型，想要獲得進一步的技術(shù)指導(dǎo)與咨詢，歡迎掃描下方二維碼給我們留言，我們將為雙方提供對接交流的機會，幫助企業(yè)更有效地獲得數(shù)字化解決方案的支撐。