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  • 新核云×新奧動力 | 數字化點亮中國裝備制造 “皇冠上的明珠”

    2023年03月01日

    燃氣輪機,被譽為裝備制造業 “皇冠上的明珠”,不僅是能源系統的心臟,也是飛機、艦船及軍事系統的核心動力設備,代表了全球裝備制造領域的最高端技術。

    圖1:新奧動力E2100兆瓦燃機產品

    然而長久以來,燃氣輪機技術長期被發達國家壟斷嚴密封鎖,即便有能力開發燃氣輪機,歐美仍會采取壓低一次性設備進口價格、抬高備品備件及維修等后期服務價格來獲取競爭優勢。
    01 創新路徑突破“卡脖子技術”

    突破燃機卡脖子技術,國內早在21世紀初就開始嘗試了,然而激進的技術路線直接對標彼時最先進的國外產品,一個環節卡殼就意味著前功盡棄。

    新奧集團作為清潔能源行業的先行者,2012年就啟動微、小型燃氣輪機的研究工作,到2013年,新奧能源動力科技(上海)有限公司(隸屬于新奧集團),正式在上海掛牌成立,以下簡稱“新奧動力”。經過十年的發展,新奧動力作為國內唯一一家正向研發的微、小型燃氣輪機企業,自主研發的百千瓦及兆瓦微、小型燃氣輪機在油田、陶瓷、紡織等工業場景下成功投入使用,幫助企業解決用能痛點,節能降耗,減少碳排放,并且核心機部件實現了100%國產化。

    圖2:新奧動力燃機核心零部件

    新奧動力經過十年的發展,“度過了‘從無到有’的突破階段”,在數字時代的大背景下,新奧動力戰略與數字化負責人胡昊表示,“接下來將全力攻堅打磨定型燃機產品,這要求我們全面以客戶需求導向為中心進行戰略轉型。”

    02 數字化全面賦能戰略轉轉型
    以客戶需求導向為中心的戰略,對新奧動力來說意味著要做好兩件事:
    其一:對內自動化與數字化相結合,用精益生產的理念實現智能制造。
    其二:對外遠程監控與無人值守相結合,以數據進行驅動實現智能服務。

    圖3:新奧動力燃機生產車間

    為何要從這兩方面入手,胡昊對此也給出了解釋:“燃機作為高端裝備,相較于產品價格,用戶更關切質量是否過硬,為贏得客戶的信賴,新奧動力必須做好燃機全生命周期的質量管理體系建設,同時借助IoT的能力遠程監控燃機的運行狀況沒有數字化的支撐幾乎不可能實現。”

    事實上,從燃機裝備制造業的特性來看,也能有所洞察:
    一方面,一臺燃機的生產交付周期約3個月,涉及生產單單據數過百,傳統管理模式下,前端研發設計的調整與后端制造很難精準且實時同步。

    另一方面,隨著燃氣機組運行時間的延長,維修量是呈現增長趨勢的,備品備件的需求量也會逐年增高,燃機上萬個零部件,出現問題如何快速精準溯源定位,也是很大的挑戰。

    03新核云MES破局:搭建燃機質量履歷本

    新奧動力微小型燃氣輪機全生命周期的質量管理主要圍繞項目質量管理開展,具體包含產品研發質量、供應商質量、制造過程質量以及產品運營質量四個維度。經過近百次的會議討論以及理論、實踐的多方面驗證下,新核云團隊認為當務之急是核心過程數據貫通,形成質量履歷本才可實現產品研制過程全程以及設備關鍵零件(渦輪、壓氣機、轉子、燃燒室)等追溯,初步實現全面質量管理的目標!

    圖4:新奧動力數字化轉型目標
    Step1:多系統集成,平臺化管理

    在引入新核云MES之前,新奧已經部署了CRM、PLM、ERP、TDM(試驗數據管理系統)等流程節點的數字化系統。然而整個流程尚未聯動,項目單與生產單、生產單與生產單的關聯缺失,亟需MES打通 IT和OT,承上啟下,將運營和生產數據融合貫通。

    圖5:新核云多系統集成解決方案

    新核云通過實施MES與多系統的集成解決方案,新奧動力所有的燃機生產、和其他生產任務都將通過數字化系統集成平臺,統一進行任務派發,對所有生產過程數據進行實時記錄,實現生產透明化。單臺設備歷時三個月的生產項目,通過平臺化管理有效地建立項目綜合管理體系,閉環管理,從研發設計端到生產制造端信息協同,以有效響應客戶的需求變更,車間產能由原每月35-40臺產能提升至超50臺,顯著提升了25%。

    圖6:車間看板可視化管理
    Step2:SN序列號管理搭建生產全過程質量控制體系
    新核云給出的SN(序列號)解決方案貫穿采購來料、生產過程(機加工、核心機/整機裝配、測試工序)、發貨等全流程環節。
    首先,在采購環節啟用SN管理的物料(外購件),在外購入庫時錄入就生成SN序列號,并將SN打印出二維碼,粘貼在物料上,質量部門進行檢驗,出具檢驗報告,傳至ERP。

    圖7:SN序列號管理

    其次,生產過程數據也實現了與ERP的同步,ERP通過接口把生產任務傳遞給MES,MES系統發起領料/退料任務,ERP執行將出入庫具有SN信息的物料傳遞給MES線邊倉;機加工終檢人員則需要上傳檢驗報告給MES系統,流程的規范使得產線返修任務顯著降低40%,產品一次性通過率由63%提升至86%。在整機的裝配環節,應用關鍵件綁定方案,對于關鍵件進行SN關聯綁定,組裝成品并張貼SN碼,記錄相關綁定關系。
     

    圖8:PDA設備掃SN碼報工

    在整機測試環節,通過TDM系統測試數據和MES集成,完工匯報結束測試,MES系統輸出整機終檢報告。最后,當燃機設備生產下線后,通過制定出廠編碼,并通過SN序列號管理,在MES系統里進行序列號與出廠編碼的綁定關系,以便于后期售后維護時進行查詢和質量追溯。

    圖9:異常信息批量導出

    Step3:IOT技術為燃機裝上物聯網監控
    通過搭建IOT物聯系統,已交付客戶的設備通過IOT系統實現物聯,采集燃機輪機及其附屬設備的運行數據,當燃機發出設備異常的信號后,將異常信息返回,以及時了解異常情況,安排后續解決方案,實現集控中心、APP、WEB、PC端數據共享,實時掌握設備運行狀態 ,同時有效監控以燃氣輪機為核心的各能源站的運營狀態,如產能、能效等數據,避免運行狀態發生較大偏移,在運行過程中及時進行狀態預警、故障處理、保障設備安全運行。

    圖10:設備物聯IOT系統平臺化管控

    Step4:通過燃機履歷本隨時隨地查詢信息產品
    燃機履歷本完整地記錄了產品的全生命周期信息,通過序列號管理,輸入整機的出廠編碼或其內部的序列號即可高效地查詢燃機關鍵件信息、質量信息、生產過程異常信息以及售后異常等四個維度的信息,快速查詢到整機或其核心部件的生產過程,實現質量追溯,為質量問題回顧與復盤提供了準確的數據支撐,助力新奧動力初步構建全面質量管理的目標。

    圖11:燃機全生命周期履歷本

     
    如今,新核云賦能新奧動力的數字化成果已從廊坊工廠復制到上海工廠,助力兩地統一管理與運營,以持續提升燃機整體的質量管理水平。新奧動力將以數字化平臺為依托,一如既往地專注于燃氣輪機領域,圍繞不同行業對節能減排降碳的需求,技術質量兩手抓為客戶提供穩定可靠、技術經濟性優良的微、小型燃機產品及解決方案。
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