智能制造和智慧园区发展的探索与实践
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郑锦荣 张辉 傅桢
经过改革开放四十年的持续高速发展，中国特色社会主义进入了新时代。党的十九大报告提出，要加快建设制造强国，加快发展先进制造业和现代服务业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。去年中央经济工作会议部署的2019年重点工作任务的第一项，就是推动制造业高质量发展，推动先进制造业和现代服务业深度融合。近年来，我集团临港基地通过推进智能制造和智慧园区发展的实践，在两化融合、转型升级等方面取得了一定效果和成功经验。笔者作为这些实践工作的组织者和参与者，现就有关工作进行总结分析，并对未来发展做出展望。
一、智能制造和智慧园区发展的背景
上海电气集团是中国高端能源装备和工业装备的领导品牌。为加快传统制造的转型升级，集团制定了数字化发展战略，即立足装备制造业的优势和特点，实施＂数字赋能＂，推动产业形态、经营形态和价值形态的升级再造。集团于2005年在本市临港地区新建制造基地，按照＂国内领先、国际一流、50年不落后＂的标准，加强互联网、大数据和人工智能等现代信息技术的运用，推进智能制造和智慧园区发展，探索实践现代制造业和现代服务业的发展与融合。
临港制造基地投资近80亿元人民币，占地2平方公里，是一个＂特大、重型、超限＂装备的现代化制造中心，拥有4000台（套）先进技术装备，其中＂国际顶级＂的大型、高端技术装备约100台（套），年产值超过100亿元，是高端制造、极端制造、智能制造的重要代表。同时，临港制造基地也是一个与现代制造深度融合、系统规划建设的现代制造服务智慧园区，可提供现代化的项目建设管理、生活后勤保障、物流运输管理、动力能源管理、公共关系和接待、公共设备维修等专业智能工业服务。
二、智能制造和智慧园区发展的主要成果
上海电气集团临港制造基地自投入运行以来，通过信息技术与现代制造、工业服务的深入融合，在智能制造和智慧园区发展方面取得了一系列成果，基地的制造、管理和服務的数字化、自动化、智能化、精细化水平不断得到提高，相关成本费用也得到了有效控制。
1、在智能制造方面，以＂数字化工厂＂建设为推手，积极促进各数字系统与生产管理的融合，构建现代化的信息化平台框架结构，通过信息化管理与业务流程等的梳理与归集，带动工厂管理水平的整体提升。
在火电设备工厂，引进世界先进水平的叠装机器人、自动化物流仓储设备、自动传送线、激光导航AGV，并且实现了整个系统四个模块的完全无缝对接。其中三维视觉智能机器人叠装系统，采用机械人、叠装平台、3D视觉系统、导轨小车和其它辅助系统构成，将传统的人工叠装改为叠片机械手分段式叠装，实现了1000MW等级发电机定子铁芯制造平行作业，有效解决了大型汽轮发电机制造的瓶颈问题，大幅度降低员工劳动强度，同时提高了产品的质量及生产效率，是定子铁芯制造的一次技术革命，在国内同行业中尚属首家，在国际上也处于领先地位。通过对数控机床运行数据的实时采集和分析，自主开发了MCIS机床数字集中控制系统项目，实现机床数据与计划执行联动分析，有效提高了设备利用率。在生产车间，通过MBS管理看板系统，整个将加工工序的产品客户信息、工艺参数、设备状态实时信息、工时成本信息等数据集中展示，便于管理人员、技术人员和操作人员各按工作需求使用分析信息、掌握生产动态。
2、在智慧园区发展方面，以园区管理、生产服务、公共服务和接待管理等为主要核心环节，总体规划统一的集中管理系统，设计开发相应的管控子系统，从基础设施、信息资源、业务应用、运行保障四个层次勾勒出智慧园区发展框架结构。
园区管理建有全覆盖、全天候的安全监控系统，实现远程即时监控，通过网络将分散在各处的视频图像有机的集成在同一个地图图层上，并可通过专用手机APP进行随时查询，提高了基地监控的稳定性、可靠性，确保无死角、无遗留，在提升效率的同时，基地安保人员的配置数量、用工成本以及劳动强度也得到较大幅度的降低。建立电子围栏子系统，在实现报警功能的同时，自动对报警信息频度进行统计和分析，加强有针对性的重点布控。建立车牌自动识别系统，并将相关的监控视频实时集成到信息中心值班室的管理平台进行管理。
生产服务建有智能能源管控系统，实现远程抄表和状态监控，运用生产能耗智能诊断模型对典型生产过程实际能耗进行诊断，实现降低能耗、安全用能和科学用能。物流管理系统可针对基地内产品发运的短驳运输、码头装卸、仓储管理等服务进行实时监控和相关数据收集分析等。
公共服务建有一卡通管理系统，实施门禁、餐饮和通勤等集中管理，也可运用于各单位的考勤、文印、车辆等个性化管理。智能点餐系统可通过手机、平板等平台，实现在线订餐、点菜以及费用结算等功能。
接待管理建有前端展示系统和信息发布系统，集中统一展示基地公共监控图像、车间监控图像、园区运行数据等，集中发布园区管理和服务信息。同时引入机器人讲解、VR等技术，形成传统（实物和图文）+现代（VR、AR、三维动画等）、现场参观+虚拟参观、人工讲解+智能讲解的有机组合，进一步提升企业形象展示的水平和参观者体验。
三、智能制造和智慧园区发展的主要经验
1、智能制造和智慧园区发展必须围绕企业自身产业特点和实际需求。
上海电气集团临港制造基地主要生产＂特大、重型、超限＂等高端装备的现代化制造中心，具有产品技术含量和价值高、工艺和结构精密、生产组织复杂、单件小批量制造等特点，信息技术融入制造转型升级的方式与途径具有明显的特殊性，因此，发展智能制造必须围绕这些特点和需求，重在制造与管理的信息化、数字化，目标在于改进工艺，提升质量和效率。一是实现加工设备的自动化和数字化，直接采用数字化加工设备，在传统设备上加装信息化装置，在传统工艺中使用自动化设备，提升制造过程的效率和质量。二是实施生产管理的自动化和数字化，在设备运行管理、配件仓储配送、产品物流运输等环节使用信息化系统，运用数据收集和分析系统，加强过程管理和监控自动化水平，确保制造过程的高效率、高质量。
上海电气集团临港制造基地相对于其他政府或专业单位所办的产业园区不同，入驻企业都是集团业内制造企业，基地的管理和服务需要更深地融入和参与到制造企业的运营过程之中，因此，智慧园区发展必须紧紧围绕制造企业的生产运营的实际需求，提供更加高质与便捷的工业服务和公共管理。一是实现工业服务的自动化和数字化，在能源供应、物流仓储、后勤保障等方面运用信息化设备和管理分析软件，提供精准、安全、增值的工业服务，保障企业正常、高效的运营。二是实现公共管理的自动化和数字化，在安全保卫、信息发布、接待宣介等方面运用智能化的网络设备与设施，提升管理的自动化水平和企业形象展示的效果，形成集中高效的统一管理平台，为基地整体运行提供信息化和智能化的保障。
2、智能制造和智慧园区发展必须紧密结合信息技术的自身特性和发展趋势。
信息技术是现代制造业和服务业的核心支撑资源，因此智能制造和智慧园区发展也必须符合信息技术的自身特点和未来发展的趋势。上海电气集团临港制造基地的智能制造和智慧园区发展确立了信息化建設的基本原则。一是网络泛在化，通过基地内完备的局域网络和物联网络，实现基地内机电设备的自动化、智能化，实现远程智能化监控；二是设备智能化，通过各种自动化技术、物联网技术的应用，在新增智能设备以外，将已建成的基础设施逐渐升级为智能设备，实现远程监控和控制，将传统设备通过添加智能化传感装置变为智能设备；三是系统集成化，将基地内信息孤岛通过平台建设走向集成，大幅提升基地内各个系统的集成程度，使信息和资源得到更充分的共享，提高系统的服务能力；四是云计算化，顺应基地内的平台规模越来越大、设备越来越多、数据量越来越大的趋势，运用云计算与云存储技术进行业务支持；五是移动互联网化，将智慧应用渗透到基地生产、生活的各个方面，各种电子信息设备、通讯设备、机电设备、自动化设备、照明设备、保安（监控、报警）装置及各类能源系统等连成网络，通过APP、微信公众号、微信小程序等平台，使基地的管理者、内部员工、外来服务人员和来访人员能够轻松获取相应的基地管理和服务信息，办理各类资源申请、业务审批等流程。
四、智能制造和智慧园区发展的未来展望
未来，随着以5G技术为代表的新一轮信息技术革命到来，万物互联和人工智能即将全面实现，现代制造业和现代服务业将迈入全新的发展高速公路，智能制造和智慧园区建设也将迎来一次新的飞跃，以下两个方面的问题尤其值得关注：
一是新一轮信息技术革命将使得智能制造和智慧园区发展能够实现新的突破，相关的制造、管理和服务的理念、模式、架构、流程和方法，必须随着技术手段的更新而进行重新审视与创新变革，生产者、管理者、服务者与IT人员将更加紧密的协作与配合，从而发挥最新的信息化技术在制造、管理和服务运用上的潜能，不断降低成本和人工干预，进一步提高质量和效率。
二是新一轮信息技术革命将使智能制造和智慧园区发展实现更高水平上的开放与交互，各类设备、流程和人员等众多信息将更加便捷地被收集，更加高效地被传输和使用，由此必将对信息和数据的安全管理提出更高的要求，企业在信息技术和内部管理的两个方面必须采取更加严格的防范措施，确保信息安全管理的软硬件投入，健全完善管理流程，严格设置人员权限。