電機智能制造勢不可擋，人才是關(guān)鍵。

      隨著(zhù)國家《智能制造2025》政策的不斷落實(shí)，智能制造在各個(gè)行業(yè)如火如荼的展開(kāi)，電機作為國民經(jīng)濟和工業(yè)的基礎設備，國家在2016年開(kāi)展了智能制造新模式應用項目。2018年，第一批開(kāi)展智能制造試點(diǎn)的企業(yè)面臨項目驗收，在第一批項目接近試點(diǎn)收官之際，高效電機領(lǐng)跑者編輯部采訪(fǎng)了上海電器科學(xué)研究院、國家中小型電機及系統工程技術(shù)研究中心智能制造部工程師黃先鋒。黃工參加過(guò)Y3/YX3/YE2/YE3/YZTE3/YE4等高效超高效電機研發(fā)工作，而且參與了江蘇大中、山東華力、臥龍電氣、福建安波、江西特種電機的智能制造新模式應用項目，主要負責電機制造工藝路線(xiàn)的設計與落實(shí)，智能制造設備的開(kāi)發(fā)與方案論證。

黃先鋒

電機行業(yè)的發(fā)展趨勢如何？

      全球電機行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢綜合起來(lái)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

1 機電一體化

      隨著(zhù)電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展和應用，中小型電機應用領(lǐng)域日益廣泛。為實(shí)現優(yōu)質(zhì)、高效和低成本的運行，中小型電機在各種不同的工況下與計算機、電機控制器、功率變換器、傳感器等諸多方面連接，還往往要與各級執行機構和負載（如各種機械、液壓、氣動(dòng)裝置）整合起來(lái)。因此，電機已不是一個(gè)零部件級的執行機構，而是一個(gè)可以實(shí)現預定功能的完整的機電一體化系統。國際上ABB、西門(mén)子、三菱等都已從電機制造企業(yè)發(fā)展為國際知名的電機及控制系統生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品范圍已從以電機為核心，延伸到變頻器、軟啟動(dòng)器等電機控制領(lǐng)域，展現出了較大的技術(shù)優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢，占據較大的市場(chǎng)份額。我國電機制造企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注電機控制技術(shù)，但要實(shí)現電機系統參數優(yōu)化匹配及其控制一體化，還需付出巨大的努力。

2 電機及系統的綠色節能

      電機及系統效率的提升已成為節能潛力最有前景的發(fā)展方向之一。國際上各國政府和組織紛紛研究不同應用領(lǐng)域、不同工業(yè)部門(mén)的各種各樣電機系統的節能方案，制定節能導則、標準、法規，并開(kāi)發(fā)相關(guān)綠色節能產(chǎn)品，如：國際電工委員會(huì )（IEC）統一了全球的電動(dòng)機能效和測試方法標準，包括歐盟EuroDEEM、美國MMASTER等電機系統節能平臺，以及歐盟生態(tài)設計計劃等。我國正在積極推動(dòng)和扶持高效電機及電機系統節能工程的開(kāi)展和實(shí)施，高效、超高效的中小型電機、調速專(zhuān)用電機、電機系統節能控制系統、電機系統綠色節能技術(shù)等正成為發(fā)展趨勢。

3 電機及控制系統的專(zhuān)用化

      為了獲得更好的負載匹配特性，使電機及控制系統實(shí)現高效運行，國外已開(kāi)發(fā)出各種專(zhuān)業(yè)電機及控制系統以滿(mǎn)足不同負載特性的應用場(chǎng)合。我國也將不斷拓展電機產(chǎn)品的外延和內涵，研發(fā)與不同負載匹配的各種專(zhuān)業(yè)電機及系統，打破不同負載應用場(chǎng)合長(cháng)期使用同一類(lèi)電機的局面。

4 輕型化、小型化

      許多領(lǐng)域對電機的體積和重量提出了很高的要求，在石油、化工、煤炭等應用領(lǐng)域體現的尤為明顯。為了達到輕型化、小型化的目標，在設計過(guò)程中，堅持采用先進(jìn)技術(shù)和優(yōu)質(zhì)材料，優(yōu)化設計原則，實(shí)現了在有效材料保持不變的情況下，單位功率重量下降。例如：小功率電機的損耗分布中銅耗占比較大，效率大幅度提高比較困難，實(shí)現IE3以上能效級別不太現實(shí)。而如果采用鑄銅轉子替換原來(lái)的鑄鋁轉子，由于銅的導電性比鋁的高40%左右，電機總損耗顯著(zhù)下降，鑄銅轉子電機可以很容易達到IE3、IE4能效等級。在小型風(fēng)機輔機和長(cháng)時(shí)間滿(mǎn)負荷運行電機等領(lǐng)域，相同功率和效率指標的鑄銅轉子電機和鑄鋁轉子電機相比，前者效率更高，重量更低，更加小型化。

5 智能化

      目前國際上先進(jìn)的電機系統已集成了診斷、保護、控制、通訊等功能，可實(shí)現電機系統的自我診斷、自我保護、自我調速、遠程控制等。隨著(zhù)我國裝備制造業(yè)向高、精、尖方向發(fā)展及工業(yè)化、信息化兩化融合，電機系統智能化發(fā)展成為必然趨勢。

6 模塊化

      以電機產(chǎn)品、電機控制裝置的機械接口、電氣接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口等實(shí)行模塊化設計，可提升電機系統的快速響應能力，目前已成為國際上電機及系統技術(shù)的發(fā)展趨勢。

7 低噪音

      國外產(chǎn)品在負載情況下的噪聲已經(jīng)很低，目前我國電機產(chǎn)品與國外先進(jìn)水平相比還存在著(zhù)較大差距，比如西門(mén)子電機的負載噪聲水平僅相當于國內電機的空載噪聲水平，國內企業(yè)還需加快研究降低電機系統噪聲的設計、制造技術(shù)。

      電機系統發(fā)展至今已成為集電機、控制、材料、流體力學(xué)、機械、結構、電力電子等為一體的綜合學(xué)科，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，其發(fā)展趨勢還將被賦予新的內容。

我國電機行業(yè)的制造水平如何，和歐美國家比如何，有沒(méi)有解決的方向？

      電機是國民經(jīng)濟中重要的一環(huán)，在節能環(huán)保等戰略性新興產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。我國是世界最大的電機生產(chǎn)、出口國，作為節能減排的重要舉措，各國都大力推廣和使用高效節能電機，我國也相繼推出了“高效電機節能補貼”、“全國電機能效提升計劃”等政策助推電機能效水平提升，預計僅工業(yè)用高效、超高效電機市場(chǎng)規模將超過(guò)600億元，市場(chǎng)前景非常廣闊。

      我國雖是電機制造大國，卻非制造強國，基本上還是依靠傳統車(chē)、銑、磨、刨、鉆床等設備，雖然有部分設備實(shí)現了數控化，但總體比較零散，距離自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)相距甚遠，質(zhì)量一致性也與歐美電機存在較大差距。歐洲知名電機制造商西門(mén)子，采用先進(jìn)的智能化生產(chǎn)裝備，已實(shí)現優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)方式。盡管我國近年在該領(lǐng)域投入了大量資金，但核心加工設備、加工工藝、智能化制造和管理水平與國際先進(jìn)水平仍存在較大差距，電機智能制造基本屬于空白。此外，行業(yè)內少有具有國際競爭力的骨干企業(yè)，缺乏國際知名品牌，導致在高端產(chǎn)品的研發(fā)和制造領(lǐng)域缺乏市場(chǎng)競爭力。

      為此，電機行業(yè)急需開(kāi)展集智能制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā)、關(guān)鍵工藝模型研究，以及信息化管理系統研究為一體的智能化運營(yíng)綜合平臺建設，并以此引導行業(yè)開(kāi)展智能制造、綠色制造工程建設，加快發(fā)展轉型，提升我國的電機制造業(yè)整體水平及國際競爭力。

      智能制造，是對整個(gè)制造業(yè)價(jià)值鏈的智能化和創(chuàng )新，是信息化與工業(yè)化深度融合的進(jìn)一步提升。智能制造融合了信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)。智能制造包括開(kāi)發(fā)智能產(chǎn)品；應用智能裝備；打造智能工廠(chǎng)；實(shí)行智能研發(fā)；形成智能物流和供應鏈體系；開(kāi)展智能管理；推進(jìn)智能服務(wù)；最終實(shí)現智能決策。智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動(dòng)化、信息化、互聯(lián)化、智能化四個(gè)階段。每一階段都對應著(zhù)智能制造體系中某一核心環(huán)節的不斷成熟。

      綠色制造，又被稱(chēng)作環(huán)境意識制造，是指企業(yè)在考慮資源效益的同時(shí)又要兼顧其對環(huán)境影響的程度。在工業(yè)輸出產(chǎn)品的過(guò)程中，包括從設計、制造、包裝、運輸整個(gè)產(chǎn)品的生命周期之中，企業(yè)要將其對環(huán)境的負作用降到最小，且要保證最高的資源有效率，從而使得企業(yè)的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益協(xié)調優(yōu)化。

      綠色制造側重降低消耗，減少污染排放，智能制造側重提質(zhì)增效，兩者相互補充、相互促進(jìn)不可分割。

      在電機領(lǐng)域，電機制造的數字智能化、綠色化是發(fā)展趨勢，具體包括：通過(guò)研發(fā)電機數字化設計系統，搭建電機生命過(guò)程管理與生產(chǎn)管理統一應用平臺，建立電機標準研發(fā)數據庫，對現有硬件系統進(jìn)行智能化改造和制造工藝系統優(yōu)化升級，結合數字化產(chǎn)品質(zhì)量和性能檢測系統，最終實(shí)現電機設計“綠色化”，制造過(guò)程“綠色智能化”。通過(guò)電機數字智能化制造項目，能夠輻射帶動(dòng)中國裝備制造產(chǎn)業(yè)向自動(dòng)化、數字化和智能化方向逐步推進(jìn)，而通過(guò)綠色制造能夠實(shí)現電機的制造過(guò)程無(wú)污染，少排放，通過(guò)廢舊電機再制造、再利用，可提高資源利用效率。

電機廠(chǎng)智能制造后對工人就業(yè)的影響怎么樣？

      雖然電機制造相對其他行業(yè)比較落后，但仍有一定的技術(shù)含量，一些關(guān)鍵工序：如嵌線(xiàn)，技術(shù)要求比較高，工人培養不易。在智能制造項目中，我們總結出電機廠(chǎng)工人年齡分布規律：50歲以上的工人占25%以上，40歲以上的工人占大約75%，30歲以下的工人占比不到10%。言外之意就是5~10年以后，很多工人年齡增長(cháng)到50~60歲，屆時(shí)工人體力將不能滿(mǎn)足工廠(chǎng)的需要。而年輕人對傳統體力勞動(dòng)缺乏興趣，對傳統技術(shù)學(xué)習熱情不高，長(cháng)此以往，電機行業(yè)將會(huì )出現人才斷層現象。我們做過(guò)一個(gè)調研，2017年參加高考的人數是942萬(wàn)，專(zhuān)科以上入學(xué)率超過(guò)70%；而2005年到2017年專(zhuān)科以上的畢業(yè)生保守估計有5000~6000萬(wàn)；算上1995~2005年和以前的畢業(yè)生，數字非常龐大，因此我們的工人整體素質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了變化，人員素質(zhì)越來(lái)越高，但是招聘高素質(zhì)的年輕工人卻很難。未來(lái)5~10年，90后00后的年輕人會(huì )成為主體，這部分年輕人在初中或高中時(shí)就接觸智能手機和電子設備，對于傳統的作業(yè)方式和工藝，大多數人不愿意學(xué)習，更不甘心做體力勞動(dòng)，未來(lái)電機廠(chǎng)招工難問(wèn)題將會(huì )更加嚴峻。我們現在做智能制造，目的就是要開(kāi)發(fā)一些自動(dòng)化，數字化，智能化的設備，讓這部分年輕人去操作。否則，年齡大的工人體力較差，效率低，人工成本高；而年輕人不愿意從事傳統體力勞動(dòng)，即使他們愿意做，父母也不同意，導致電機廠(chǎng)面臨招工難、用工荒等問(wèn)題。所以，發(fā)展智能制造對電機廠(chǎng)是非常必要的，為了企業(yè)發(fā)展，企業(yè)一定要未雨綢繆，提前布局智能制造。

電機行業(yè)的智能制造項目對電機生產(chǎn)設備商有何影響？國產(chǎn)的設備能達到要求嗎？

      國內電機廠(chǎng)的加工設備大部分是購買(mǎi)自市場(chǎng)上通用的設備，因為專(zhuān)門(mén)為電機行業(yè)開(kāi)發(fā)的設備很少，即使有也只是一部分性能單一的設備，總之，電機廠(chǎng)商對設備的總體要求不高。國內設備制造商，生產(chǎn)能力已有很大提高，例如部分軟件供應商和系統集成商，不足之處是缺乏對電機生產(chǎn)工藝要求和產(chǎn)品的深入了解。如果設備制造商深入研究電機生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)和個(gè)性化要求，結合不同電機廠(chǎng)不同個(gè)性化產(chǎn)品的要求，配合目前的自動(dòng)化技術(shù)，開(kāi)發(fā)適合電機行業(yè)制造工序工藝的專(zhuān)用設備是可以實(shí)現的。關(guān)鍵之處是設備制造商要深入理解電機生產(chǎn)工藝要求和特點(diǎn)，與自動(dòng)化和智能化相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行溝通，共同根據電機生產(chǎn)的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用設備和信息化管理系統，在此基礎上可以根據不同電機廠(chǎng)的產(chǎn)品要求，稍作調整即可使用。在電機廠(chǎng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高的同時(shí)，也給一部分學(xué)識豐富的年輕員工提供了技能施展平臺。

從長(cháng)遠來(lái)看，智能制造對電機行業(yè)有哪些影響？

      目前，在電機生產(chǎn)設計領(lǐng)域，絕大多數電機制造企業(yè)生產(chǎn)的設備，大部分是通用型號的電機，很少有針對不同行業(yè)和工況運行特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化、定制化生產(chǎn)的情況，導致電機制造企業(yè)都是被動(dòng)地為下游的風(fēng)機、泵、壓縮機等企業(yè)配套，在電機系統節能改造過(guò)程中，缺少話(huà)語(yǔ)權。而且在高端智能加工中心和關(guān)節機器人用高端伺服電機和驅動(dòng)系統領(lǐng)域，國外產(chǎn)品占據主流市場(chǎng)，類(lèi)似情況不勝枚舉。

      但是隨著(zhù)國內YE4系列超超高效電機設計驗收完成，國家機器人檢測中心成功建設，電機智能制造項目的順利推進(jìn)，我國的落后局面將會(huì )大大改觀(guān)。目前正在進(jìn)行的智能制造新模式項目包括：江蘇大中電機超高效電機智能制造項目、山東華力電機超高速永磁電機智能制造項目、福建安波電機超高效永磁電機智能制造項目、臥龍電氣和江特電機的新能源汽車(chē)永磁電機智能制造項目、中車(chē)集團永磁大功率牽引電機智能制造項目。這些項目將促進(jìn)我國在高效電機及系統節能、高端裝備和機器人、新能源汽車(chē)、高鐵和智能交通等領(lǐng)域快速發(fā)展。節能和新能源及交通領(lǐng)域的進(jìn)步將有利于節能減排，實(shí)現綠色發(fā)展；高端裝備和機器人領(lǐng)域的進(jìn)步反過(guò)來(lái)會(huì )促進(jìn)智能制造領(lǐng)域的發(fā)展，特別是電機智能制造。電機智能制造項目的推進(jìn)，賦予了電機制造企業(yè)個(gè)性化、定制化、專(zhuān)用化生產(chǎn)的能力，未來(lái)可以滿(mǎn)足不同行業(yè)客戶(hù)的個(gè)性需求，搶占全球高端電機市場(chǎng)。

      在電機智能制造技術(shù)領(lǐng)域，山東華力電機集團正在籌建電機制造數字化生產(chǎn)線(xiàn)，未來(lái)將采用包括鐵心沖壓、有繞組鐵心制造、精加工、整機總裝等多個(gè)關(guān)鍵工藝流程，集成應用智能數控機床、3D打印、機器人、智能物流等關(guān)鍵技術(shù)裝備，實(shí)現融合數字化三維設計、效能管理、數據分析與優(yōu)化等為一體的智能制造新模式。預計可實(shí)現總體生產(chǎn)效率提高25%，生產(chǎn)運營(yíng)成本降低25%，不良品率降低40%，產(chǎn)品研制周期縮短35%，產(chǎn)品設計數字化率達到100%，關(guān)鍵加工工序數控化率達到85%。項目建成后，將會(huì )帶動(dòng)形成一批有代表性的電機生產(chǎn)專(zhuān)用智能設備和精益工業(yè)方案，未來(lái)該模式可以復制到電機行業(yè)的大部分生產(chǎn)制造企業(yè)和電機設備制造企業(yè)，促進(jìn)電機制造產(chǎn)業(yè)升級，提高生產(chǎn)效率。

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