智能制造新一代信息技術(shù)怎樣與制造業(yè)深度融合？

一、人工智能與智能制造技術(shù)

智能制造技術(shù)是人工智能與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）起源于20 世紀(jì)中期，使其目標(biāo)智能行為自動(dòng)化。人工智能開始涉足制造領(lǐng)域應(yīng)用，專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等同時(shí)出現(xiàn)了“智能制造”的概念。早期人工智能僅從計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的角度去適應(yīng)制造過程的需求，缺乏成熟的產(chǎn)品數(shù)字模型，也缺乏信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持。

智能制造技術(shù)是在信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化裝置及系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將人工智能引入到制造理論及生產(chǎn)運(yùn)行過程中，形成以存儲(chǔ)、計(jì)算、邏輯、推理為特征的機(jī)器智能所驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品制造技術(shù)。

智能制造技術(shù)是人工智能與制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其基本內(nèi)涵是指在制造過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，采用人機(jī)交互、高度柔性與高度集成的方式，通過計(jì)算機(jī)模擬人類專家的智能活動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過程進(jìn)行分析、判斷、推理和決策，延伸或取代制造活動(dòng)中人的腦力勞動(dòng)，并對(duì)人類專家的制造智能進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、完善、共享、繼承與發(fā)展?？梢哉f，傳統(tǒng)的工具和設(shè)備延伸了人的四肢能力，智能制造技術(shù)則擴(kuò)展了人的大腦能力。

二、智能制造關(guān)鍵技術(shù)主攻方向

1、人工智能方案以提高制造業(yè)創(chuàng)新能力和基礎(chǔ)能力為重點(diǎn)，推進(jìn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，促進(jìn)制造業(yè)朝高端、智能、綠色、服務(wù)體系方向發(fā)展。

2、推廣新型智能制造模式，推動(dòng)生產(chǎn)方式向柔性、智能、精細(xì)化轉(zhuǎn)變。建立智能制造產(chǎn)業(yè)推進(jìn)產(chǎn)品全生命周期管理。傳統(tǒng)的電氣開關(guān)設(shè)備制造正在融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)信息化技術(shù)與工業(yè)設(shè)備的融合。從而催生出智能環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用。（1）、智能裝備是將機(jī)器、人、控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)有效連接的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，一定要具備感知能力、認(rèn)知能力和行動(dòng)能力。

（2）、智能裝備是對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知，對(duì)動(dòng)態(tài)傳輸與高級(jí)建模分析有更快的認(rèn)知能力，從而形成智能決策與控制，驅(qū)動(dòng)智能裝備制造業(yè)的向全面智能化發(fā)展。

3、研發(fā)新一代信息技術(shù)促進(jìn)智能電網(wǎng)裝備現(xiàn)代化。

智能裝備技術(shù)重點(diǎn)要突破的內(nèi)容包括：專用嵌入式控制單元、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)控制等智能核心器件、智能裝備運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、系統(tǒng)健康檢測、故障診斷等實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控方法，基于測量反饋的感知信息完成知識(shí)建模、最終完善設(shè)備的智能決策支持系統(tǒng)。智能環(huán)網(wǎng)柜整合的新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能化電氣裝備應(yīng)用于中壓配網(wǎng)管理、故障定位、隔離和恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)潮流分析。并可通過智能環(huán)網(wǎng)柜的靈活配置適應(yīng)不同方案的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

三、SIEMENS 電氣設(shè)備的優(yōu)良性能和制造工藝

1、提供更高水準(zhǔn)的智能產(chǎn)品。智能機(jī)器提升了產(chǎn)品價(jià)值鏈的自我優(yōu)化。智能裝備的遠(yuǎn)程訪問將人類經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知能力轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場實(shí)際可控流程。

2、智能裝備服務(wù)于用戶需求的差異化。

智能服務(wù)是以用戶為中心，只要用戶提出需求、請(qǐng)求，定制化智能服務(wù)流程均可靈活配置產(chǎn)品和服務(wù)。差異化可深度了解用戶的潛在偏好與需求，為了實(shí)現(xiàn)這種智能裝備的差異化功能，服務(wù)商需要通過網(wǎng)絡(luò)搜集、分析用戶信息建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的商業(yè)模型。

3、SIEMENS 完善電氣設(shè)備質(zhì)量管控體系

西門子產(chǎn)品閉環(huán)質(zhì)量管理及一體化質(zhì)量管理的理念，品質(zhì)是整個(gè)產(chǎn)品生命周期當(dāng)中的功能，并不只是在工廠里進(jìn)行檢驗(yàn)確定產(chǎn)品是否合格那么簡單。

（1）品質(zhì)是從設(shè)計(jì)開始的，這就需要好的設(shè)計(jì)軟件和設(shè)計(jì)工程師。

（2）通過生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)品質(zhì)，需要讓流程工程師來確定怎么樣去生產(chǎn)出設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。，整套設(shè)備并非所有零部件都是自己制造的，需要有相關(guān)的控制計(jì)劃，從而保證生產(chǎn)在各個(gè)階段都得到完成。（3）客戶在使用產(chǎn)品的過程中，他們會(huì)形成一些反饋，這是非常有價(jià)值的信息。因?yàn)樵诠S里面做的各種對(duì)產(chǎn)品的測試，肯定都趕不上用戶的要求。在產(chǎn)品的實(shí)際使用當(dāng)中由客戶的實(shí)踐檢驗(yàn)所形成的這樣的測試，是產(chǎn)品信息的反饋。我們可以利用信息反饋去發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，還有去找出解決問題的方法。（4）必須要有好的軟件管理工具確保在數(shù)據(jù)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高品質(zhì)和高質(zhì)量，不僅事關(guān)質(zhì)量部門，還需要設(shè)計(jì)部門、制造部門及售后部門等公司各部門的介入。因此，西門子在全球已經(jīng)擁有4000多個(gè)應(yīng)用，積累了業(yè)界最佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，整合產(chǎn)品線將更有效率地管理現(xiàn)代化企業(yè)中的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)復(fù)雜性，通過生產(chǎn)模擬和數(shù)字化驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)流程將極大加快產(chǎn)品投放市場的速度。還要幫助客戶去遵守相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。這也是工業(yè)4.0的關(guān)鍵要素所在。通過西門子的整合式解決方案，困難的生產(chǎn)問題將得到更快的解決并能有效的保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

四、利用SIEMENS 電氣設(shè)備的優(yōu)良性能進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)

1、利用西門子成熟的產(chǎn)品平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)增值開發(fā)，提供面向未來的開關(guān)柜自動(dòng)化、遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場軟件及服務(wù)。

我們的原則是盡可能利用西門子標(biāo)準(zhǔn)化組件，并以工業(yè)特定解決方案提供補(bǔ)充用戶的多樣需求，以滿足各行各業(yè)客戶的特定需求。

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝讓產(chǎn)品更加和諧

智能裝備制造的典型特征是“狀態(tài)感知——實(shí)時(shí)分析——自主決策——精準(zhǔn)執(zhí)行” 利用裝備安裝的傳感系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的實(shí)時(shí)傳輸、存儲(chǔ)和結(jié)構(gòu)化處理，根據(jù)分析的結(jié)果，按照設(shè)定的規(guī)則做出判斷和決策，再將處理結(jié)果反饋到現(xiàn)場調(diào)整執(zhí)行狀態(tài)。

智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從人工智能到機(jī)器智能、從機(jī)器智能再到系統(tǒng)智能的進(jìn)步和發(fā)展。

智能裝備制造的前提是產(chǎn)品和制造過程的數(shù)字化模型、數(shù)字化控制的工藝裝備、網(wǎng)絡(luò)化集成的制造系統(tǒng)、基于傳感網(wǎng)絡(luò)或知識(shí)庫的智能化處理。智能裝備系統(tǒng)是人機(jī)一體化的混合系統(tǒng)，在智能制造系統(tǒng)中，機(jī)器智能和人的智能將緊密地集成在一起協(xié)同工作。

3、制定嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品質(zhì)量好壞取決于整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的每一步驟。從設(shè)計(jì)開始就必須制定詳細(xì)的、可控制的質(zhì)量管理和工藝標(biāo)準(zhǔn)，要明確每一個(gè)環(huán)節(jié)每一個(gè)生產(chǎn)步驟負(fù)責(zé)制。、產(chǎn)品需要達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)，以及誰來檢查將質(zhì)量管理的工藝設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。不僅要規(guī)定“怎么做”，而且要具體指出“誰來做”，做不好，要承擔(dān)什么樣的后果。

4、加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量管理的過程控制

加強(qiáng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量管理控制，是在產(chǎn)品的制造過程加強(qiáng)質(zhì)量控制，而且要對(duì)原材料采購、技術(shù)研發(fā)、物流、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。經(jīng)驗(yàn)證明，產(chǎn)品質(zhì)量事故是由制造環(huán)節(jié)造成的只占很小的比例，主要是由于技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)不過關(guān)、原材料采購選用不合格造成的。加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)的把關(guān)、原材料采購的把關(guān)，是加強(qiáng)質(zhì)量管理控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一個(gè)產(chǎn)品正式推向市場前，最初的試產(chǎn)和工廠內(nèi)部試用，然后是小批量跟蹤試銷以及隨后較大規(guī)模區(qū)域市場投放，這幾個(gè)步驟是不能任意刪減的。這種產(chǎn)品工藝流程是杜絕產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量事故的總原則和質(zhì)量保證。

五、SIEMENS 電氣設(shè)備智能化設(shè)計(jì)和現(xiàn)場應(yīng)用

1、SIEMENS智能開關(guān)柜制造工藝

SIEMENS智能開關(guān)柜是指西門子系列產(chǎn)品成套一二次融合電氣開關(guān)設(shè)備。所謂智能電氣裝備主要是根據(jù)客戶提出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，部署加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，組織研發(fā)具有深度感知、智慧決策、自動(dòng)執(zhí)行功能的高檔智能電網(wǎng)裝備。

在智能化生產(chǎn)過程突破新型傳感器、智能測量儀表、工業(yè)控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等智能核心裝置，推進(jìn)了開關(guān)智能化制造的產(chǎn)業(yè)化。

高端裝備制造是處于制造業(yè)價(jià)值鏈的高端環(huán)節(jié)，具有技術(shù)、知識(shí)密集，附加值高，成長性好，關(guān)鍵性強(qiáng)，帶動(dòng)性大的特點(diǎn)。高端裝備是以強(qiáng)大通用裝備制造為基礎(chǔ)，由傳統(tǒng)型通用設(shè)備制造向價(jià)值鏈的高端來進(jìn)行延伸。

2、SIEMEN 系列智能開關(guān)柜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）新型智能化控制終端DTU 裝置

SIEMENS系列開關(guān)柜直接增加智能操控裝置（智能終端）是成套設(shè)備的核心部件，是針對(duì)當(dāng)前西門子中壓系統(tǒng)開關(guān)柜研制開發(fā)的一種新型、多功能、智能化數(shù)字化動(dòng)態(tài)指示的現(xiàn)場終端信息采集裝置。

新型智能終端裝置能夠適用于SIEMENS 西門子10KV-20KV戶外多種電力開關(guān)柜。開關(guān)柜智能操控裝置功能強(qiáng)大，它以“一體化“的結(jié)構(gòu)布局配套于西門子開關(guān)柜，簡化了開關(guān)柜的面板設(shè)計(jì)，美化了面板布局。具有動(dòng)態(tài)數(shù)字指示、帶電顯示及閉鎖、及其控制狀態(tài)、一次回路電壓值電流值顯示、遠(yuǎn)方/就地操作、遠(yuǎn)程通信等功能，智能裝置的安裝使用使傳統(tǒng)電力開關(guān)柜進(jìn)一步提升了智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，在“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的智能化。

（2）SIEMENS 西門子10KV-20KV戶外開關(guān)柜

配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)的末端，直接面向終端用戶，供電可靠性和供電質(zhì)量要求越來越高。目前國內(nèi)配網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和結(jié)構(gòu)相對(duì)比較薄弱；供電質(zhì)量較差，電壓水平低，網(wǎng)損率高；配電自動(dòng)化程度還較低。配網(wǎng)的總體水平已不能滿足終端用戶日益增長的用電需求，大規(guī)模的配網(wǎng)自動(dòng)化改造和建設(shè)正在積極展開。開關(guān)柜技術(shù)升級(jí)是滿足配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的基本要求。

西門子8DH10 、8DJ20、8DJH 開關(guān)柜都是全密封絕緣開關(guān)柜，是在工廠一次性裝配完成的金屬鎧裝開關(guān)設(shè)備，最高電壓至24kV，最大饋線電流至630A，最大線線電流至1250A?？蓱?yīng)用在極端惡劣的環(huán)境條件下，例如：工業(yè)環(huán)境，潮濕、多沙或粉塵地區(qū)，簡易的戶外變電站。

SIEMMENS西門子所有型號(hào)開關(guān)柜用于電氣及機(jī)械連接的絕緣套管均焊接在氣室上，不采用任何形式密封圈或塑料密封器件，完全保證了整個(gè)氣室的氣密性。溫度補(bǔ)償功能的壓力指示裝置，完全不受環(huán)境氣候影響。采用單刀頭三位置負(fù)荷開關(guān)，從機(jī)械原理上杜絕了負(fù)荷開關(guān)在合閘狀態(tài)下同時(shí)操作接地的可能。開關(guān)柜控制面板上的負(fù)荷開關(guān)操作孔具有撥動(dòng)選擇裝置,以選擇正確的操作需要，且可加以掛鎖每個(gè)位置單獨(dú)鎖定，盡可能地避免了誤操作。負(fù)荷開關(guān)為旋轉(zhuǎn)式，磁線圈滅弧，并采用快速接地開關(guān)。產(chǎn)品終身免維護(hù)，使用壽命可達(dá)30年。

主要技術(shù)參數(shù)

a.額定電壓：12kV、24kV

b.額定電流：630A、母線電流：1250A

c.額定短時(shí)耐受電流：20A25kA

d.機(jī)械壽命：斷路器：≥10000次，負(fù)荷開關(guān)：≥5000次，接地開關(guān)、隔離開關(guān)≥3000次

e.年漏氣率：≤0.01%

f.內(nèi)部故障試驗(yàn)：1s（電纜室、氣箱室）

g.額定轉(zhuǎn)移電流：1750A

h.氣箱的防護(hù)等級(jí)：IP67

i.使用環(huán)境：適合高海拔4000米，低溫地區(qū)到-45度

SIEMENS系列開關(guān)柜具有接通、斷開和接地功能的三工位負(fù)荷開關(guān)，都有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜的特點(diǎn)。只是負(fù)荷開關(guān)不能斷開短路電流。西門子負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器是由負(fù)荷開關(guān)柜來承擔(dān)過載電流(此過載電流對(duì) SF6 負(fù)荷開關(guān)來說仍在負(fù)荷開關(guān)額定開斷電流的范圍以內(nèi))和正常工作電流的關(guān)合和開斷，并且還要求承擔(dān)"轉(zhuǎn)移電流"的開斷。

（3） 、SIEMENS系列開關(guān)柜產(chǎn)品一、二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化融合技術(shù)升級(jí)

按照模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化施工工藝標(biāo)準(zhǔn)以及整體解決方案。

經(jīng)過改裝后分上中下 三部分：

上部 加裝 遠(yuǎn)程通信終端控制器 充分利用原箱體的剩余空間

中間 是分合閘操作機(jī)構(gòu)，要加裝電操控制器，實(shí)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)代替手動(dòng)分合閘操作。完成能夠用按鈕實(shí)現(xiàn)電動(dòng)操作。電機(jī)操作靠DC24V電源帶動(dòng)鏈條或齒輪正反向轉(zhuǎn)動(dòng)完成分合閘動(dòng)作。如果采用不帶齒輪傳動(dòng)離合器的電動(dòng)操作時(shí)，人工操作時(shí)會(huì)比沒有加裝電操前費(fèi)力。

下部 在電纜間隔里加裝電流互感器，用于測量電纜線路上的負(fù)荷，然后把每一回路的遙控線，遙信線、遙測線按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)分別接入電動(dòng)控制器的相應(yīng)接點(diǎn)。

按照測控點(diǎn)的先后順序檢查每一段的線路是否連接正確。

這樣就形成上中下的模塊化布局，結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)約了空間，使布線更加方便。

SIEMEN西門子系統(tǒng)開關(guān)柜經(jīng)過自動(dòng)化技術(shù)改造后，發(fā)生了脫胎換骨的變化。在整個(gè)改造施工中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，每完成一項(xiàng)任務(wù)都要經(jīng)過測試軟件的檢驗(yàn)，把發(fā)現(xiàn)的問題及早解決。利用西門子成熟的產(chǎn)品平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)增值開發(fā)，提供面向未來的開關(guān)柜自動(dòng)化、遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)技術(shù)、工業(yè)現(xiàn)場軟件及服務(wù)。我們的原則是盡可能利用西門子標(biāo)準(zhǔn)化組件，并以工業(yè)特定解決方案提供補(bǔ)充用戶的多樣需求，以滿足各行各業(yè)客戶的特定需求。