「聰明」的黑燈工廠，造高端的大國重器

高端裝備，大國重器，產量少卻要求高，多鬚根據客戶要求定製化生產，且不同零部件常常由不同產線離散製造，最終組裝在一起。它們的生產是否需要智能化，智能化又能否實現？

帶著問題，記者走進四川德陽東方汽輪機有限公司，國內首台F級50兆瓦重型燃機G50、「華龍一號」核電汽輪機等大國重器誕生於此。

汽輪機是一種旋轉式蒸汽動力裝置。葉片是汽輪機的關鍵零件，也是最精細的零件之一。在汽輪機葉片加工「黑燈產線」，智能物流設備快速移動，將葉片毛坯交到機器人「手中」。一夾一放，葉片毛坯進入夾具，開始進行數控加工。

不遠處，銲接數字化車間，智能銲接機器人不僅能自動銲接上萬個銲接點，還能「看到」銲接情況，實時自動檢測電壓電流……

在這裏，9個數字化車間、5G全連接數字化工廠正湧現源源不斷的生產力。

「近年來，客戶對產品的需求不斷提高，亟須通過智能化改造，提高生產效率。」東方汽輪機數字化與智能製造部副部長易泰勳說，汽輪機等高端重型裝備製造精密度要求高，傳統設備不夠「聰明」，對銲接、葉片加工等崗位的技術人員提出了很高的要求。2018年前後，東方汽輪機嘗試打造汽輪機葉片加工數字化車間。到2021年，全面推進數字化轉型，投入大量資金實施智能化改造。

但改造第一步就遇到了困難——缺少相關技術解決方案供應商。「我們沒有成熟的經驗可以借鑒，需要自己梳理需求，與生產部門溝通，向專業技術團隊反饋改造思路。」易泰勳和團隊重新梳理生產工藝，調整車間佈局，並利用專業軟件模擬改造後的車間和產線，估算生產效率，引入智能機器人等設備。

但僅添設備，還遠談不上數字化轉型。高端裝備生產涉及原材料採購、研發設計、生產製造、供應鏈管理、產品營銷和用戶服務等方面。「重要的是解決系統性建設難題，搭建新的生產管理系統，由內而外全面轉型。」易泰勳說。

東方汽輪機一方面設計全新的工藝流程，確定生產、銷售每個環節的數據輸入來源和輸出方式，逐漸搭起數字化生產管理系統；另一方面，對生產人員進行數字化培訓，幫他們適應數字化生產模式，不斷提升技能水平。

「從系統搭建開始，生產人員就深度參與數字化改造，很多操作功能都由他們提需求，改造團隊來想辦法實現。」易泰勳記得，葉片加工過去需要人工存取部件，耗時耗力。生產人員提出自動倉儲物流的想法後，智能機器人很快被引入。

2022年葉片加工「黑燈產線」建成，葉片質量合格率達99%，人均效率提升650%；在銲接數字化車間，依託智能機器人，一次銲接合格率接近100%。

「在數字化轉型之初，很多人擔心會被機器取代。」易泰勳說，後來生產人員發現，不僅勞動強度降低，大家還掌握了更多數字化知識，適應了新型生產需要，「不少人轉崗到工藝、研發等部門，獲得了更多發展空間。」

對於高端裝備而言，只提高加工精度還不夠。由於高度定製化，每一台裝備的構造、設計、工序、工藝都不同。以汽輪機為例，「上萬個零部件里，哪怕單個部件無法匹配，或者任一環節出現問題，都會導致裝配時出現巨大誤差。」易泰勳說，「過去，裝配葉片時要試錯，發現有誤差，就需要拆開修正，再重新裝配。」

每一個裝備、每一次組裝，如果都要試錯，效率就會低下，怎麼辦？工廠自主開發軟件系統，先行數字裝配，「模擬」組裝，快速發現可能存在的測量誤差和變形等問題，有針對性地提前解決，生產效率提高了：在冷端部件數字化車間，燃機輪盤疊裝無需二次拆開；產品總裝時間較過去縮短一半，汽輪機在離散製造中實現了柔性協同。

突破定製化、高精度等挑戰高端裝備智能化生產取得新進展

微風輕拂，矗立的風電機組悠然轉動，送出源源綠電。這樣的龐然大物是如何生產製造出來的？

很多人可能想不到，風電機組的關鍵部件——葉片，其生產長期屬於勞動密集型產業，由於體積大、重量大、表面曲面複雜，往往要依靠大量人工完成鋪層、灌注、打磨、噴漆等工序。

如今，走進三一重能韶山葉片工廠，全智能輔助定位技術幫助塑造葉片主梁，形成葉片「脊椎」；規模化集中灌注技術，實現樹脂材料進、存、用全流程自動化，打造葉片「肌肉」；機器人配合激光引導技術，自動完成葉片表面打磨、噴漆工作，完善葉片「皮膚」……只要一天，智能車間就能下線一支82米長的葉片。

「這樣的效率，得益於智慧大腦與智能裝備的完美結合，通過改善工藝流程，實現自動化生產。」三一重能韶山葉片工廠負責人彭海兵說，只要一台平板電腦，就能實時監測車間溫度濕度、葉片打磨平整係數等指標，實現全流程精益化管理。

近年來，我國高端裝備智能化生產取得新進展。中國機械工業聯合會數據顯示：2024年有80多家機械企業入選我國首批卓越級智能工廠名單，研製週期平均縮短近30%；規上重點工業企業數字化研發設計工具普及率超過80%。

「這一成績的取得頗為不易。」中國機械工業聯合會智能製造分會秘書長劉前軍介紹，高端裝備的生產製造是典型的離散製造，產品品類多、結構複雜，對智能化改造提出較高要求。

挑戰之一，在於定製化需求與標準化生產的矛盾。

高端裝備主要集中在航空航天、軌道交通、工程機械等領域，這些產品往往是高度定製化的，每個產品可能有不同的規格。

「企業往往通過協作機器人、自動導向車等來實現產線動態調整，但大件柔性化生產仍難以突破。」劉前軍說。

挑戰之二，在於高端裝備高精度與高可靠性的工藝要求。

不少高端裝備的加工精度為微米級，傳統自動化設備難以滿足要求。複雜的工藝參數，也給智能化改造提出了極高要求。

比如，CR450動車組樣車的生產製造，轉向架的銲接是一大難題。由於樣車轉向架採用了全新的輕量化結構設計，型材銲接時如果發生扭曲變形就難以修復，對整車質量安全產生影響。

為此，中車長客股份公司高級技師謝元立帶領團隊花費大量時間，研發全新的機械手自動化銲接操作程序，對機器人焊槍姿態以及銲接層數、時間等進行大量試驗，才確定最佳參數。「最終我們實現了焊縫美觀、探傷合格、銲接無變形、焊後‘零’調修的效果，機械手銲接率提升到90%。」謝元立說。

數據顯示，2024年我國工業機器人產量同比增長14.2%，達55.6萬套，再創新高。不少企業負責人期盼，隨著智能製造裝備的快速發展，高端裝備工廠的智能化改造能持續突破。

「智能製造裝備的發展，有利於高端裝備智能工廠實現高效柔性、敏捷響應、人機協同、動態調度的目標。」劉前軍建議，要更好發揮國資央企、行業龍頭企業的引領作用，鼓勵他們進行關鍵工序智能化改造的探索，為行業智能化轉型升級提供借鑒。同時，加強金融支持，通過製定差別化信貸政策與創新金融產品的方式，鼓勵採用多種融資模式推進智能工廠建設。

（人民日報記者 李心萍）

人民日報記者 王永戰

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