隨著國家《智能制造2025》政策的不斷落實，智能制造在各個行業(yè)如火如荼的展開,，電機作為國民經(jīng)濟和工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備,，國家在2016年開展了智能制造新模式應(yīng)用項目。2018年,，第一批開展智能制造試點的企業(yè)面臨項目驗收,，在第一批項目接近試點收官之際，高效電機領(lǐng)跑者編輯部采訪了上海電器科學(xué)研究院,、國家中小型電機及系統(tǒng)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(yīng)用項目,，主要負責(zé)電機制造工藝路線的設(shè)計與落實,，智能制造設(shè)備的開發(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)展趨勢綜合起來可以歸納為以下幾點：

1 機電一體化

      隨著電力電子技術(shù),、計算機技術(shù),、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展和應(yīng)用，中小型電機應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛,。為實現(xiàn)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(zhí)行機構(gòu)和負載（如各種機械、液壓,、氣動裝置）整合起來,。因此，電機已不是一個零部件級的執(zhí)行機構(gòu),，而是一個可以實現(xiàn)預(yù)定功能的完整的機電一體化系統(tǒng),。國際上ABB、西門子,、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(tǒng)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,、軟啟動器等電機控制領(lǐng)域,，展現(xiàn)出了較大的技術(shù)優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢，占據(jù)較大的市場份額,。我國電機制造企業(yè)已經(jīng)開始關(guān)注電機控制技術(shù),，但要實現(xiàn)電機系統(tǒng)參數(shù)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(tǒng)的綠色節(jié)能

      電機及系統(tǒng)效率的提升已成為節(jié)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(yīng)用領(lǐng)域、不同工業(yè)部門的各種各樣電機系統(tǒng)的節(jié)能方案,，制定節(jié)能導(dǎo)則,、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī),，并開發(fā)相關(guān)綠色節(jié)能產(chǎn)品,，如：國際電工委員會（IEC）統(tǒng)一了全球的電動機能效和測試方法標(biāo)準(zhǔn),，包括歐盟EuroDEEM、美國MMASTER等電機系統(tǒng)節(jié)能平臺,，以及歐盟生態(tài)設(shè)計計劃等,。我國正在積極推動和扶持高效電機及電機系統(tǒng)節(jié)能工程的開展和實施，高效,、超高效的中小型電機,、調(diào)速專用電機、電機系統(tǒng)節(jié)能控制系統(tǒng),、電機系統(tǒng)綠色節(jié)能技術(shù)等正成為發(fā)展趨勢,。

3 電機及控制系統(tǒng)的專用化

      為了獲得更好的負載匹配特性，使電機及控制系統(tǒng)實現(xiàn)高效運行,，國外已開發(fā)出各種專業(yè)電機及控制系統(tǒng)以滿足不同負載特性的應(yīng)用場合,。我國也將不斷拓展電機產(chǎn)品的外延和內(nèi)涵，研發(fā)與不同負載匹配的各種專業(yè)電機及系統(tǒng),，打破不同負載應(yīng)用場合長期使用同一類電機的局面,。

4 輕型化、小型化

      許多領(lǐng)域?qū)﹄姍C的體積和重量提出了很高的要求,，在石油,、化工、煤炭等應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)的尤為明顯,。為了達到輕型化,、小型化的目標(biāo)，在設(shè)計過程中,，堅持采用先進技術(shù)和優(yōu)質(zhì)材料,，優(yōu)化設(shè)計原則，實現(xiàn)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,，實現(xiàn)IE3以上能效級別不太現(xiàn)實,。而如果采用鑄銅轉(zhuǎn)子替換原來的鑄鋁轉(zhuǎn)子，由于銅的導(dǎo)電性比鋁的高40%左右,，電機總損耗顯著下降,，鑄銅轉(zhuǎn)子電機可以很容易達到IE3、IE4能效等級,。在小型風(fēng)機輔機和長時間滿負荷運行電機等領(lǐng)域,，相同功率和效率指標(biāo)的鑄銅轉(zhuǎn)子電機和鑄鋁轉(zhuǎn)子電機相比，前者效率更高,，重量更低,，更加小型化,。

5 智能化

      目前國際上先進的電機系統(tǒng)已集成了診斷、保護,、控制,、通訊等功能，可實現(xiàn)電機系統(tǒng)的自我診斷,、自我保護,、自我調(diào)速、遠程控制等,。隨著我國裝備制造業(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(tǒng)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、動力接口,、環(huán)境接口等實行模塊化設(shè)計，可提升電機系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力,，目前已成為國際上電機及系統(tǒng)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)品與國外先進水平相比還存在著較大差距,，比如西門子電機的負載噪聲水平僅相當(dāng)于國內(nèi)電機的空載噪聲水平,，國內(nèi)企業(yè)還需加快研究降低電機系統(tǒng)噪聲的設(shè)計、制造技術(shù),。

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

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

      電機是國民經(jīng)濟中重要的一環(huán),，在節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)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(jié)能減排的重要舉措,，各國都大力推廣和使用高效節(jié)能電機，我國也相繼推出了“高效電機節(jié)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(yù)計僅工業(yè)用高效、超高效電機市場規(guī)模將超過600億元,，市場前景非常廣闊,。

      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(tǒng)車,、銑、磨,、刨,、鉆床等設(shè)備，雖然有部分設(shè)備實現(xiàn)了數(shù)控化,，但總體比較零散,，距離自動化、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子，采用先進的智能化生產(chǎn)裝備,，已實現(xiàn)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(shè)備,、加工工藝、智能化制造和管理水平與國際先進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(nèi)少有具有國際競爭力的骨干企業(yè),，缺乏國際知名品牌,，導(dǎo)致在高端產(chǎn)品的研發(fā)和制造領(lǐng)域缺乏市場競爭力。

      為此,，電機行業(yè)急需開展集智能制造關(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(tǒng)研究為一體的智能化運營綜合平臺建設(shè)，并以此引導(dǎo)行業(yè)開展智能制造,、綠色制造工程建設(shè),，加快發(fā)展轉(zhuǎn)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,，是對整個制造業(yè)價值鏈的智能化和創(chuàng)新，是信息化與工業(yè)化深度融合的進一步提升,。智能制造融合了信息技術(shù),、先進制造技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能技術(shù),。智能制造包括開發(fā)智能產(chǎn)品,；應(yīng)用智能裝備；打造智能工廠,；實行智能研發(fā),；形成智能物流和供應(yīng)鏈體系；開展智能管理,；推進智能服務(wù),；最終實現(xiàn)智能決策。智能制造發(fā)展需經(jīng)歷自動化,、信息化,、互聯(lián)化、智能化四個階段,。每一階段都對應(yīng)著智能制造體系中某一核心環(huán)節(jié)的不斷成熟。

      綠色制造,，又被稱作環(huán)境意識制造,，是指企業(yè)在考慮資源效益的同時又要兼顧其對環(huán)境影響的程度。在工業(yè)輸出產(chǎn)品的過程中,，包括從設(shè)計,、制造、包裝,、運輸整個產(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)的社會效益和經(jīng)濟效益協(xié)調(diào)優(yōu)化,。

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

      在電機領(lǐng)域,，電機制造的數(shù)字智能化,、綠色化是發(fā)展趨勢，具體包括：通過研發(fā)電機數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng),，搭建電機生命過程管理與生產(chǎn)管理統(tǒng)一應(yīng)用平臺,，建立電機標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)數(shù)據(jù)庫，對現(xiàn)有硬件系統(tǒng)進行智能化改造和制造工藝系統(tǒng)優(yōu)化升級,，結(jié)合數(shù)字化產(chǎn)品質(zhì)量和性能檢測系統(tǒng),，最終實現(xiàn)電機設(shè)計“綠色化”，制造過程“綠色智能化”,。通過電機數(shù)字智能化制造項目,，能夠輻射帶動中國裝備制造產(chǎn)業(yè)向自動化、數(shù)字化和智能化方向逐步推進,，而通過綠色制造能夠?qū)崿F(xiàn)電機的制造過程無污染,，少排放，通過廢舊電機再制造,、再利用,，可提高資源利用效率。

電機廠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,，技術(shù)要求比較高,，工人培養(yǎng)不易。在智能制造項目中,，我們總結(jié)出電機廠工人年齡分布規(guī)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,，很多工人年齡增長到50~60歲，屆時工人體力將不能滿足工廠的需要,。而年輕人對傳統(tǒng)體力勞動缺乏興趣,，對傳統(tǒng)技術(shù)學(xué)習(xí)熱情不高，長此以往,，電機行業(yè)將會出現(xiàn)人才斷層現(xiàn)象,。我們做過一個調(diào)研，2017年參加高考的人數(shù)是942萬，?？埔陨先雽W(xué)率超過70%,；而2005年到2017年專科以上的畢業(yè)生保守估計有5000~6000萬,；算上1995~2005年和以前的畢業(yè)生,，數(shù)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)越來越高,，但是招聘高素質(zhì)的年輕工人卻很難。未來5~10年,，90后00后的年輕人會成為主體,，這部分年輕人在初中或高中時就接觸智能手機和電子設(shè)備，對于傳統(tǒng)的作業(yè)方式和工藝,，大多數(shù)人不愿意學(xué)習(xí),，更不甘心做體力勞動，未來電機廠招工難問題將會更加嚴(yán)峻,。我們現(xiàn)在做智能制造,，目的就是要開發(fā)一些自動化，數(shù)字化,，智能化的設(shè)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(tǒng)體力勞動,，即使他們愿意做，父母也不同意,，導(dǎo)致電機廠面臨招工難,、用工荒等問題。所以,，發(fā)展智能制造對電機廠是非常必要的,，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(shè)備商有何影響,？國產(chǎn)的設(shè)備能達到要求嗎,？

      國內(nèi)電機廠的加工設(shè)備大部分是購買自市場上通用的設(shè)備，因為專門為電機行業(yè)開發(fā)的設(shè)備很少,，即使有也只是一部分性能單一的設(shè)備,，總之,，電機廠商對設(shè)備的總體要求不高。國內(nèi)設(shè)備制造商,，生產(chǎn)能力已有很大提高,，例如部分軟件供應(yīng)商和系統(tǒng)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(shè)備制造商深入研究電機生產(chǎn)的工藝特點和個性化要求,，結(jié)合不同電機廠不同個性化產(chǎn)品的要求，配合目前的自動化技術(shù),，開發(fā)適合電機行業(yè)制造工序工藝的專用設(shè)備是可以實現(xiàn)的,。關(guān)鍵之處是設(shè)備制造商要深入理解電機生產(chǎn)工藝要求和特點，與自動化和智能化相關(guān)技術(shù)人員進行溝通,，共同根據(jù)電機生產(chǎn)的特點開發(fā)專用設(shè)備和信息化管理系統(tǒng),，在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)不同電機廠的產(chǎn)品要求，稍作調(diào)整即可使用,。在電機廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高的同時,，也給一部分學(xué)識豐富的年輕員工提供了技能施展平臺。

從長遠來看,，智能制造對電機行業(yè)有哪些影響,？

      目前，在電機生產(chǎn)設(shè)計領(lǐng)域,，絕大多數(shù)電機制造企業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備,，大部分是通用型號的電機，很少有針對不同行業(yè)和工況運行特點進行個性化,、定制化生產(chǎn)的情況,，導(dǎo)致電機制造企業(yè)都是被動地為下游的風(fēng)機、泵,、壓縮機等企業(yè)配套,，在電機系統(tǒng)節(jié)能改造過程中，缺少話語權(quán),。而且在高端智能加工中心和關(guān)節(jié)機器人用高端伺服電機和驅(qū)動系統(tǒng)領(lǐng)域,，國外產(chǎn)品占據(jù)主流市場，類似情況不勝枚舉,。

      但是隨著國內(nèi)YE4系列超超高效電機設(shè)計驗收完成,，國家機器人檢測中心成功建設(shè)，電機智能制造項目的順利推進,，我國的落后局面將會大大改觀,。目前正在進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永磁電機智能制造項目,、中車集團永磁大功率牽引電機智能制造項目。這些項目將促進我國在高效電機及系統(tǒng)節(jié)能,、高端裝備和機器人,、新能源汽車、高鐵和智能交通等領(lǐng)域快速發(fā)展,。節(jié)能和新能源及交通領(lǐng)域的進步將有利于節(jié)能減排,，實現(xiàn)綠色發(fā)展；高端裝備和機器人領(lǐng)域的進步反過來會促進智能制造領(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，賦予了電機制造企業(yè)個性化,、定制化,、專用化生產(chǎn)的能力，未來可以滿足不同行業(yè)客戶的個性需求,，搶占全球高端電機市場,。

      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(shù)字化生產(chǎn)線,，未來將采用包括鐵心沖壓,、有繞組鐵心制造、精加工,、整機總裝等多個關(guān)鍵工藝流程,，集成應(yīng)用智能數(shù)控機床、3D打印,、機器人,、智能物流等關(guān)鍵技術(shù)裝備，實現(xiàn)融合數(shù)字化三維設(shè)計,、效能管理,、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化等為一體的智能制造新模式。預(yù)計可實現(xiàn)總體生產(chǎn)效率提高25%,，生產(chǎn)運營成本降低25%,，不良品率降低40%，產(chǎn)品研制周期縮短35%,，產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化率達到100%,，關(guān)鍵加工工序數(shù)控化率達到85%。項目建成后,，將會帶動形成一批有代表性的電機生產(chǎn)專用智能設(shè)備和精益工業(yè)方案,，未來該模式可以復(fù)制到電機行業(yè)的大部分生產(chǎn)制造企業(yè)和電機設(shè)備制造企業(yè)，促進電機制造產(chǎn)業(yè)升級,，提高生產(chǎn)效率,。

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