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,，電機作為國民經濟和工業(yè)的基礎設備,，國家在2016年開展了智能制造新模式應用項目。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，高效電機領跑者編輯部采訪了上海電器科學研究院,、國家中小型電機及系統(tǒng)工程技術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用項目,，主要負責電機制造工藝路線的設計與落實，智能制造設備的開發(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,、計算機技術、微電子技術及控制理論的發(fā)展和應用,，中小型電機應用領域日益廣泛,。為實現優(yōu)質、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，而是一個可以實現預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)生產企業(yè),，其產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域,，展現出了較大的技術優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢,，占據較大的市場份額。我國電機制造企業(yè)已經開始關注電機控制技術,，但要實現電機系統(tǒng)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(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用領域,、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)能導則,、標準,、法規(guī)，并開發(fā)相關綠色節(jié)能產品,，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準，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用場合。我國也將不斷拓展電機產品的外延和內涵,，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，在設計過程中,，堅持采用先進技術和優(yōu)質材料,，優(yōu)化設計原則，實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,，實現IE3以上能效級別不太現實,。而如果采用鑄銅轉子替換原來的鑄鋁轉子，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,。在小型風機輔機和長時間滿負荷運行電機等領域,，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

      目前國際上先進的電機系統(tǒng)已集成了診斷,、保護,、控制、通訊等功能,，可實現電機系統(tǒng)的自我診斷,、自我保護、自我調速,、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計,，可提升電機系統(tǒng)的快速響應能力，目前已成為國際上電機及系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢,。

7 低噪音

      國外產品在負載情況下的噪聲已經很低,，目前我國電機產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(tǒng)噪聲的設計,、制造技術。

      電機系統(tǒng)發(fā)展至今已成為集電機,、控制,、材料、流體力學,、機械,、結構、電力電子等為一體的綜合學科,，隨著科學技術的不斷發(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,，有沒有解決的方向？

      電機是國民經濟中重要的一環(huán),，在節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產業(yè)中占有重要地位,。我國是世界最大的電機生產、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,、鉆床等設備，雖然有部分設備實現了數控化,，但總體比較零散,，距離自動化、智能化生產相距甚遠,，質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裝備,，已實現優(yōu)質,、高效、低耗,、清潔,、靈活的生產方式。盡管我國近年在該領域投入了大量資金,，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,，導致在高端產品的研發(fā)和制造領域缺乏市場競爭力。

      為此,，電機行業(yè)急需開展集智能制造關鍵技術與裝備研發(fā),、關鍵工藝模型研究，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,，并以此引導行業(yè)開展智能制造,、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、先進制造技術,、自動化技術和人工智能技術,。智能制造包括開發(fā)智能產品；應用智能裝備；打造智能工廠,；實行智能研發(fā),；形成智能物流和供應鏈體系；開展智能管理,；推進智能服務,；最終實現智能決策。智能制造發(fā)展需經歷自動化,、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)輸出產品的過程中，包括從設計,、制造,、包裝、運輸整個產品的生命周期之中,，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，智能制造側重提質增效,，兩者相互補充,、相互促進不可分割。

      在電機領域,，電機制造的數字智能化,、綠色化是發(fā)展趨勢，具體包括：通過研發(fā)電機數字化設計系統(tǒng),，搭建電機生命過程管理與生產管理統(tǒng)一應用平臺,，建立電機標準研發(fā)數據庫，對現有硬件系統(tǒng)進行智能化改造和制造工藝系統(tǒng)優(yōu)化升級,，結合數字化產品質量和性能檢測系統(tǒng),，最終實現電機設計“綠色化”，制造過程“綠色智能化”,。通過電機數字智能化制造項目，能夠輻射帶動中國裝備制造產業(yè)向自動化,、數字化和智能化方向逐步推進,，而通過綠色制造能夠實現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,，但仍有一定的技術含量，一些關鍵工序：如嵌線,，技術要求比較高,，工人培養(yǎng)不易。在智能制造項目中,，我們總結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)技術學習熱情不高，長此以往,，電機行業(yè)將會出現人才斷層現象,。我們做過一個調研，2017年參加高考的人數是942萬,，?？埔陨先雽W率超過70%；而2005年到2017年?？埔陨系漠厴I(yè)生保守估計有5000~6000萬,；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已經發(fā)生了變化,，人員素質越來越高，但是招聘高素質的年輕工人卻很難,。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備,，對于傳統(tǒng)的作業(yè)方式和工藝,，大多數人不愿意學習，更不甘心做體力勞動，未來電機廠招工難問題將會更加嚴峻,。我們現在做智能制造,，目的就是要開發(fā)一些自動化，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(tǒng)體力勞動,，即使他們愿意做，父母也不同意,，導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設備商有何影響？國產的設備能達到要求嗎,？

      國內電機廠的加工設備大部分是購買自市場上通用的設備,，因為專門為電機行業(yè)開發(fā)的設備很少，即使有也只是一部分性能單一的設備,，總之,，電機廠商對設備的總體要求不高。國內設備制造商,，生產能力已有很大提高,，例如部分軟件供應商和系統(tǒng)集成商，不足之處是缺乏對電機生產工藝要求和產品的深入了解,。如果設備制造商深入研究電機生產的工藝特點和個性化要求,，結合不同電機廠不同個性化產品的要求，配合目前的自動化技術,，開發(fā)適合電機行業(yè)制造工序工藝的專用設備是可以實現的,。關鍵之處是設備制造商要深入理解電機生產工藝要求和特點，與自動化和智能化相關技術人員進行溝通,，共同根據電機生產的特點開發(fā)專用設備和信息化管理系統(tǒng),，在此基礎上可以根據不同電機廠的產品要求,，稍作調整即可使用。在電機廠的生產效率和產品質量大幅提高的同時,，也給一部分學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，在電機生產設計領域,，絕大多數電機制造企業(yè)生產的設備,，大部分是通用型號的電機，很少有針對不同行業(yè)和工況運行特點進行個性化,、定制化生產的情況,，導致電機制造企業(yè)都是被動地為下游的風機、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,。而且在高端智能加工中心和關節(jié)機器人用高端伺服電機和驅動系統(tǒng)領域,，國外產品占據主流市場，類似情況不勝枚舉,。

      但是隨著國內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,，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域快速發(fā)展,。節(jié)能和新能源及交通領域的進步將有利于節(jié)能減排，實現綠色發(fā)展,；高端裝備和機器人領域的進步反過來會促進智能制造領域的發(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領域，山東華力電機集團正在籌建電機制造數字化生產線,，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,、智能物流等關鍵技術裝備，實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。預計可實現總體生產效率提高25%,，生產運營成本降低25%,，不良品率降低40%，產品研制周期縮短35%,，產品設計數字化率達到100%,，關鍵加工工序數控化率達到85%。項目建成后,，將會帶動形成一批有代表性的電機生產專用智能設備和精益工業(yè)方案,，未來該模式可以復制到電機行業(yè)的大部分生產制造企業(yè)和電機設備制造企業(yè)，促進電機制造產業(yè)升級,，提高生產效率,。

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