本文為“2017年度中國兩化融合暨智能制造應用領先暨最佳實踐獎”參評案例。本次活動將評選出2017年度，為中國兩化融合暨智能制造領域帶來突出效益的最佳實踐工程，全面介紹企業推進兩化融合或者智能制造的步驟、重點與難點、獲得效益等，分享建設過程中的經驗，供廣大制造業行業企業學習供鑒。

一、企業簡介

南京南瑞繼保電氣有限公司總部位于南京江寧開發區，員工人數有2300多人，主要從事電力保護控制、智能電力裝備、工業控制系統的研發和產業化，是國家能源局“國家能源電力控制保護技術研發(實驗)中心”依托單位，國內電力保護控制領域最大的科研和產業化基地，全球五大繼電保護設備供應企業之一。公司高壓繼電保護、直流輸電控制保護等產品在國內市場占有率超過40%，海外已覆蓋90多個國家和地區，成功實施了城市綜合能源互聯網、工業和園區能源管控系統、城市綜合管廊集中監控、軌道交通監控系統等項目。

圖1南京南瑞繼保電氣有限公司

二、企業兩化融合暨智能制造應用總體現狀

南瑞繼保在業內率先上線SAP、MES、WMS、MIS等信息系統，并結合上述信息系統功能，廣泛應用自動化生產、測試、物流設備，向數字化、智能化、網絡化、一體化制造模式探索；側重于人機互動、智能生產物流、智能服務，管理產品從產品設計、生產規劃、生產工程、生產實施直至技術服務的全生命周期。近年來，公司先后承擔了工信部強基工程項目，獲得江蘇省示范智能車間認定，被列入南京市首批智能工廠建設計劃。

三、參評兩化融合暨智能制造項目詳細情況介紹

1、項目背景介紹

由于項目實施單位特點為多類型、小批量的生產測試，生產過程涉及板卡外接端子的多樣性、裝置配置的多樣性、測試項目的多樣性，導致板卡及裝置的功能測試需要人工手動測試，工作強度大，效率低，另外測試過程狀態的監控、測試結果的輸出、測試數據的存儲以及質量追溯等問題也亟待解決。

2、項目目標與實施原則

基于南瑞繼保的現狀分析以及功能測試的需求匯總，主要目標如下：

1）實現機器換人，通過引進工業機器人，將人員從簡單重復的勞動中解放出來。

2）精益生產原則：通過機器人搬運和軌道載具周轉實現單件流，考慮需求節拍和實際節拍間匹配，設計4個工作站并行測試，消除中間等待。

3）質量為先原則：為保證產品一致性，產品試驗環節無人化，全部由工作站自動完成，避免人為錯漏檢測實驗。

4）系統嵌入式設計：在設計系統時考慮嵌入生產流水線，將生產環節和測試環節有機結合，實現單件流，提升生產效率，降低在制品庫存。

5）測試方式柔性化設計：項目實施單位屬于離散型生產模式，因此測試模式設計需兼容多品種，以確保系統的適用范圍最大化。

6）過程數據需實時監控，測試結果可追溯，便于后續的質量統計與分析。

因此在測試系統的開發上，結合項目實施單位特點以及測試環節的管理要求，設計完成了一套符合自身生產測試模式的智能測試系統。在整體項目的實施過程中，從調研，設計方案，系統配置，系統聯調，系統培訓，系統優化，正式上線每一步都穩扎穩打，步步推進。

3、項目實施與應用情況詳細介紹

智能測試系統重點實現測試的柔性化，主要從以下幾個子系統實現系統架構：主要由SmartTester測試系統、上位機系統、機器人系統、視覺系統以及PLC系統組成，通過各子系統與上位機系統通訊，實現整體系統的順暢工作。

圖2智能測試系統架構圖

主要功能如下：

1）板卡及單裝置在線測試

較傳統的電力設備制造模式，智能測試系統將板卡及裝置的生產、測試兩環節有機融合，形成單件流，消除在制品庫存及周轉等待時間，有效縮短了產品周期。

圖3板卡及單裝置智能測試系統實物圖

2）上下料自動化

通過視覺系統配合機器人系統，精準定位，實現機器人自動抓取產品至測試載具上，完成待測產品的自動上料；產品測試完畢后，根據輸出結果，機器人將產品放置在指定位置，完成產品的自動下料過程。

產品上下料的自動化，避免了由于人工取放可能引起靜電擊穿元器件的風險，同時減少了人員工作強度，提高了轉運效率，杜絕了由于搬運可能造成的碰傷、砸傷的隱患。

圖4機器人自動上下料

3）測試自動化和柔性化

測試過程自動化：以產品二維碼為信息傳遞的唯一標準，視覺系統拍攝產品的二維碼，通過上位機解析出關鍵信息，通過TCP/IP以及485通訊協議傳輸給SmartTester測試系統，測試系統自動識別產品型號及電壓等級，自動調用對應的測試程序，實現自動測試，杜絕了誤調試和漏調試的風險，提高了調試穩定性和產品質量。

測試過程柔性化：針對電力系統產品多類型、小批量的特點，對該系統的測試站進行了柔性化設計，兼容多種型號產品，通過解析產品二維碼，PLC系統根據解析結果自動選擇測試模塊以及測試模塊上的把座投退，省去了人工識別測試把座的工作；同時測試系統的測試站設置也十分靈活，可根據產品節拍及產品種類的變化，增減測試站的數量，便于后期的維護和擴建。

4）測試過程數據實時化

通過光電感應開關，有效記錄測試過程中各節點的狀態，設備的效能以及訂單的完成情況等測試全過程信息，通過系統可以實時取得整個生產測試狀態等相關數據，隨時隨地掌握生產進度以及設備運行情況。

圖5智能測試系統電子看板

5）測試結果可追溯

對產品進行逐項功能性檢測后，保存測試結果，形成產品的測試報告，通過無線路由器上傳至服務器進行儲存；測試數據可通過產品型號、條碼信息、測試時間、測試工號及測試結果等多維度進行統計和查詢，為后續質量的分析和追溯提供了準確的數據基礎。

圖6測試結果信息組網方式

3、效益分析

1）智能化測試，解決了測試環節依賴人工的情況，杜絕了因人為造成的漏調，錯調，靜電擊穿元器件等質量隱患，用較少的人員實現更大的工作量，既保證了產品質量，也降低了人工成本。

2）柔性化智能測試，解決了電力系統多品種，小批量生產模式給產品測試帶來的瓶頸，能更快地響應需求，整體生產效率提升了33%。

3）智能測試系統與生產流水線對接，解決了行業內產品生產和測試兩環節獨立存在的問題，消除在制品庫存，降低了運營成本。完善的質量追溯功能和報表數據統計功能，解決了目前行業存在的追溯困難。

四、企業智能制造的未來發展規劃

第一階段：建立智能工廠標準，突破核心基礎設施的建設，實現關鍵制造裝備、生產線和生產車間的數字化和智能化。

第二階段：完成智能設備、智能生產線、智能車間的互聯，建成以智能制造裝備為基礎的數字化工廠。

第三階段：通過信息技術與制造的深度融合，建成真正意義上的智能工廠。