智能制造新一代信息技术怎样与制造业深度融合？

一、人工智能与智能制造技术

智能制造技术是人工智能与制造技术的有机结合。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）起源于20 世纪中期，使其目标智能行为自动化。人工智能开始涉足制造领域应用，专家系统、模式识别、神经网络等同时出现了“智能制造”的概念。早期人工智能仅从计算机技术应用的角度去适应制造过程的需求，缺乏成熟的产品数字模型，也缺乏信息互联网络技术的支持。

智能制造技术是在信息化、数字化、自动化装置及系统应用的基础上，将人工智能引入到制造理论及生产运行过程中，形成以存储、计算、逻辑、推理为特征的机器智能所驱动的产品制造技术。

智能制造技术是人工智能与制造技术的有机结合，其基本内涵是指在制造过程的各个环节，采用人机交互、高度柔性与高度集成的方式，通过计算机模拟人类专家的智能活动，对生产运行过程进行分析、判断、推理和决策，延伸或取代制造活动中人的脑力劳动，并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。可以说，传统的工具和设备延伸了人的四肢能力，智能制造技术则扩展了人的大脑能力。

二、智能制造关键技术主攻方向

1、人工智能方案以提高制造业创新能力和基础能力为重点，推进信息技术与制造技术深度融合，促进制造业朝高端、智能、绿色、服务体系方向发展。

2、推广新型智能制造模式，推动生产方式向柔性、智能、精细化转变。建立智能制造产业推进产品全生命周期管理。传统的电气开关设备制造正在融合物联网、大数据的生产方式，实现信息化技术与工业设备的融合。从而催生出智能环网柜的应用。（1）、智能装备是将机器、人、控制系统与信息系统有效连接的网络信息系统，一定要具备感知能力、认知能力和行动能力。

（2）、智能装备是对工业数据的全面深度感知，对动态传输与高级建模分析有更快的认知能力，从而形成智能决策与控制，驱动智能装备制造业的向全面智能化发展。

3、研发新一代信息技术促进智能电网装备现代化。

智能装备技术重点要突破的内容包括：专用嵌入式控制单元、减速机驱动控制等智能核心器件、智能装备运行实时状态监控、系统健康检测、故障诊断等实时运行监控方法，基于测量反馈的感知信息完成知识建模、最终完善设备的智能决策支持系统。智能环网柜整合的新一代互联网技术，智能化电气装备应用于中压配网管理、故障定位、隔离和恢复、网络潮流分析。并可通过智能环网柜的灵活配置适应不同方案的配网自动化系统。

三、 SIEMENS 电气设备的优良性能和制造工艺

1、提供更高水准的智能产品。智能机器提升了产品价值链的自我优化。智能装备的远程访问将人类经验和认知能力转换为现场实际可控流程。

2、智能装备服务于用户需求的差异化。

智能服务是以用户为中心，只要用户提出需求、请求，定制化智能服务流程均可灵活配置产品和服务。差异化可深度了解用户的潜在偏好与需求，为了实现这种智能装备的差异化功能，服务商需要通过网络搜集、分析用户信息建立数据驱动的商业模型。

3、SIEMENS 完善电气设备质量管控体系

西门子产品闭环质量管理及一体化质量管理的理念，品质是整个产品生命周期当中的功能，并不只是在工厂里进行检验确定产品是否合格那么简单。

（1）品质是从设计开始的，这就需要好的设计软件和设计工程师。

（2）通过生产来实现品质，需要让流程工程师来确定怎么样去生产出设计的产品。，整套设备并非所有零部件都是自己制造的，需要有相关的控制计划，从而保证生产在各个阶段都得到完成。 （3）客户在使用产品的过程中，他们会形成一些反馈，这是非常有价值的信息。因为在工厂里面做的各种对产品的测试，肯定都赶不上用户的要求。在产品的实际使用当中由客户的实践检验所形成的这样的测试，是产品信息的反馈。我们可以利用信息反馈去发现产品的缺陷，还有去找出解决问题的方法。 （4）必须要有好的软件管理工具确保在数据统一的基础上实现闭环控制。要实现产品高品质和高质量，不仅事关质量部门，还需要设计部门、制造部门及售后部门等公司各部门的介入。因此，西门子在全球已经拥有4000多个应用，积累了业界最佳实践经验，整合产品线将更有效率地管理现代化企业中的设计和生产复杂性，通过生产模拟和数字化验证产品设计与生产流程将极大加快产品投放市场的速度。还要帮助客户去遵守相关国际标准的标准。这也是工业4.0的关键要素所在。通过西门子的整合式解决方案，困难的生产问题将得到更快的解决并能有效的保证产品的质量。

四、利用SIEMENS 电气设备的优良性能进行智能化设计

1、利用西门子成熟的产品平台进行系统增值开发，提供面向未来的开关柜自动化、远程驱动技术、工业现场软件及服务。

我们的原则是尽可能利用西门子标准化组件，并以工业特定解决方案提供补充用户的多样需求，以满足各行各业客户的特定需求。

2、优化设计工艺让产品更加和谐

智能装备制造的典型特征是“状态感知——实时分析——自主决策——精准执行” 利用装备安装的传感系统获取实时运行状态信息和数据，通过高速网络实现数据和信息的实时传输、存储和结构化处理，根据分析的结果，按照设定的规则做出判断和决策，再将处理结果反馈到现场调整执行状态。

智能制造技术实现了从人工智能到机器智能、从机器智能再到系统智能的进步和发展。

智能装备制造的前提是产品和制造过程的数字化模型、数字化控制的工艺装备、网络化集成的制造系统、基于传感网络或知识库的智能化处理。智能装备系统是人机一体化的混合系统，在智能制造系统中，机器智能和人的智能将紧密地集成在一起协同工作。

3、制定严格的设计标准

产品质量好坏取决于整个生产环节的每一步骤。从设计开始就必须制定详细的、可控制的质量管理和工艺标准，要明确每一个环节每一个生产步骤负责制。、产品需要达到什么标准，以及谁来检查将质量管理的工艺设计到生产的各个环节。不仅要规定“怎么做”，而且要具体指出“谁来做”，做不好，要承担什么样的后果。

4、加强产品质量管理的过程控制

加强产品生产过程质量管理控制，是在产品的制造过程加强质量控制，而且要对原材料采购、技术研发、物流、售后服务等环节进行控制。经验证明，产品质量事故是由制造环节造成的只占很小的比例，主要是由于技术研发设计不过关、原材料采购选用不合格造成的。加强技术研发的把关、原材料采购的把关，是加强质量管理控制的关键环节。一个产品正式推向市场前，最初的试产和工厂内部试用，然后是小批量跟踪试销以及随后较大规模区域市场投放，这几个步骤是不能任意删减的。这种产品工艺流程是杜绝产品出现质量事故的总原则和质量保证。

五、 SIEMENS 电气设备智能化设计和现场应用

1、SIEMENS智能开关柜制造工艺

SIEMENS智能开关柜是指西门子系列产品成套一二次融合电气开关设备。所谓智能电气装备主要是根据客户提出相应的技术标准，部署加快发展智能制造装备和产品，组织研发具有深度感知、智慧决策、自动执行功能的高档智能电网装备。

在智能化生产过程突破新型传感器、智能测量仪表、工业控制系统、伺服电机及驱动器等智能核心装置，推进了开关智能化制造的产业化。

高端装备制造是处于制造业价值链的高端环节，具有技术、知识密集，附加值高，成长性好，关键性强，带动性大的特点。高端装备是以强大通用装备制造为基础，由传统型通用设备制造向价值链的高端来进行延伸。

2、SIEMEN 系列智能开关柜技术标准

（1）新型智能化控制终端DTU 装置

SIEMENS系列开关柜直接增加智能操控装置（智能终端）是成套设备的核心部件，是针对当前西门子中压系统开关柜研制开发的一种新型、多功能、智能化数字化动态指示的现场终端信息采集装置。

新型智能终端装置能够适用于SIEMENS 西门子10KV-20KV户外多种电力开关柜。开关柜智能操控装置功能强大，它以“一体化“的结构布局配套于西门子开关柜，简化了开关柜的面板设计，美化了面板布局。具有动态数字指示、带电显示及闭锁、及其控制状态、一次回路电压值电流值显示、远方/就地操作、远程通信等功能，智能装置的安装使用使传统电力开关柜进一步提升了智能化、网络化、数字化，在“互联网+”模式下实现电网运行的智能化。

（2）SIEMENS 西门子10KV-20KV户外开关柜

配电网是整个电力系统的末端，直接面向终端用户，供电可靠性和供电质量要求越来越高。目前国内配网基础设施和结构相对比较薄弱；供电质量较差，电压水平低，网损率高；配电自动化程度还较低。配网的总体水平已不能满足终端用户日益增长的用电需求，大规模的配网自动化改造和建设正在积极展开。开关柜技术升级是满足配网自动化建设的基本要求。

西门子8DH10 、8DJ20、8DJH 开关柜都是全密封绝缘开关柜，是在工厂一次性装配完成的金属铠装开关设备，最高电压至24kV，最大馈线电流至630A，最大线线电流至1250A。可应用在极端恶劣的环境条件下，例如：工业环境，潮湿、多沙或粉尘地区，简易的户外变电站。

SIEMMENS西门子所有型号开关柜用于电气及机械连接的绝缘套管均焊接在气室上，不采用任何形式密封圈或塑料密封器件，完全保证了整个气室的气密性。温度补偿功能的压力指示装置，完全不受环境气候影响。采用单刀头三位置负荷开关，从机械原理上杜绝了负荷开关在合闸状态下同时操作接地的可能。开关柜控制面板上的负荷开关操作孔具有拨动选择装置,以选择正确的操作需要，且可加以挂锁每个位置单独锁定，尽可能地避免了误操作。负荷开关为旋转式，磁线圈灭弧，并采用快速接地开关。产品终身免维护，使用寿命可达30年。

主要技术参数

a.额定电压：12kV、24kV

b.额定电流：630A、母线电流：1250A

c.额定短时耐受电流：20A 25kA

d.机械寿命：断路器：≥10000次，负荷开关：≥5000次，接地开关、隔离开关≥3000次

e.年漏气率：≤0.01%

f.内部故障试验：1s（电缆室、气箱室）

g.额定转移电流：1750A

h.气箱的防护等级：IP67

i.使用环境：适合高海拔4000米，低温地区到-45度

SIEMENS系列开关柜具有接通、断开和接地功能的三工位负荷开关，都有结构简单、价格便宜的特点。只是负荷开关不能断开短路电流。西门子负荷开关+熔断器组合电器是由负荷开关柜来承担过载电流(此过载电流对 SF6 负荷开关来说仍在负荷开关额定开断电流的范围以内)和正常工作电流的关合和开断，并且还要求承担"转移电流"的开断。

（3） 、SIEMENS系列开关柜产品一、二次设备标准化融合技术升级

按照模块标准化设计要求，优化施工工艺标准以及整体解决方案。

经过改装后分上中下 三部分：

上部    加装 远程通信终端控制器 充分利用原箱体的剩余空间

中间     是分合闸操作机构，要加装电操控制器，实现有电动机的驱动代替手动分合闸操作。完成能够用按钮实现电动操作。电机操作靠DC24V电源带动链条或齿轮正反向转动完成分合闸动作。如果采用不带齿轮传动离合器的电动操作时，人工操作时会比没有加装电操前费力。

下部     在电缆间隔里加装电流互感器，用于测量电缆线路上的负荷，然后把每一回路的遥控线，遥信线、遥测线按照图纸设计分别接入电动控制器的相应接点。

按照测控点的先后顺序检查每一段的线路是否连接正确。

这样就形成上中下的模块化布局，结构紧凑节约了空间，使布线更加方便。

SIEMEN西门子系统开关柜经过自动化技术改造后，发生了脱胎换骨的变化。在整个改造施工中要严格按照设计工艺标准进行施工，每完成一项任务都要经过测试软件的检验，把发现的问题及早解决。利用西门子成熟的产品平台进行系统增值开发，提供面向未来的开关柜自动化、远程驱动技术、工业现场软件及服务。我们的原则是尽可能利用西门子标准化组件，并以工业特定解决方案提供补充用户的多样需求，以满足各行各业客户的特定需求。