本文为“2017年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2017年度，为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程，全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等，分享建设过程中的经验，供广大制造业行业企业学习供鉴。
一、企业简介
南京南瑞继保电气有限公司总部位于南京江宁开发区，员工人数有2300多人，主要从事电力保护控制、智能电力装备、工业控制系统的研发和产业化，是国家能源局“国家能源电力控制保护技术研发(实验)中心”依托单位，国内电力保护控制领域最大的科研和产业化基地，全球五大继电保护设备供应企业之一。公司高压继电保护、直流输电控制保护等产品在国内市场占有率超过40%，海外已覆盖90多个国家和地区，成功实施了城市综合能源互联网、工业和园区能源管控系统、城市综合管廊集中监控、轨道交通监控系统等项目。
图1南京南瑞继保电气有限公司
二、企业两化融合暨智能制造应用总体现状
南瑞继保在业内率先上线SAP、MES、WMS、MIS等信息系统，并结合上述信息系统功能，广泛应用自动化生产、测试、物流设备，向数字化、智能化、网络化、一体化制造模式探索；侧重于人机互动、智能生产物流、智能服务，管理产品从产品设计、生产规划、生产工程、生产实施直至技术服务的全生命周期。近年来，公司先后承担了工信部强基工程项目，获得江苏省示范智能车间认定，被列入南京市首批智能工厂建设计划。
三、参评两化融合暨智能制造项目详细情况介绍
1、项目背景介绍
由于项目实施单位特点为多类型、小批量的生产测试，生产过程涉及板卡外接端子的多样性、装置配置的多样性、测试项目的多样性，导致板卡及装置的功能测试需要人工手动测试，工作强度大，效率低，另外测试过程状态的监控、测试结果的输出、测试数据的存储以及质量追溯等问题也亟待解决。
2、项目目标与实施原则
基于南瑞继保的现状分析以及功能测试的需求汇总，主要目标如下：
1）实现机器换人，通过引进工业机器人，将人员从简单重复的劳动中解放出来。
2）精益生产原则：通过机器人搬运和轨道载具周转实现单件流，考虑需求节拍和实际节拍间匹配，设计4个工作站并行测试，消除中间等待。
3）质量为先原则：为保证产品一致性，产品试验环节无人化，全部由工作站自动完成，避免人为错漏检测实验。
4）系统嵌入式设计：在设计系统时考虑嵌入生产流水线，将生产环节和测试环节有机结合，实现单件流，提升生产效率，降低在制品库存。
5）测试方式柔性化设计：项目实施单位属于离散型生产模式，因此测试模式设计需兼容多品种，以确保系统的适用范围最大化。
6）过程数据需实时监控，测试结果可追溯，便于后续的质量统计与分析。
因此在测试系统的开发上，结合项目实施单位特点以及测试环节的管理要求，设计完成了一套符合自身生产测试模式的智能测试系统。在整体项目的实施过程中，从调研，设计方案，系统配置，系统联调，系统培训，系统优化，正式上线每一步都稳扎稳打，步步推进。
3、项目实施与应用情况详细介绍
智能测试系统重点实现测试的柔性化，主要从以下几个子系统实现系统架构：主要由SmartTester测试系统、上位机系统、机器人系统、视觉系统以及PLC系统组成，通过各子系统与上位机系统通讯，实现整体系统的顺畅工作。
图2智能测试系统架构图
主要功能如下：
1）板卡及单装置在线测试
较传统的电力设备制造模式，智能测试系统将板卡及装置的生产、测试两环节有机融合，形成单件流，消除在制品库存及周转等待时间，有效缩短了产品周期。
图3板卡及单装置智能测试系统实物图
2）上下料自动化
通过视觉系统配合机器人系统，精准定位，实现机器人自动抓取产品至测试载具上，完成待测产品的自动上料；产品测试完毕后，根据输出结果，机器人将产品放置在指定位置，完成产品的自动下料过程。
产品上下料的自动化，避免了由于人工取放可能引起静电击穿元器件的风险，同时减少了人员工作强度，提高了转运效率，杜绝了由于搬运可能造成的碰伤、砸伤的隐患。
图4机器人自动上下料
3）测试自动化和柔性化
测试过程自动化：以产品二维码为信息传递的唯一标准，视觉系统拍摄产品的二维码，通过上位机解析出关键信息，通过TCP/IP以及485通讯协议传输给SmartTester测试系统，测试系统自动识别产品型号及电压等级，自动调用对应的测试程序，实现自动测试，杜绝了误调试和漏调试的风险，提高了调试稳定性和产品质量。
测试过程柔性化：针对电力系统产品多类型、小批量的特点，对该系统的测试站进行了柔性化设计，兼容多种型号产品，通过解析产品二维码，PLC系统根据解析结果自动选择测试模块以及测试模块上的把座投退，省去了人工识别测试把座的工作；同时测试系统的测试站设置也十分灵活，可根据产品节拍及产品种类的变化，增减测试站的数量，便于后期的维护和扩建。
4）测试过程数据实时化
通过光电感应开关，有效记录测试过程中各节点的状态，设备的效能以及订单的完成情况等测试全过程信息，通过系统可以实时取得整个生产测试状态等相关数据，随时随地掌握生产进度以及设备运行情况。
图5智能测试系统电子看板
5）测试结果可追溯
对产品进行逐项功能性检测后，保存测试结果，形成产品的测试报告，通过无线路由器上传至服务器进行储存；测试数据可通过产品型号、条码信息、测试时间、测试工号及测试结果等多维度进行统计和查询，为后续质量的分析和追溯提供了准确的数据基础。
图6测试结果信息组网方式
3、效益分析
1）智能化测试，解决了测试环节依赖人工的情况，杜绝了因人为造成的漏调，错调，静电击穿元器件等质量隐患，用较少的人员实现更大的工作量，既保证了产品质量，也降低了人工成本。
2）柔性化智能测试，解决了电力系统多品种，小批量生产模式给产品测试带来的瓶颈，能更快地响应需求，整体生产效率提升了33%。
3）智能测试系统与生产流水线对接，解决了行业内产品生产和测试两环节独立存在的问题，消除在制品库存，降低了运营成本。完善的质量追溯功能和报表数据统计功能，解决了目前行业存在的追溯困难。
四、企业智能制造的未来发展规划
第一阶段：建立智能工厂标准，突破核心基础设施的建设，实现关键制造装备、生产线和生产车间的数字化和智能化。
第二阶段：完成智能设备、智能生产线、智能车间的互联，建成以智能制造装备为基础的数字化工厂。
第三阶段：通过信息技术与制造的深度融合，建成真正意义上的智能工厂。
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