从2015年起，吴忠仪表新建的中国自动化（吴忠）产业园区以工业4.0和智能制造为目标，以“中国制造2025”为标准，全面打造数字化加工、数字化装配、数字化物流和数字化检测，以及通过仿真虚拟制造结合实体制造，彻底革新现有制造模式，实现自动化、信息化、网络化和智能化的智能制造。

而今两年过去了，借着吴忠仪表召开2017控制阀智能制造研讨会之际，笔者探访全新入驻的吴忠仪表中国自动化（吴忠）产业园，向大家揭晓吴忠仪表控制阀智能制造“工业4.0”之路。

数字化工厂概况 

CAD 和 PDM系统的应用、ERP等相关的信息系统在目前的不少制造工厂已相当普及，吴忠仪表通过“如何制造→工艺设计”这一关键环节，实现了“数字化工厂”技术与系统，紧承着虚拟样机（VP）和虚拟制造（VM）的数字化辅助工程，提供了一个制造工艺信息平台，能够对整个制造过程进行设计规划，模拟仿真和治理，并将制造信息及时地与相关部门、供应商共享，从而实现虚拟制造和并行工程，保障生产的顺利进行。

“数字化工厂”规划系统通过统一的云数据平台，通过具体的规划设计和验证预见所有的制造任务，在提高质量的同时减少设计时间，加速产品开发周期，消除浪费，减少为了完成某项任务所需的资源数目等，实现主机厂内部、生产线供给商、工装夹具供给商等的并行工程。

吴忠仪表的数字化工厂包括产品开发数字化、生产准备数字化、制造数字化、管理数字化、营销数字化，除了要对产品开发过程进行建模与仿真外，还要根据产品的变化对生产系统的重组和运行进行仿真，使生产系统在投入运行前就了解系统的使用性能，分析其可靠性、经济性、质量、工期等，为生产过程优化和网络制造提供支持。

吴忠仪表数字化智能工厂系统架构涵盖了从管理决策指令、到制造业务指令、以及执行控制指令三部分，总共包括五个层面：决策层、应用层、传输层、感知层和设备层，涵盖了从企业管理、项目管理、客户管理、产品生产流程管理、制造加工管理、组装测试到出厂验货各个环节。

智能选型 

吴忠仪表抛弃过去的繁琐漫长的人工选型，转换到智能选型，使得从用户需求到产品需求高效准确转化。采用全新的控制阀智能选型系统，面向流程工业自动控制系统对控制阀产品的多种需求，采用ISO/IEC国际标准计算方法，实现快捷、精准选型。

产品具有多样性和通用性，选型包含调节阀、球阀、蝶阀和偏心旋转阀等类别，且支持多家供应商产品，同时拥有3000多万组知识记录，包括产品、标准、装置、材料、选型规则以及889中常用化工流体物性库等，支持特殊工况、不同阀芯、不同流体状态下的高端阀门高标准高精度选型计算，并可利用B/S网络架构，实现可跨地域实时选型。

控制阀智能选型系统，运用先进的图像识别技术进行用户需求快速导入，采用统一标准的选型规则进行批量选型，达到快捷、精准、优质的选型结果。所有计算遵循国际IEC控制阀最新计算标准，结合流体动力学，形成一套独有的控制阀计算理论。集成专业可视化计算软件LABVIEW，实现算法的快速生成与调用。算法透明化，便于第三方机构进行认证和评测。

还可自动扫描识别，采用泰比（ABBYY）FlexiCapture数据采集和文件处理解决方案，取代手动和昂贵的数据输入，为智能选型提供全方位的智能和准确的数据提取（ICR）。

也可进行一键选型，在工况条件（最少5个参数）输入完成后，一键点击智能选型，系统自动完成计算和选型，选型结果包括阀门、配用执行机构、配用附件以及数据表等。

 

数字化车间 

作为工信部评定为智能制造试点示范企业，吴忠仪表公司率先全面建成智能控制阀数字化工厂，工厂内部采用国际领先的三维可视化管理系统，实现了人、机、数据互联互通，形成虚拟与现实生产的实时互动。作为生产制造的总览，可以了解各个项目工序的阶段。数字化的实现，以质量成本和效率效益为中心，以数据为基础，涵盖产品数据全生命周期管理、数字制造过程管理、产品全生命周期质量管理、产品全生命周期财务管理和个性化定制与服务五个方面。使得吴忠仪表能实现对接个性化、管理精益化、产品设计和制造一体化、检测数字化、生产过程管理智能化、物流智能化和运维网络化。 

■ 产品设计

吴忠仪表构建了基于项目的三维设计、分析、验证、工艺、制造、检测、装配、服务一体化数字解决方案。包括基于三维的产品设计、基于三维的工艺设计、分析应用、全生命周期质量管理，作业指导、装配工艺、质量检测、制造执行、和数字化管理服务。同时，建设先进、大规模的控制阀行业数字化实验中心为企业科技研发提供坚实保障。

在产品的设计上，包括三维设计、流体分析仿真验证、三维工艺及装配等三个方面均可实现数字化。

■ 智能制造

厂区许多设备都配有电脑显示器。这台数字化制造信息服务终端，会把每个工人、每台机床每天需完成的工作量、制造工艺流程、所需材料等加以精细化分解，相当于一份详尽的菜谱。打开电脑，当天的工作一清二楚，工人只需按照要求认真操作即可。”

吴忠仪表现有的加工生产线包括：

1）自动化加工线、加工中心、柔性生产线及加工岛

2）满足中小口径阀门喷涂需要,基于PLC控制的悬挂输送喷涂产线

3）满足大口径阀门喷涂需要,基于PLC控制的导链喷涂产线

数字化装配工位、数字化压力测试装备、数字化调校装备；

而将高级计划排程与仿真系统应用于生产计划管理，通过ERP+APS+生产过程仿真+MES，实现了单件小批个性化定制生产作业分钟级调度。MES机加工对高级排程输出结果的执行过程进行跟踪、监控、管理和反馈。MES装配通过可视化三维装配工艺+工位看板+组装工作台，实现基于订单的组装工位数字化管理；通过数字化耐压检测设备的研制和使用，首次在控制阀行业实现了检测的数字化；通过基于RFID识别技术的悬挂输送系统，按照智能控制阀组装工艺，实现了单件小批定制化产品的产线化组装。

■ 智能仓储

吴忠仪表将原有智能立体仓库升级为高参数立体仓库，建立自动化配餐线和激光引导AGV，对仓储配送实施更有效率的监控、协调和配送。

实现物流自动化，以总装倒拉为原则，通过装配日作业计划拉动配餐，配餐拉动物流，物流拉动库房，实现总装+配餐+物流+仓储的联动作业模式。

■ 数字化检验

吴忠仪表新工厂建立从小流量到大流量高压力一体的流量检测试验台，可以满足目前各参数的控制阀检测需求。通过数字化检测设备的应用，建立制造过程工位自检+过程抽检+关键送检的三位一体检验体系。

1）零件尺寸检测规划

工艺部对零部件尺寸的检验标准进行规划。包括检测部位、尺寸要求、检测工具、检测方法等。

在生产过程中进行抽检：

● 专业质检人员对不同区域零部件进行的质量抽检；

● 数据的采集能力（标记条码、条码信息、图形图像、扫描件、文本）。

● 由计算机、扫描仪、条码采集器、标签打印机、数码相机、无线通讯、电池组、工具柜组成的“质量检测移动办公桌”。

● 移动检车站安装的应用软件包括：采购物资进厂检验、流配送过程管理、产品质量过程控制、装配工位信息服务、产品交付过程管理。

针对不同阀门，对关键尺寸送检：

● 提高对关键尺寸管控的水平。测量数据与MES集成。

● 配备温度线性补偿系统，实现对设备3轴、工件的温度自动补偿。

● 测量系统分辨率≤0.1μm，重复精度≤0.5μm。

工人对一件阀门零件进行测量，数据被收录后，显示器上会实时显示其测量结果。按照要求，如果检测3次后数据达标，电脑会自动显示该产品可以进入下一个生产程序，否则，将会阻止其过关。吴忠仪表创设的信息化产品自检程序相当智能。

2）数字化压力实验机

通过定制化开发控制阀整机压力实验系统与MES的集成应用，实现了耐压及泄漏测试数据自动上传和结论判定，以及整机压力实验报告的在线生成和交付。

过程跟踪与质量追溯 

吴忠仪表采用二维码和射频技术，生产物资从原材料、半成品、到成品整个过程中实现一物一码、一序 一标，实现产品质量的追溯。

 

运维网络化 

吴忠仪表新工厂在工厂运行和维护上实现了网络化，包括了个人工作区、领导驾驶舱、设备档案管理、点巡检作业管理、检修作业管理、票证管理、大检修项目管理、单据审批、综合查询、统计分析、隐患整改、系统管理以及手机APP13个功能模块、100多项业务功能，可实现用户企业各类设备的跨地域、流程化、动态化管理，具有很好的功能移植性和较广泛的适应性。

系统中丰富且多元化的查询功能，实现了系统基础数据和业务数据的实时查询与正反向追溯。实现了多种数据信息的图表化统计，有助于管理层的决策分析。

以设备故障申报（全员申报）和检修计划为源头，动态管理设备故障的处理过程、解决方法和节点进度等信息，做到数据流程有控制、业务节点有记录、维修进度有跟踪，有助于加快设备问题的解决。并且，通过日积月累，可逐步建立设备故障处理知识库，以便共享、借鉴。

阀门点巡检标准和预案，并将每种预案关联到相应的阀门上，实现了点巡检任务生成、计划调控、作业派工、数据采集和统计分析等业务的信息化管理。

而个人工作区：用于呈现与登录用户相关的所有待办业务。通过利用较具前瞻性的手机APP技术，开发了手机版设备管管理软件，将一些关键性业务功能纳入手机终端供用户名使用，既方便了用户，又缩短了业务处理时间。

未来展望 

据吴忠仪表信息化主管郭伟介绍，未来吴忠仪表将拓展拍照选型、远程监控与诊断功能以及帮客户实现备品备件“零”库存。

■ 拍照选型

第一步是基于吴忠仪表文字自动扫描识别系统，提取来自用户手机照片等文件的数据，并将数据导出至智能选型系统，解决数据录入问题；第二步是通过吴忠仪表智能选型系统最终实现一键选型的功能，大幅度提升选型效率。

在选型后输出轻量三维模型，支持用户三维配管等服务。

■ 远程监测与诊断

与北京化工大学合作，依托其动设备监测诊断平台，开发调节阀远程监测与诊断模块。

科学的维护方案：参考设备性能参数及其运行数据，结合企业生产情况。

通过DCS，以只读的形式，获取设备参数与运行数据。不干涉原有的控制系统，不影响生产安全的前提下，获取设备运行据。

基于工业互联网，以装置、单元为组织结构，对主要设备进行实时的状态监测，分别以平面流程图与三维布局图的形式，实现全装置的可视化呈现，并且对该组织结构内的所有控制阀及其它设备进行系统性分析

■ 备品备件“零”库存

提高设备维修效率，降低故障设备给生产带来的损失，其关键点是解决备品备件的供应问题。为实现用户“零”库存，保障用户装置长周期、稳定运行为目标，与用户共建控制阀产品运行数据库，建设运营服务中心，以及为用户建设控制阀储备库。

后记 

据悉，吴忠仪表数字化工厂离不开背后团队的支持，先后建立国家级企业技术中心、国家工程研究中心、博士后科研工作站、宁夏自动化仪表院士工作站、宁夏煤化工控制阀工程研究中心和宁夏重大装备关键调节阀研发创新团队等创新平台和创新载体。先后开发了控制阀新产品60多项，其中有24项被评为国家级重点新产品。先后获得国家科技进步二等奖1项和自治区科技进步奖7项，取得200多项发明专利和实用新型专利。2015年7月，公司在美国洛杉矶成立研发中心，通过联合攻关，在我国重大装备国产化替代项目中实现了重大突破。