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如火如荼的展開，電機作為國民經濟和工業的基礎設備，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與方案論證。

黃先鋒

電機行業的發展趨勢如何？

      全球電機行業的技術發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展和應用，中小型電機應用領域日益廣泛。為實現優質、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。國際上ABB、西門子、三菱等都已從電機制造企業發展為國際知名的電機及控制系統生產企業，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勢和競爭優勢，占據較大的市場份額。我國電機制造企業已經開始關注電機控制技術，但要實現電機系統參數優化匹配及其控制一體化，還需付出巨大的努力。

2 電機及系統的綠色節能

      電機及系統效率的提升已成為節能潛力最有前景的發展方向之一。國際上各國政府和組織紛紛研究不同應用領域、不同工業部門的各種各樣電機系統的節能方案，制定節能導則、標準、法規，并開發相關綠色節能產品，如：國際電工委員會（IEC）統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等電機系統節能平臺，以及歐盟生態設計計劃等。我國正在積極推動和扶持高效電機及電機系統節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、電機系統節能控制系統、電機系統綠色節能技術等正成為發展趨勢。

3 電機及控制系統的專用化

      為了獲得更好的負載匹配特性，使電機及控制系統實現高效運行，國外已開發出各種專業電機及控制系統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，研發與不同負載匹配的各種專業電機及系統，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質材料，優化設計原則，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已集成了診斷、保護、控制、通訊等功能，可實現電機系統的自我診斷、自我保護、自我調速、遠程控制等。隨著我國裝備制造業向高、精、尖方向發展及工業化、信息化兩化融合，電機系統智能化發展成為必然趨勢。

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、環境接口等實行模塊化設計，可提升電機系統的快速響應能力，目前已成為國際上電機及系統技術的發展趨勢。

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，國內企業還需加快研究降低電機系統噪聲的設計、制造技術。

      電機系統發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展，其發展趨勢還將被賦予新的內容。

我國電機行業的制造水平如何，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，在節能環保等戰略性新興產業中占有重要地位。我國是世界最大的電機生產、出口國，作為節能減排的重要舉措，各國都大力推廣和使用高效節能電機，我國也相繼推出了“高效電機節能補貼”、“全國電機能效提升計劃”等政策助推電機能效水平提升，預計僅工業用高效、超高效電機市場規模將超過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，行業內少有具有國際競爭力的骨干企業，缺乏國際知名品牌，導致在高端產品的研發和制造領域缺乏市場競爭力。

      為此，電機行業急需開展集智能制造關鍵技術與裝備研發、關鍵工藝模型研究，以及信息化管理系統研究為一體的智能化運營綜合平臺建設，并以此引導行業開展智能制造、綠色制造工程建設，加快發展轉型，提升我國的電機制造業整體水平及國際競爭力。

      智能制造，是對整個制造業價值鏈的智能化和創新，是信息化與工業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。智能制造包括開發智能產品；應用智能裝備；打造智能工廠；實行智能研發；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。智能制造發展需經歷自動化、信息化、互聯化、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節的不斷成熟。

      綠色制造，又被稱作環境意識制造，是指企業在考慮資源效益的同時又要兼顧其對環境影響的程度。在工業輸出產品的過程中，包括從設計、制造、包裝、運輸整個產品的生命周期之中，企業要將其對環境的負作用降到最小，且要保證最高的資源有效率，從而使得企業的社會效益和經濟效益協調優化。

      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、綠色化是發展趨勢，具體包括：通過研發電機數字化設計系統，搭建電機生命過程管理與生產管理統一應用平臺，建立電機標準研發數據庫，對現有硬件系統進行智能化改造和制造工藝系統優化升級，結合數字化產品質量和性能檢測系統，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的影響怎么樣？

      雖然電機制造相對其他行業比較落后，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。而年輕人對傳統體力勞動缺乏興趣，對傳統技術學習熱情不高，長此以往，電機行業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，專科以上入學率超過70%；而2005年到2017年專科以上的畢業生保守估計有5000~6000萬；算上1995~2005年和以前的畢業生，數字非常龐大，因此我們的工人整體素質已經發生了變化，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，對于傳統的作業方式和工藝，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，發展智能制造對電機廠是非常必要的，為了企業發展，企業一定要未雨綢繆，提前布局智能制造。

電機行業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開發的設備很少，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，開發適合電機行業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專用設備和信息化管理系統，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，導致電機制造企業都是被動地為下游的風機、泵、壓縮機等企業配套，在電機系統節能改造過程中，缺少話語權。而且在高端智能加工中心和關節機器人用高端伺服電機和驅動系統領域，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節能、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展。節能和新能源及交通領域的進步將有利于節能減排，實現綠色發展；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個性化、定制化、專用化生產的能力，未來可以滿足不同行業客戶的個性需求，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方案，未來該模式可以復制到電機行業的大部分生產制造企業和電機設備制造企業，促進電機制造產業升級，提高生產效率。

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