2013年，德國人第一次提出了“工業(yè)4.0”的概念，即“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，美國叫“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質(zhì)內容是一致的，都指向一個(gè)核心，就是智能制造。

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　　智能制造被譽(yù)為二十一世紀的工業(yè)革命，已成為全球先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的突出趨勢。智能制造技術(shù)是在現代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的基礎上，通過(guò)智能化的感知、人機交互、決策和執行技術(shù)，實(shí)現設計過(guò)程、制造過(guò)程、應用過(guò)程和制造裝備智能化，是信息技術(shù)、智能技術(shù)與裝備制造技術(shù)的深度融合與集成。

　　作者認為智能制造具體體現在四個(gè)方面：生產(chǎn)智能化、產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)服務(wù)化、大數據及云計算。

　　智能制造時(shí)代的來(lái)臨，層出不窮的新技術(shù)已開(kāi)始應用于無(wú)人駕駛、智能手機等，日新月異的高科技正在滲透進(jìn)我們生活的方方面面。從制造有形商品，到提供無(wú)形價(jià)值，傳統的制造業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)大的變局，迫切需要一場(chǎng)史無(wú)前例的產(chǎn)業(yè)“升級”。

　　對于離心泵行業(yè)來(lái)說(shuō)，既是機遇又是挑戰，且隨之而來(lái)的可能是國際、國內離心泵企業(yè)的重新大洗牌。為了在這場(chǎng)變局中生存，各大公司紛紛進(jìn)行布局，搶灘制高點(diǎn)。能否應對如此迅速的升級換代，將成為未來(lái)企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

　　本文將以技術(shù)人員的視角，通過(guò)國內外一些公司在智能制造方面的成功經(jīng)驗或嘗試，探討國內離心泵行業(yè)如何實(shí)現從傳統制造到智能制造的華麗轉變。

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　　1 生產(chǎn)智能化

　　當你走進(jìn)工廠(chǎng)，除了機床的轟鳴聲和機器人精準的移動(dòng)之外，幾乎看不到一名工人，整片作業(yè)區域幾無(wú)照明，這便是 “黑燈工廠(chǎng)”?！昂跓艄S(chǎng)”是“Dark Factory”的直譯，即智慧工廠(chǎng)，因為無(wú)需人工操作，所以可以關(guān)燈運行。而智慧工廠(chǎng)的建立，離不開(kāi)大量工業(yè)自動(dòng)化設備。

　　2015年，網(wǎng)上曾流傳過(guò)一段關(guān)于德國工業(yè)4.0的最佳示范單位 - 西門(mén)子公司“未來(lái)工廠(chǎng)”的視頻(及相應的文章)，我想所有看過(guò)這段視頻的人都會(huì )非常震撼：在這家工廠(chǎng)，生產(chǎn)設備和電腦可以自主處理75%的工序，只有剩余1/4的工作需要人工完成。自建成以來(lái)，工廠(chǎng)的生產(chǎn)面積沒(méi)有擴張，員工數量也幾乎未變，產(chǎn)能卻提升了8倍，平均1秒即可生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品。同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達99.9985%，全球沒(méi)有任何一家同類(lèi)工廠(chǎng)可以匹敵。

　　這家明星工廠(chǎng)的閃光之處在于“機器控制機器的生產(chǎn)”，也就是端到端的數字化，這正是未來(lái)制造所要達到的目標。而數字化帶來(lái)的產(chǎn)品之間以及產(chǎn)品與機器設備之間的互聯(lián)互通使得生產(chǎn)路徑不斷優(yōu)化，不斷提升生產(chǎn)效率。

　　隨著(zhù)全球制造業(yè)智能化轉型浪潮的推進(jìn)，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的大背景下，目前，類(lèi)似的智慧車(chē)間、智慧工廠(chǎng)在我國也如雨后春筍般出現。從2015年到2017年，我國共有206個(gè)項目入選工信部智能制造試點(diǎn)示范名單。初步統計，試點(diǎn)示范項目智能化改造后，生產(chǎn)效率平均提升30 % 以上，運營(yíng)成本平均降低20 % 左右;有19家試點(diǎn)示范企業(yè)實(shí)現了對105家相關(guān)企業(yè)的復制推廣。

　　以海爾冰箱沈陽(yáng)互聯(lián)工廠(chǎng)為例，該工廠(chǎng)是行業(yè)內第一個(gè)數字化互聯(lián)工廠(chǎng)，其重要特點(diǎn)就是能夠實(shí)現高度的柔性，滿(mǎn)足個(gè)性化定制的需求。在整個(gè)互聯(lián)工廠(chǎng)的發(fā)展過(guò)程中，工廠(chǎng)已經(jīng)過(guò)標準化、模塊化、自動(dòng)化三大路徑，目前正在數字化快速發(fā)展?；ヂ?lián)工廠(chǎng)按工藝布局轉變?yōu)榘茨K布局，每個(gè)模塊都是一條生產(chǎn)線(xiàn)，可以單獨進(jìn)行生產(chǎn)，并以并聯(lián)的形式快速完成一臺冰箱的生產(chǎn)。

　　智慧工廠(chǎng)的顯著(zhù)特點(diǎn)是：滿(mǎn)足不同消費者的不同需求，實(shí)現多品種、小批量、定制生產(chǎn)。雖然人們對于“智慧工廠(chǎng)”的理解各不相同，但其離不開(kāi)以下幾個(gè)具體特征：

　　(1) 設備間信息互聯(lián)。(2) 具備自學(xué)能力，自動(dòng)判斷、優(yōu)化生產(chǎn)流程等。(3) 滿(mǎn)足個(gè)性化定制、柔性化生產(chǎn)需求，并結合精益生產(chǎn)理念，有效縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，大幅度降低生產(chǎn)成本。(4) 配套智能物流倉儲系統，實(shí)現出入庫管理的高效性。(5) 注重環(huán)境友好，實(shí)現綠色制造。(6) 可以實(shí)現實(shí)時(shí)洞察。

　　僅有自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和工業(yè)機器人的工廠(chǎng)不能稱(chēng)為智能工廠(chǎng)。智能工廠(chǎng)不僅生產(chǎn)過(guò)程應實(shí)現自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，而且在產(chǎn)品檢測、質(zhì)量檢驗和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節也應當與生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現閉環(huán)集成。一個(gè)工廠(chǎng)的多個(gè)車(chē)間之間也要實(shí)現信息共享、準時(shí)配送和協(xié)同作業(yè)。

　　除了普通的民用以外，離心泵行業(yè)、特別是石油化工用API流程泵屬于典型的多品種、小批量、定制生產(chǎn)的產(chǎn)品。要做到生產(chǎn)的智能化，首先產(chǎn)品(設計)必須滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：

　　(1) 標準化設計。除了市場(chǎng)上可以采購到的通用的標準件以外(如緊固件、法蘭及密封件等)，還有不少零件在各種離心泵上都會(huì )用到(如葉輪/殼體耐磨環(huán))，對于這類(lèi)零件，可以進(jìn)行標準化設計。

　　(2) 模塊化設計。模塊化設計通常以功能區分、部件的型式出現。針對某一特定的市場(chǎng)需求，可以像搭積木一樣，將標準化設計的零件、模塊化設計的部件與專(zhuān)業(yè)設計生產(chǎn)的零件進(jìn)行快速的拼接即可。模塊化設計是綠色設計方法之一，可以同時(shí)滿(mǎn)足產(chǎn)品的功能和環(huán)境屬性。國外很多離心泵制造商甚至在水力設計方面也做到了模塊化設計，如德國KSB公司的OMEGA泵，同一種泵殼可配兩種不同水力的葉輪，從而滿(mǎn)足不同工況性能的要求。

　　(3) 參數化設計。除對泵性能具有重大影響的水力零部件以外，其它零件幾乎都可以進(jìn)行參數化設計。只要改變其中一個(gè)或幾個(gè)參數，就會(huì )快速自動(dòng)生成一只新的零件。

　　(4) 設計流程的標準化。從水力設計開(kāi)始，到結構設計(含外觀(guān)設計)、CFD分析、應力和疲勞分析、強度校核、抗震分析以及臨界轉速分析等，做到設計流程的標準化。

　　智慧工廠(chǎng)的建立，不僅可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、滿(mǎn)足快速交貨要求，而且還可以確保穩定的產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本，使企業(yè)變得“小而精”、具有更強的競爭力。這一點(diǎn)，幾乎對于所有泵制造廠(chǎng)都適用。

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　　2 產(chǎn)品智能化

　　產(chǎn)品智能化就是將產(chǎn)品作為一個(gè)數據采集端，不斷地采集用戶(hù)的數據并上傳到云端，方便用戶(hù)進(jìn)行管理。

　　美國水力協(xié)會(huì )和美國石油協(xié)會(huì )分別適時(shí)在A(yíng)NSI/HI 9.6.9 -2014 "Rotary Pumps - Guideline for Condition Monitoring"(原為ANSI/HI 9.6.5 - 2000)、API670 "Machinery Protection Systems" 最新版本中介紹了無(wú)線(xiàn)數據傳輸技術(shù)的創(chuàng )新。

　　要想實(shí)現產(chǎn)品的智能化，需要使用多種傳感器對產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)的監測，在發(fā)生不可逆的故障或停機之前得到較準確的診斷，及早發(fā)現問(wèn)題并予以糾正。離心泵可以進(jìn)行以下監測：

　　(1) 溫度及溫差。特別是軸承和密封腔的溫度。主要涉及軸承、密封腔、潤滑油、冷卻水及泵進(jìn)/出口介質(zhì)的溫度;還涉及到泵殼體上/下溫差。通過(guò)對泵進(jìn)/出口介質(zhì)溫度的監測，有助于預測汽蝕的發(fā)生;通過(guò)對泵殼體上/下溫差的監測，判斷是否進(jìn)行了充分的暖泵。

　　(2) 壓力及壓差。主要包括泵進(jìn)/出口的壓力、冷卻水及潤滑油的壓力、機械密封系統壓力;還包括過(guò)濾器前后的壓差。

　　(3) 流量?？梢灶A測泵殼體/葉輪耐磨環(huán)更換時(shí)間及開(kāi)式葉輪間隙調整時(shí)間;通過(guò)流量監測還可以確定泵出口再循環(huán)系統的狀態(tài)。

　　(4) 轉速。主要用于變速運行的離心泵，以觀(guān)察其對泵性能的影響。

　　(5) 應變。預測動(dòng)/靜零部件之間是否會(huì )發(fā)生摩擦、泵殼體的腐蝕及現場(chǎng)管路支撐問(wèn)題;另外，還可以監測離心泵軸向力的變化。

　　(6) 液位。包括供液箱的液位、潤滑油箱的液位及密封系統緩沖/隔離罐的液位。通過(guò)對供液箱液位的監測，可以預測泵汽蝕的發(fā)生。

　　(7) 泄漏。主要用于預測密封故障或壓力邊界的失效。壓力積聚是監測泄漏的一種方式。通過(guò)一個(gè)雙重無(wú)壓密封裝置內側密封泄漏檢測到密封儲罐隔離液壓力的變化。這是通過(guò)將儲液罐排氣口關(guān)閉至少10分鐘、而注意到壓力的增加來(lái)完成的。另一種監測泄漏的方式是注意到隔離液流量的變化。

　　通過(guò)一個(gè)雙重無(wú)壓密封裝置內側密封泄漏檢測到從密封到排氣系統或收集系統的氣/液體流量的變化。通過(guò)一個(gè)雙重有壓密封裝置內側密封泄漏檢測到從循環(huán)系統和儲液罐的隔離液位的變化。

　　(8) 振動(dòng)。引起離心泵振動(dòng)的原因很多，包括泵本體設計原因和外部條件因素兩大類(lèi)。而泵本體設計引起的振動(dòng)主要體現在兩個(gè)方面，機械引起的振動(dòng)和水力引起的振動(dòng)。

　　機械引起的振動(dòng)主要由轉子部件不平衡、軸發(fā)生彎曲或變形、動(dòng)/靜零部件發(fā)生摩擦、軸承發(fā)生磨損、泵接近臨界轉速運行、零部件松動(dòng)或損壞等原因所引起;水力引起的振動(dòng)主要由偏離泵的最佳效率點(diǎn)運行、泵送介質(zhì)發(fā)生汽化、葉輪葉片太靠近蝸舌(cutwater)運行、內部回流等原因所引起[2]。通過(guò)振動(dòng)監測可以檢測或診斷出泵及其系統存在的各種問(wèn)題。

　　(9) 噪音。表示泵發(fā)生了汽蝕、動(dòng)/靜零部件出現摩擦、軸承損壞或其它一些異常情況。

　　(10) 功耗。檢查泵的效率，預測發(fā)熱問(wèn)題。

　　(11) 軸向位移。主要用于可傾瓦推力軸承的離心泵，葉輪和機械密封對軸向位移非常敏感。

　　(12) 間隙。趨近式表可以記錄開(kāi)式葉輪與泵殼之間的間隙。

　　(13) 軸撓度。通過(guò)安裝于泵體上的趨近式表來(lái)測量軸撓度，以確保旋轉部件與靜止部件不會(huì )發(fā)生接觸。同時(shí)，軸撓度過(guò)大，會(huì )導致耐磨環(huán)、機械密封和軸承過(guò)早失效。

　　(14) 含水量。通過(guò)對潤滑油含水量的檢測，預測潤滑油的更換周期。

　　產(chǎn)品的智能化離不開(kāi)人工智能AI。對于傳統制造業(yè) - 離心泵行業(yè)來(lái)說(shuō)，一種最便捷快速地實(shí)現產(chǎn)品智能化的途徑是“與AI公司進(jìn)行深度合作”，對傳統制造設備賦予智能化的功能，從而實(shí)現與AI的有機融合。

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　　3 生產(chǎn)服務(wù)化

　　設備制造商通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可以實(shí)時(shí)監控設備在用戶(hù)現場(chǎng)的運行狀況，以判斷產(chǎn)品什么時(shí)候需要維修和保養。在這個(gè)階段，所有制造商都會(huì )向服務(wù)商轉型。

　　《中國制造2025》明確提出：要加快制造與服務(wù)的協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)商業(yè)模式創(chuàng )新，促進(jìn)生產(chǎn)制造向服務(wù)型制造的轉變 - 就是由單一產(chǎn)品制造向用戶(hù)提供一整套系統解決方案。在這方面，發(fā)達國家已經(jīng)走了很長(cháng)的路。

　　2010年德勤咨詢(xún)公司對全球80家領(lǐng)先制造業(yè)公司進(jìn)行了一個(gè)調查，調查結果顯示，服務(wù)收入占銷(xiāo)售收入的平均值為26%(而我國不足10%);服務(wù)凈利潤貢獻率平均值達46%。美國GE公司50% 以上的利潤來(lái)源于服務(wù)。

　　要想做到生產(chǎn)服務(wù)化，必須能為用戶(hù)提供最優(yōu)化的、全方位的解決方案。對于離心泵行業(yè)來(lái)說(shuō)，可以從以下三個(gè)方面著(zhù)手：

　　(1) 產(chǎn)品

　　由泵制造商提供完整的泵送系統，而不是將單臺泵送到現場(chǎng)然后由承包商或工廠(chǎng)人員安裝。這些系統將泵放置在預先制造的結構上，并將所有的輔助設備、管路和電氣裝配成一個(gè)完整的單元。這種“打包泵送系統”有助于最大限度地減少安裝不當的外部影響，提高泵的性能。

　　德國KSB公司在供水(泵)系統上配備了控制單元Controlmatic，根據壓力或流量的變化，自動(dòng)控制泵的啟動(dòng)或停機;在消防泵上配備了自動(dòng)消防系統EDS、DU/EU等。

　　瑞士SULZER公司可為市政廢水泵站用泵配置不同的控制器和監測設備，用以幫助泵站在整個(gè)生命周期中最大限度地降低運營(yíng)成本、并提高運行可靠性。

　　Xylem公司的Lowara智能泵系列配備內置的超高效IE5永磁電機，以實(shí)現商業(yè)建筑的供水和暖通空調應用的最佳性能。該公司為迪拜的哈利法塔采用了完全集成的系統，可以控制酒店水箱的水位，并控制流量、壓力和溫度。

　　美國FLOWSERVE公司開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò )的軟件程序 - IPS觀(guān)察平臺和Flowstar.net，可以實(shí)現：通過(guò)簡(jiǎn)化的示意圖查看性能狀態(tài);監控實(shí)時(shí)設備性能;進(jìn)行預測分析;基于事實(shí)和可證實(shí)數據的糾正措施建議;回顧設備歷史信息;管理設備更換、維修、保養、調整的時(shí)間及成本等。

　　在“打包泵送系統”方面，國內也有不少泵廠(chǎng)具有非常成熟的設計與運行經(jīng)驗，例如上海邦浦實(shí)業(yè)集團有限公司的智能供水系統等。

　　為用戶(hù)老產(chǎn)品的改造提供最優(yōu)化的解決方案。

　　以中國電建集團上海能源裝備有限公司為例，他們?yōu)椴簧倩痣姀S(chǎng)用戶(hù)提供過(guò)鍋爐給水泵節能改造整體方案。

　　案例1. 電動(dòng)給水泵變頻改造

　　在整個(gè)電動(dòng)給水泵組(前置泵+電動(dòng)機+液力偶合器+鍋爐給水泵)中，前置泵、電動(dòng)機及鍋爐給水泵的效率相對穩定，但是，由于設計規程設計余量較大以及高峰運行的需要，導致電動(dòng)給水泵組在實(shí)際運行時(shí)，偶合器的實(shí)際運行效率遠小于其設計效率。

　　變頻改造方案：普通電動(dòng)機改為變頻電機，同時(shí)偶合器改為齒輪箱。已有多項業(yè)績(jì)：大唐貴州野馬寨電廠(chǎng)3×200MW機組、山西永濟電廠(chǎng)2×330MW機組、崇信電廠(chǎng)2×660MW機組等。

　　案例2. 電泵改汽泵

　　為了減少電廠(chǎng)用電負荷，目前電改汽項目很多，將案例1中的驅動(dòng)方式改為小汽機+減速箱。小汽機采用雙軸伸，一端直接驅動(dòng)給水泵，另一端與減速箱一起驅動(dòng)前置泵。已有多項業(yè)績(jì)：華能淮陰電廠(chǎng)、山西華光電廠(chǎng)、呼和浩特金橋電廠(chǎng)等。

　　為新上項目提供符合國家最新政策、滿(mǎn)足市場(chǎng)更高要求的產(chǎn)品。

　　以上海凱士比泵有限公司電站泵為例，為滿(mǎn)足市場(chǎng)(安全可靠、高效節能)的要求，從2013年開(kāi)始投入了5000多萬(wàn)元人民幣進(jìn)行技術(shù)改造，對鍋爐給水泵整體性能進(jìn)行大幅度的提升。2015年投產(chǎn)的泰州電廠(chǎng)二次再熱發(fā)電機組目前是世界上參數最高、效率最高的機組，也是我國燃煤電廠(chǎng)技術(shù)發(fā)展水平的集中展現。

　　其中，上海凱士比泵有限公司交付的CHTD7型泵揚程達到4136米，效率達到85.2 %，跨進(jìn)國際先進(jìn)水平。2015年獲得的方家莊電廠(chǎng)供貨合同，CHTD9型鍋爐給水泵的效率達到86.8 %，處于國際領(lǐng)先水平。

　　目前，上海凱士比泵有限公司超超臨界機組三大主要用泵(鍋爐給水泵、凝結水泵和循環(huán)水泵)產(chǎn)能達到150臺，國內市場(chǎng)占有率均達到30 % 以上，而且是目前國內唯一能提供超超臨界機組三大泵的企業(yè)。

　　(2) 維護

　　傳統的維護方式多為反應式維護(設備已經(jīng)失效，進(jìn)行事故后維修)或預防性維護(通過(guò)采取適當的措施，從而防止設備發(fā)生故障)。

　　預測性維護是在產(chǎn)品出現故障、用戶(hù)要求之前派出技術(shù)服務(wù)人員對產(chǎn)品進(jìn)行維護，這是制造業(yè)所追求的終極目標。

　　在這方面，目前國內外離心泵行業(yè)也僅在少數監測項目上有所突破，如吉林宇琦泵業(yè)有限公司與國際著(zhù)名的預測性維護ITR公司合作，通過(guò)對離心泵振動(dòng)變化的監測，準確判斷出其存在的問(wèn)題或將要發(fā)生的故障，不僅為中國石化用戶(hù)解決了目前存在的現實(shí)問(wèn)題，而且為他們以后的維護工作提供了準確的解決方案。

　　為了迅速適應生產(chǎn)和高效地響應不斷變化的條件及新訂單，KSB公司開(kāi)發(fā)了適用于智能手機和平板電腦的Sonolyzer APP，可以在20秒內確定定速泵的效率(見(jiàn)圖1)。

　　它通過(guò)記錄電動(dòng)機風(fēng)扇發(fā)出的噪音，將其與用戶(hù)輸入的性能數據相匹配。然后將用戶(hù)輸入的性能數據與制造商開(kāi)發(fā)的水力數據庫相關(guān)聯(lián)，APP可以確定泵是否在部分負荷下運行，并通過(guò)優(yōu)化水力系統或驅動(dòng)設備來(lái)讓用戶(hù)知道是否存在節能空間。

　　圖1- KSB公司適用于智能手機和平板電腦的Sonolyzer APP確定定速泵的效率

　　西門(mén)子的“智能水管理”方案解決了水務(wù)行業(yè)面臨的特殊挑戰，包括檢測高成本的泄漏、高耗能泵站的成本以及強降雨期間廢水的破壞性影響。研究估計，高達40%的水通常會(huì )被泄漏掉，可以使用智能分析解決方案進(jìn)行回收，這些泄漏導致的電力成本可以降低30%[3]。

　　對于一些危險工況，例如核電站核島內設備的維護，由于設備本身或其運行環(huán)境具有放射性，同時(shí)還兼有高溫、高壓等特點(diǎn)，利用機器人進(jìn)行設備檢修或以大幅提高核電站的檢修水平或事故處理效率，降低工作人員受輻照劑量和勞動(dòng)強度，致力于開(kāi)發(fā)出適應核輻射環(huán)境、性能先進(jìn)可靠的核電站機器人一直是核工業(yè)界追求的目標。

　　在這方面，歐美日等西方發(fā)達國家都投入了大量的人力、物力進(jìn)行了核電智能機器人的研發(fā)，并且已研制出可以真正適應高輻射環(huán)境、實(shí)現遠距離操作的核電站機器人，如德國的EMSM系列、法國SRA公司的FOSAR系列等[4]。

　　但是核島泵用維護機器人還未出現，目前仍普遍采用安裝于設備上的專(zhuān)用工具對設備進(jìn)行拆裝維護，無(wú)法降低操作人員的輻照劑量。即使是這樣的拆裝工具，一套往往也高達千萬(wàn)甚至數千萬(wàn)人民幣。

　　隨著(zhù)我國核電產(chǎn)業(yè)規模及市場(chǎng)的不斷擴大，對于國內一些有實(shí)力的泵公司，建議首先可以從拆裝維護用的遙控機械臂開(kāi)始、與工業(yè)機器人公司合作，研發(fā)出適合輻射環(huán)境、降低工作人員勞動(dòng)強度及輻照、遠程控制技術(shù)的自動(dòng)化工具，作為企業(yè)利潤的一個(gè)新的增長(cháng)點(diǎn)。待具有一定的技術(shù)積累和使用經(jīng)驗以后，再開(kāi)發(fā)出融合先進(jìn)的傳感技術(shù)、視覺(jué)處理技術(shù)、驅動(dòng)技術(shù)和遠程控制技術(shù)的自動(dòng)化、智能化的核電站機器人。

　　(3) 服務(wù)

　　離心泵在很多場(chǎng)合是維持(系統)流程穩定的重要設備，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其安全可靠性進(jìn)行監控是非常必要的。

　　可以為用戶(hù)難以維護或難以訪(fǎng)問(wèn)的遠程離心泵提供智能解決方案。用戶(hù)隨時(shí)隨地可以使用智能手機、平板電腦或計算機通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。備件也可以從泵制造商的ERP系統中看到，而無(wú)需接觸ERP操作員。這樣可以大大減少流程停機時(shí)間、降低維修和運營(yíng)成本、節省能源、增加利潤。

　　對于有實(shí)力的泵公司，除了向用戶(hù)提供設備以外，還可以在設備整個(gè)生命周期內，為用戶(hù)提供操作、運行管理、維修及維護、網(wǎng)絡(luò )安全系統等全套服務(wù)。

　　采用租賃、甚至無(wú)償使用(利潤分成)的形式向用戶(hù)提供產(chǎn)品、產(chǎn)品維修及服務(wù)。

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　　4 大數據和云計算

　　對于收集到的大量運行狀態(tài)信息需要計算的支持。通過(guò)使用數據、遠程控制和分析，改變用戶(hù)的運營(yíng)方式，并幫助他們提高運營(yíng)效率。

　　如何從海量的運行狀態(tài)信息中準確地對故障做出預測或診斷?

　　案例. 壓力油潤滑推力軸承溫度偏高的原因分析

　　傳感器提供的監測信息如下：

　　(1) 軸承溫度偏高;(2) 冷卻水和潤滑油壓力正常;(3) 冷卻水和潤滑油溫度正常;(4) 泵殼體應變正常;(5) 軸向力應變正常;(6) 潤滑油含水量正常;(7) 機械密封開(kāi)始出現泄漏;(8) 軸承座振動(dòng)超標，振動(dòng)頻率以1倍頻為主。

　　由上述信息可以得出：軸承溫度偏高與冷卻水和潤滑油無(wú)關(guān);機械密封開(kāi)始出現泄漏與振動(dòng)相關(guān);而引起振動(dòng)超標的振動(dòng)頻率以1倍頻為主，由此可以判斷軸承溫度偏高是由振動(dòng)(1倍頻)引起的。

　　1倍頻偏高，說(shuō)明(1) 轉子不平衡;(2) 軸彎曲;(3) 機械松動(dòng)。

　　由于上述泵型為成熟產(chǎn)品，且出廠(chǎng)前進(jìn)行動(dòng)平衡試驗、機械運轉試驗時(shí)一切正常，最終判斷軸承溫度偏高的原因由機械松動(dòng)所引起。建議檢查泵支撐底座是否松動(dòng)。

　　說(shuō)明：以上僅提供一種可參考的預測或診斷思路，結果不一定非常準確。

　　制造業(yè)只有與云計算相互融合才能真正稱(chēng)得上智能制造。云計算，是用足夠低的成本、商業(yè)化的模式來(lái)解決大計算的問(wèn)題。如果沒(méi)有計算能力，就談不上大數據時(shí)代，就談不上海量數據的高效應用。阿里云認為：計算的終極意義是發(fā)揮數字的力量，去解決問(wèn)題、創(chuàng )造價(jià)值。

　　老牌制造企業(yè)美國通用電氣公司(GE)在2015年推出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺Predix，其希望Predix云平臺能夠通過(guò)數據升級工業(yè)設計與制造。僅僅一年后，德國西門(mén)子公司也推出了MindSphere工業(yè)云平臺，一個(gè)基于云端開(kāi)放的物聯(lián)網(wǎng)操作系統。

　　中國企業(yè)同樣在積極探索。2016年，徐工集團宣布和阿里云簽約共同搭建“徐工工業(yè)云”(XCMG-Cloud)，雙方在中間件平臺上協(xié)同建設共享服務(wù)中心;在軟件平臺上實(shí)現協(xié)同設計云、全球物聯(lián)網(wǎng)、智能供應鏈、智能工廠(chǎng)等等。

　　“到云上去”是傳統制造業(yè)向智能制造轉型升級的必由之路。企業(yè)上云、以云計算技術(shù)和平臺為支撐，不僅可以對產(chǎn)品進(jìn)行故障預測或診斷、提高效率、穩定產(chǎn)品質(zhì)量，而且還可以預測產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢以及市場(chǎng)需求，為公司的發(fā)展決策、產(chǎn)品轉型升級提供依據。

　　不過(guò)，對于國計民生具有重大影響的火電廠(chǎng)及核電站用離心泵，出于安全考慮，通常不適用于云計算。

　　英國智庫Chatham研究所的2015年度報告中指出，已經(jīng)發(fā)生了大約50起襲擊核電站控制系統網(wǎng)絡(luò )的事件，核電站遭受?chē)乐鼐W(wǎng)絡(luò )攻擊的風(fēng)險越來(lái)越大。

　　2003年，Slammer蠕蟲(chóng)病毒癱瘓了俄亥俄州Davis Besse核電站的網(wǎng)絡(luò )，并使得其中一個(gè)安全監控系統失效5小時(shí)。萬(wàn)幸的是，當時(shí)該核電廠(chǎng)處于離線(xiàn)的狀態(tài)。

　　2006年8月，亞拉巴馬州的Browns Ferry核電站的兩個(gè)部件出現了故障：反應堆冷卻劑泵和冷凝器去礦化物控制器。這些故障導致電廠(chǎng)的3號機組不得不手動(dòng)關(guān)閉。在這個(gè)事件中，造成問(wèn)題的原因是微處理器在兩個(gè)故障設備中的以太網(wǎng)發(fā)送和接收數據時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò )傳輸量過(guò)大導致失效。

　　2010年9月，伊朗核設施突遭來(lái)源不明的網(wǎng)絡(luò )病毒攻擊事件，導致納坦茲離心濃縮廠(chǎng)的上千臺離心機報廢，剛封頂的布什爾核電站不得不取出核燃料并延期啟動(dòng)，事件所造成的嚴重后果，令世人震驚。

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　　5 面臨的困難

　　高校人才培養不僅與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求脫節，而且忽視基礎教育。很多高學(xué)歷畢業(yè)生居然不會(huì )寫(xiě)郵件、不會(huì )編輯文檔、不會(huì )撰寫(xiě)科研報告，甚至很多從事制造業(yè)技術(shù)工作的畢業(yè)生無(wú)法將自己設計的機械零部件準確地表達出來(lái)(不懂機械制圖標準、不會(huì )標注尺寸)。

　　能夠沉下心來(lái)踏踏實(shí)實(shí)地從事傳統制造業(yè)技術(shù)工作的人員越來(lái)越少，有經(jīng)驗的高技術(shù)人才、特別是跨界復合型人才嚴重缺乏。

　　缺少資金。技術(shù)轉型升級需要花費大量的資金，如何籌措這方面的資金(政府資助、公司上市、眾籌、風(fēng)投或引進(jìn)其它社會(huì )資金?)成了考驗傳統制造業(yè)領(lǐng)導智慧的嚴峻問(wèn)題。

　　市場(chǎng)對自主創(chuàng )新的、傳統行業(yè)的智能產(chǎn)品不夠信任。

　　市場(chǎng)營(yíng)利的短期行為盛行，抑制了智能制造的積極性。

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　　6 展望與信心

　　2018年第2季度，美國的GDP增速震撼世界 - 達到驚人的4.1 %，而同期，世界主要發(fā)達經(jīng)濟體經(jīng)濟增速普遍在1~2 %。美國何以能實(shí)現這種高增長(cháng)?一個(gè)最主要的原因是中、高端制造業(yè)(實(shí)體經(jīng)濟)的回歸。只有實(shí)體經(jīng)濟才是經(jīng)濟的根本，是一個(gè)國家可持續發(fā)展的關(guān)鍵，也是建設世界強國的必由之路!傳統制造業(yè)的轉型升級是大勢所趨。

　　正如《中國制造2025》中所描繪的：當前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，國際產(chǎn)業(yè)分工格局正在重塑。必須緊緊抓住這一重大歷史機遇，按照“四個(gè)全面”戰略布局要求，實(shí)施制造強國戰略，加強統籌規劃和前瞻部署，力爭通過(guò)三個(gè)十年的努力，到新中國成立一百年時(shí)，把我國建設成為引領(lǐng)世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，為實(shí)現中華民族偉大復興的中國夢(mèng)打下堅實(shí)基礎。

　　未來(lái)的離心泵將全面走向自動(dòng)化、智能化和集成化。

　　在大數據的支持下，借助現代計算機仿真技術(shù)，未來(lái)離心泵的結構設計和水力設計將變得相對簡(jiǎn)單、快捷;而泵本體的節能增效將變得越來(lái)越困難。

　　未來(lái)的離心泵將完全是模塊化設計，根據不同用戶(hù)的不同需求，增加或減少不同功能的模塊。

　　作為系統中的一個(gè)設備，未來(lái)離心泵將會(huì )與系統一起進(jìn)行最優(yōu)化的設計，以追求系統整體高效為最終目標。

　　未來(lái)的離心泵在加工制造上會(huì )普遍使用一些先進(jìn)的制造技術(shù)，如增材制造、仿生制造、柔性制造等。

　　未來(lái)的離心泵通過(guò)大數據、云計算，將會(huì )實(shí)現預測性維護，很少會(huì )出現意外停機的狀況。

　　未來(lái)的離心泵將會(huì )與機器人融合成為智能泵：可以實(shí)現數據收集、優(yōu)化運行、故障診斷、人泵對話(huà)，甚至具有深度學(xué)習及故障自我修復的功能。

　　對于中國的離心泵行業(yè)，我們充滿(mǎn)期待。