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海上油气用海底电缆数字化智能制造数字孪生项目及应用

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成果主要完成人

陈 果、张 硕、王 飞、蒋 祥、周明波、胡 超、陈 飞、孙慈泉

项目概况

项目技术难度: 1、三维数字化工厂呈现:首次在海缆行业开展工厂数字化建设,海底电缆生产工序复杂(机、电、热,结构尺寸)、生产线长、数据模型、算法模型等需要重新搭建设计,首次在海底电缆工厂开展,带来了挑战。 2、数据统一采集:厂家不同、时期不同,设备数据采集读取困难。统一接口,统一通讯转换复杂。大量数据交换数据、大量数据算法,低延时呈现困难。 3、预测性维护:开展了设备的预测性维护,模型建立、算法、判定等需要结合数学、物理等多学科深入的研究,难度大。 先进性和创新性: 1、首次采用专业的工业平台,结合海底电缆生产线长、生产工序复杂、生产管理困难的特点,实现了海缆制造的三维数字孪生。 2、产品生产过程采用虚实结合的数字孪生技术,数据可视化管理为提高生产效率、提升产品质量、降低成本提供支撑,实现多人、异地、实时管控工厂生产状态,为快速分析、准确决策问题提供支持,解决了海缆加工生产全过程可视化率低,生产现场复杂,现场管理困难。 3、解决生产线设备配置可能存在人为考虑不周情况,设备投产后人为因素排产可能存在设备利用率偏低,产能不匹配,交货期长等问题,为优化生产,为评估产能提供支撑。 4、采用数字孪生技术,实时记录分析设备关键参数状态,对设备的关键参数进行记录分析,预警,减少设备的被动维护。 5、打通MES,ERP等现有的系统,在生产过程中进行大数据存储、分析、处理。 可推广性: 数字孪生技术已在生产线长和高的海缆行业成功应用,后续可在中天科技集团其他线缆制造公司应用,项目的生产模型、平台构建方案、数据处理分析计算方法、可视化设计、优化生产提高产能模型可在国内电线电缆行业应用。具有较强的推广应用价值。 经济效益: 1)生产可视化能力提高20%:以海缆200万的人力成本算,可节约40万的成本; 2)生产加工效率提高0.2%:实现数字化、可视化,数据实时可查,减少查找数据时间,提高分析解决问题效率和准确度,工厂中高层领导可异地实时了解关键工序、关键设备、重点项目的生产情况,优化生产预期效率提高0.2%,以海缆年产值20亿算,可提升400万产量; 3)设备故障定位、修复、效率提高3%:实现全过程数字化,设备数据实时可查,设备故障效率提高,以海缆200万的设备运维成本算,可节约6万运维费用; 4)设备利用效率提高4%:系统设计设备稼动率,根据实时设备开工时间合理预测设备利用的情况,合理安排人员和开机时间,最大效率的提高人员的利用率;设备预警提醒功能可对设备进行预测性维护减少设备故障停机,一次挤铅和护套预警成功可减少数10万的经济损失,缩短交付时间,提高设备利用率。 社会效益: 中天科技海缆股份有限公司开展数字孪生项目,具有显著的社会效益。 1)首次实现了电缆行业海底电缆行业工厂数字化,项目的开展为将来中天科技其他工厂开展数字孪生提供了经验数据。 2)数字化技术从研发、生产、检测、工艺等关键质量各个环节的技术进步,提高产品质量。 3)生产过程可视化,可精准预测生产周期,不确定生产周期进化为可精准掌控。 4)提高生产力、掌握实况提前消除问题、数据共享增强协办公。 5)提高生产的标准化、增强生产过程的复现性、实现管理层、控制层互通。 6)实时数据采集、实时现场监控、设备故障分析/预警、掌握生产实况、提高车间资源利用率、实现数据资源价值。