泵行業(yè)如何實現(xiàn)從傳統(tǒng)制造到智能制造的華麗轉(zhuǎn)變

　　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(nèi)容是一致的，都指向一個核心，就是智能制造。

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　　智能制造被譽為二十一世紀(jì)的工業(yè)革命，已成為全球先進制造業(yè)發(fā)展的突出趨勢。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)計過程、制造過程、應(yīng)用過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(rèn)為智能制造具體體現(xiàn)在四個方面：生產(chǎn)智能化、產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)服務(wù)化、大數(shù)據(jù)及云計算。

　　智能制造時代的來臨，層出不窮的新技術(shù)已開始應(yīng)用于無人駕駛、智能手機等，日新月異的高科技正在滲透進我們生活的方方面面。從制造有形商品，到提供無形價值，傳統(tǒng)的制造業(yè)正在經(jīng)歷一場大的變局，迫切需要一場史無前例的產(chǎn)業(yè)“升級”。

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

　　本文將以技術(shù)人員的視角，通過國內(nèi)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(nèi)離心泵行業(yè)如何實現(xiàn)從傳統(tǒng)制造到智能制造的華麗轉(zhuǎn)變。

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　　1 生產(chǎn)智能化

　　當(dāng)你走進工廠，除了機床的轟鳴聲和機器人精準(zhǔn)的移動之外，幾乎看不到一名工人，整片作業(yè)區(qū)域幾無照明，這便是 “黑燈工廠”?！昂跓艄S”是“Dark Factory”的直譯，即智慧工廠，因為無需人工操作，所以可以關(guān)燈運行。而智慧工廠的建立，離不開大量工業(yè)自動化設(shè)備。

　　2015年，網(wǎng)上曾流傳過一段關(guān)于德國工業(yè)4.0的最佳示范單位 - 西門子公司“未來工廠”的視頻(及相應(yīng)的文章)，我想所有看過這段視頻的人都會非常震撼：在這家工廠，生產(chǎn)設(shè)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，工廠的生產(chǎn)面積沒有擴張，員工數(shù)量也幾乎未變，產(chǎn)能卻提升了8倍，平均1秒即可生產(chǎn)一個產(chǎn)品。同時，產(chǎn)品質(zhì)量合格率高達(dá)99.9985%，全球沒有任何一家同類工廠可以匹敵。

　　這家明星工廠的閃光之處在于“機器控制機器的生產(chǎn)”，也就是端到端的數(shù)字化，這正是未來制造所要達(dá)到的目標(biāo)。而數(shù)字化帶來的產(chǎn)品之間以及產(chǎn)品與機器設(shè)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。

　　隨著全球制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型浪潮的推進，在互聯(lián)網(wǎng)時代的大背景下，目前，類似的智慧車間、智慧工廠在我國也如雨后春筍般出現(xiàn)。從2015年到2017年，我國共有206個項目入選工信部智能制造試點示范名單。初步統(tǒng)計，試點示范項目智能化改造后，生產(chǎn)效率平均提升30 % 以上，運營成本平均降低20 % 左右;有19家試點示范企業(yè)實現(xiàn)了對105家相關(guān)企業(yè)的復(fù)制推廣。

　　以海爾冰箱沈陽互聯(lián)工廠為例，該工廠是行業(yè)內(nèi)第一個數(shù)字化互聯(lián)工廠，其重要特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)高度的柔性，滿足個性化定制的需求。在整個互聯(lián)工廠的發(fā)展過程中，工廠已經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、自動化三大路徑，目前正在數(shù)字化快速發(fā)展?；ヂ?lián)工廠按工藝布局轉(zhuǎn)變?yōu)榘茨K布局，每個模塊都是一條生產(chǎn)線，可以單獨進行生產(chǎn)，并以并聯(lián)的形式快速完成一臺冰箱的生產(chǎn)。

　　智慧工廠的顯著特點是：滿足不同消費者的不同需求，實現(xiàn)多品種、小批量、定制生產(chǎn)。雖然人們對于“智慧工廠”的理解各不相同，但其離不開以下幾個具體特征：

　　(1) 設(shè)備間信息互聯(lián)。(2) 具備自學(xué)能力，自動判斷、優(yōu)化生產(chǎn)流程等。(3) 滿足個性化定制、柔性化生產(chǎn)需求，并結(jié)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(tǒng)，實現(xiàn)出入庫管理的高效性。(5) 注重環(huán)境友好，實現(xiàn)綠色制造。(6) 可以實現(xiàn)實時洞察。

　　僅有自動化生產(chǎn)線和工業(yè)機器人的工廠不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產(chǎn)過程應(yīng)實現(xiàn)自動化、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(jié)也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實現(xiàn)閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間也要實現(xiàn)信息共享、準(zhǔn)時配送和協(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(shè)計)必須滿足以下幾點：

　　(1) 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。除了市場上可以采購到的通用的標(biāo)準(zhǔn)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用到(如葉輪/殼體耐磨環(huán))，對于這類零件，可以進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

　　(2) 模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計通常以功能區(qū)分、部件的型式出現(xiàn)。針對某一特定的市場需求，可以像搭積木一樣，將標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的零件、模塊化設(shè)計的部件與專業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的零件進行快速的拼接即可。模塊化設(shè)計是綠色設(shè)計方法之一，可以同時滿足產(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(shè)計方面也做到了模塊化設(shè)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，從而滿足不同工況性能的要求。

　　(3) 參數(shù)化設(shè)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行參數(shù)化設(shè)計。只要改變其中一個或幾個參數(shù)，就會快速自動生成一只新的零件。

　　(4) 設(shè)計流程的標(biāo)準(zhǔn)化。從水力設(shè)計開始，到結(jié)構(gòu)設(shè)計(含外觀設(shè)計)、CFD分析、應(yīng)力和疲勞分析、強度校核、抗震分析以及臨界轉(zhuǎn)速分析等，做到設(shè)計流程的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　智慧工廠的建立，不僅可以大大提高勞動生產(chǎn)率、滿足快速交貨要求，而且還可以確保穩(wěn)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，幾乎對于所有泵制造廠都適用。

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　　2 產(chǎn)品智能化

　　產(chǎn)品智能化就是將產(chǎn)品作為一個數(shù)據(jù)采集端，不斷地采集用戶的數(shù)據(jù)并上傳到云端，方便用戶進行管理。

　　美國水力協(xié)會和美國石油協(xié)會分別適時在ANSI/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線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的創(chuàng)新。

　　要想實現(xiàn)產(chǎn)品的智能化，需要使用多種傳感器對產(chǎn)品進行實時的監(jiān)測，在發(fā)生不可逆的故障或停機之前得到較準(zhǔn)確的診斷，及早發(fā)現(xiàn)問題并予以糾正。離心泵可以進行以下監(jiān)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/出口介質(zhì)的溫度;還涉及到泵殼體上/下溫差。通過對泵進/出口介質(zhì)溫度的監(jiān)測，有助于預(yù)測汽蝕的發(fā)生;通過對泵殼體上/下溫差的監(jiān)測，判斷是否進行了充分的暖泵。

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

　　(3) 流量?？梢灶A(yù)測泵殼體/葉輪耐磨環(huán)更換時間及開式葉輪間隙調(diào)整時間;通過流量監(jiān)測還可以確定泵出口再循環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)。

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

　　(5) 應(yīng)變。預(yù)測動/靜零部件之間是否會發(fā)生摩擦、泵殼體的腐蝕及現(xiàn)場管路支撐問題;另外，還可以監(jiān)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(tǒng)緩沖/隔離罐的液位。通過對供液箱液位的監(jiān)測，可以預(yù)測泵汽蝕的發(fā)生。

　　(7) 泄漏。主要用于預(yù)測密封故障或壓力邊界的失效。壓力積聚是監(jiān)測泄漏的一種方式。通過一個雙重?zé)o壓密封裝置內(nèi)側(cè)密封泄漏檢測到密封儲罐隔離液壓力的變化。這是通過將儲液罐排氣口關(guān)閉至少10分鐘、而注意到壓力的增加來完成的。另一種監(jiān)測泄漏的方式是注意到隔離液流量的變化。

　　通過一個雙重?zé)o壓密封裝置內(nèi)側(cè)密封泄漏檢測到從密封到排氣系統(tǒng)或收集系統(tǒng)的氣/液體流量的變化。通過一個雙重有壓密封裝置內(nèi)側(cè)密封泄漏檢測到從循環(huán)系統(tǒng)和儲液罐的隔離液位的變化。

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

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

　　(9) 噪音。表示泵發(fā)生了汽蝕、動/靜零部件出現(xiàn)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(yù)測發(fā)熱問題。

　　(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式葉輪與泵殼之間的間隙。

　　(13) 軸撓度。通過安裝于泵體上的趨近式表來測量軸撓度，以確保旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件不會發(fā)生接觸。同時，軸撓度過大，會導(dǎo)致耐磨環(huán)、機械密封和軸承過早失效。

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

　　產(chǎn)品的智能化離不開人工智能AI。對于傳統(tǒng)制造業(yè) - 離心泵行業(yè)來說，一種最便捷快速地實現(xiàn)產(chǎn)品智能化的途徑是“與AI公司進行深度合作”，對傳統(tǒng)制造設(shè)備賦予智能化的功能，從而實現(xiàn)與AI的有機融合。

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　　3 生產(chǎn)服務(wù)化

　　設(shè)備制造商通過網(wǎng)絡(luò)可以實時監(jiān)控設(shè)備在用戶現(xiàn)場的運行狀況，以判斷產(chǎn)品什么時候需要維修和保養(yǎng)。在這個階段，所有制造商都會向服務(wù)商轉(zhuǎn)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，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進生產(chǎn)制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變 - 就是由單一產(chǎn)品制造向用戶提供一整套系統(tǒng)解決方案。在這方面，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)走了很長的路。

　　2010年德勤咨詢公司對全球80家領(lǐng)先制造業(yè)公司進行了一個調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，服務(wù)收入占銷售收入的平均值為26%(而我國不足10%);服務(wù)凈利潤貢獻(xiàn)率平均值達(dá)46%。美國GE公司50% 以上的利潤來源于服務(wù)。

　　要想做到生產(chǎn)服務(wù)化，必須能為用戶提供最優(yōu)化的、全方位的解決方案。對于離心泵行業(yè)來說，可以從以下三個方面著手：

　　(1) 產(chǎn)品

　　由泵制造商提供完整的泵送系統(tǒng)，而不是將單臺泵送到現(xiàn)場然后由承包商或工廠人員安裝。這些系統(tǒng)將泵放置在預(yù)先制造的結(jié)構(gòu)上，并將所有的輔助設(shè)備、管路和電氣裝配成一個完整的單元。這種“打包泵送系統(tǒng)”有助于最大限度地減少安裝不當(dāng)?shù)耐獠坑绊?，提高泵的性能?/span>

　　德國KSB公司在供水(泵)系統(tǒng)上配備了控制單元Controlmatic，根據(jù)壓力或流量的變化，自動控制泵的啟動或停機;在消防泵上配備了自動消防系統(tǒng)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(jiān)測設(shè)備，用以幫助泵站在整個生命周期中最大限度地降低運營成本、并提高運行可靠性。

　　Xylem公司的Lowara智能泵系列配備內(nèi)置的超高效IE5永磁電機，以實現(xiàn)商業(yè)建筑的供水和暖通空調(diào)應(yīng)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(tǒng)，可以控制酒店水箱的水位，并控制流量、壓力和溫度。

　　美國FLOWSERVE公司開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的軟件程序 - IPS觀察平臺和Flowstar.net，可以實現(xiàn)：通過簡化的示意圖查看性能狀態(tài);監(jiān)控實時設(shè)備性能;進行預(yù)測分析;基于事實和可證實數(shù)據(jù)的糾正措施建議;回顧設(shè)備歷史信息;管理設(shè)備更換、維修、保養(yǎng)、調(diào)整的時間及成本等。

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

　　為用戶老產(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用戶提供過鍋爐給水泵節(jié)能改造整體方案。

　　案例1. 電動給水泵變頻改造

　　在整個電動給水泵組(前置泵+電動機+液力偶合器+鍋爐給水泵)中，前置泵、電動機及鍋爐給水泵的效率相對穩(wěn)定，但是，由于設(shè)計規(guī)程設(shè)計余量較大以及高峰運行的需要，導(dǎo)致電動給水泵組在實際運行時，偶合器的實際運行效率遠(yuǎn)小于其設(shè)計效率。

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

　　案例2. 電泵改汽泵

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

　　為新上項目提供符合國家最新政策、滿足市場更高要求的產(chǎn)品。

　　以上海凱士比泵有限公司電站泵為例，為滿足市場(安全可靠、高效節(jié)能)的要求，從2013年開始投入了5000多萬元人民幣進行技術(shù)改造，對鍋爐給水泵整體性能進行大幅度的提升。2015年投產(chǎn)的泰州電廠二次再熱發(fā)電機組目前是世界上參數(shù)最高、效率最高的機組，也是我國燃煤電廠技術(shù)發(fā)展水平的集中展現(xiàn)。

　　其中，上海凱士比泵有限公司交付的CHTD7型泵揚程達(dá)到4136米，效率達(dá)到85.2 %，跨進國際先進水平。2015年獲得的方家莊電廠供貨合同，CHTD9型鍋爐給水泵的效率達(dá)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(jié)水泵和循環(huán)水泵)產(chǎn)能達(dá)到150臺，國內(nèi)市場占有率均達(dá)到30 % 以上，而且是目前國內(nèi)唯一能提供超超臨界機組三大泵的企業(yè)。

　　(2) 維護

　　傳統(tǒng)的維護方式多為反應(yīng)式維護(設(shè)備已經(jīng)失效，進行事故后維修)或預(yù)防性維護(通過采取適當(dāng)?shù)拇胧?，從而防止設(shè)備發(fā)生故障)。

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

　　在這方面，目前國內(nèi)外離心泵行業(yè)也僅在少數(shù)監(jiān)測項目上有所突破，如吉林宇琦泵業(yè)有限公司與國際著名的預(yù)測性維護ITR公司合作，通過對離心泵振動變化的監(jiān)測，準(zhǔn)確判斷出其存在的問題或?qū)⒁l(fā)生的故障，不僅為中國石化用戶解決了目前存在的現(xiàn)實問題，而且為他們以后的維護工作提供了準(zhǔn)確的解決方案。

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

　　它通過記錄電動機風(fēng)扇發(fā)出的噪音，將其與用戶輸入的性能數(shù)據(jù)相匹配。然后將用戶輸入的性能數(shù)據(jù)與制造商開發(fā)的水力數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，APP可以確定泵是否在部分負(fù)荷下運行，并通過優(yōu)化水力系統(tǒng)或驅(qū)動設(shè)備來讓用戶知道是否存在節(jié)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(zhàn)，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(dá)40%的水通常會被泄漏掉，可以使用智能分析解決方案進行回收，這些泄漏導(dǎo)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(nèi)設(shè)備的維護，由于設(shè)備本身或其運行環(huán)境具有放射性，同時還兼有高溫、高壓等特點，利用機器人進行設(shè)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強度，致力于開發(fā)出適應(yīng)核輻射環(huán)境、性能先進可靠的核電站機器人一直是核工業(yè)界追求的目標(biāo)。

　　在這方面，歐美日等西方發(fā)達(dá)國家都投入了大量的人力、物力進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(yīng)高輻射環(huán)境、實現(xiàn)遠(yuǎn)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(xiàn)，目前仍普遍采用安裝于設(shè)備上的專用工具對設(shè)備進行拆裝維護，無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(dá)千萬甚至數(shù)千萬人民幣。

　　隨著我國核電產(chǎn)業(yè)規(guī)模及市場的不斷擴大，對于國內(nèi)一些有實力的泵公司，建議首先可以從拆裝維護用的遙控機械臂開始、與工業(yè)機器人公司合作，研發(fā)出適合輻射環(huán)境、降低工作人員勞動強度及輻照、遠(yuǎn)程控制技術(shù)的自動化工具，作為企業(yè)利潤的一個新的增長點。待具有一定的技術(shù)積累和使用經(jīng)驗以后，再開發(fā)出融合先進的傳感技術(shù)、視覺處理技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)的自動化、智能化的核電站機器人。

　　(3) 服務(wù)

　　離心泵在很多場合是維持(系統(tǒng))流程穩(wěn)定的重要設(shè)備，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對其安全可靠性進行監(jiān)控是非常必要的。

　　可以為用戶難以維護或難以訪問的遠(yuǎn)程離心泵提供智能解決方案。用戶隨時隨地可以使用智能手機、平板電腦或計算機通過物聯(lián)網(wǎng)對其進行訪問。備件也可以從泵制造商的ERP系統(tǒng)中看到，而無需接觸ERP操作員。這樣可以大大減少流程停機時間、降低維修和運營成本、節(jié)省能源、增加利潤。

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

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

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　　4 大數(shù)據(jù)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。通過使用數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程控制和分析，改變用戶的運營方式，并幫助他們提高運營效率。

　　如何從海量的運行狀態(tài)信息中準(zhǔn)確地對故障做出預(yù)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(jiān)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(yīng)變正常;(5) 軸向力應(yīng)變正常;(6) 潤滑油含水量正常;(7) 機械密封開始出現(xiàn)泄漏;(8) 軸承座振動超標(biāo)，振動頻率以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關(guān);機械密封開始出現(xiàn)泄漏與振動相關(guān);而引起振動超標(biāo)的振動頻率以1倍頻為主，由此可以判斷軸承溫度偏高是由振動(1倍頻)引起的。

　　1倍頻偏高，說明(1) 轉(zhuǎn)子不平衡;(2) 軸彎曲;(3) 機械松動。

　　由于上述泵型為成熟產(chǎn)品，且出廠前進行動平衡試驗、機械運轉(zhuǎn)試驗時一切正常，最終判斷軸承溫度偏高的原因由機械松動所引起。建議檢查泵支撐底座是否松動。

　　說明：以上僅提供一種可參考的預(yù)測或診斷思路，結(jié)果不一定非常準(zhǔn)確。

　　制造業(yè)只有與云計算相互融合才能真正稱得上智能制造。云計算，是用足夠低的成本、商業(yè)化的模式來解決大計算的問題。如果沒有計算能力，就談不上大數(shù)據(jù)時代，就談不上海量數(shù)據(jù)的高效應(yīng)用。阿里云認(rèn)為：計算的終極意義是發(fā)揮數(shù)字的力量，去解決問題、創(chuàng)造價值。

　　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云平臺能夠通過數(shù)據(jù)升級工業(yè)設(shè)計與制造。僅僅一年后，德國西門子公司也推出了MindSphere工業(yè)云平臺，一個基于云端開放的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

　　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(shè)共享服務(wù)中心;在軟件平臺上實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計云、全球物聯(lián)網(wǎng)、智能供應(yīng)鏈、智能工廠等等。

　　“到云上去”是傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)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)品進行故障預(yù)測或診斷、提高效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，而且還可以預(yù)測產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢以及市場需求，為公司的發(fā)展決策、產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級提供依據(jù)。

　　不過，對于國計民生具有重大影響的火電廠及核電站用離心泵，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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的事件，核電站遭受嚴(yán)重網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險越來越大。

　　2003年，Slammer蠕蟲病毒癱瘓了俄亥俄州Davis Besse核電站的網(wǎng)絡(luò)，并使得其中一個安全監(jiān)控系統(tǒng)失效5小時。萬幸的是，當(dāng)時該核電廠處于離線的狀態(tài)。

　　2006年8月，亞拉巴馬州的Browns Ferry核電站的兩個部件出現(xiàn)了故障：反應(yīng)堆冷卻劑泵和冷凝器去礦化物控制器。這些故障導(dǎo)致電廠的3號機組不得不手動關(guān)閉。在這個事件中，造成問題的原因是微處理器在兩個故障設(shè)備中的以太網(wǎng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸量過大導(dǎo)致失效。

　　2010年9月，伊朗核設(shè)施突遭來源不明的網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊事件，導(dǎo)致納坦茲離心濃縮廠的上千臺離心機報廢，剛封頂?shù)牟际矤柡穗娬静坏貌蝗〕龊巳剂喜⒀悠趩?，事件所造成的?yán)重后果，令世人震驚。

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　　5 面臨的困難

　　高校人才培養(yǎng)不僅與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求脫節(jié)，而且忽視基礎(chǔ)教育。很多高學(xué)歷畢業(yè)生居然不會寫郵件、不會編輯文檔、不會撰寫科研報告，甚至很多從事制造業(yè)技術(shù)工作的畢業(yè)生無法將自己設(shè)計的機械零部件準(zhǔn)確地表達(dá)出來(不懂機械制圖標(biāo)準(zhǔn)、不會標(biāo)注尺寸)。

　　能夠沉下心來踏踏實實地從事傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)工作的人員越來越少，有經(jīng)驗的高技術(shù)人才、特別是跨界復(fù)合型人才嚴(yán)重缺乏。

　　缺少資金。技術(shù)轉(zhuǎn)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)投或引進其它社會資金?)成了考驗傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)智慧的嚴(yán)峻問題。

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

　　市場營利的短期行為盛行，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(dá)到驚人的4.1 %，而同期，世界主要發(fā)達(dá)經(jīng)濟體經(jīng)濟增速普遍在1~2 %。美國何以能實現(xiàn)這種高增長?一個最主要的原因是中、高端制造業(yè)(實體經(jīng)濟)的回歸。只有實體經(jīng)濟才是經(jīng)濟的根本，是一個國家可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，也是建設(shè)世界強國的必由之路!傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級是大勢所趨。

　　正如《中國制造2025》中所描繪的：當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)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“四個全面”戰(zhàn)略布局要求，實施制造強國戰(zhàn)略，加強統(tǒng)籌規(guī)劃和前瞻部署，力爭通過三個十年的努力，到新中國成立一百年時，把我國建設(shè)成為引領(lǐng)世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，為實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國夢打下堅實基礎(chǔ)。

　　未來的離心泵將全面走向自動化、智能化和集成化。

　　在大數(shù)據(jù)的支持下，借助現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)，未來離心泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計和水力設(shè)計將變得相對簡單、快捷;而泵本體的節(jié)能增效將變得越來越困難。

　　未來的離心泵將完全是模塊化設(shè)計，根據(jù)不同用戶的不同需求，增加或減少不同功能的模塊。

　　作為系統(tǒng)中的一個設(shè)備，未來離心泵將會與系統(tǒng)一起進行最優(yōu)化的設(shè)計，以追求系統(tǒng)整體高效為最終目標(biāo)。

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

　　未來的離心泵通過大數(shù)據(jù)、云計算，將會實現(xiàn)預(yù)測性維護，很少會出現(xiàn)意外停機的狀況。

　　未來的離心泵將會與機器人融合成為智能泵：可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、優(yōu)化運行、故障診斷、人泵對話，甚至具有深度學(xué)習(xí)及故障自我修復(fù)的功能。

　　對于中國的離心泵行業(yè)，我們充滿期待。