基于数字孪生的核电主设备智能制造探索与实践

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基于数字孪生的核电主设备智能制造 探索与实践 1/24 目 录 01 核电智能制造技术示范项目 02 数字孪生赋能核电智能制造 2/24 Part 01 核电智能制造技术示范项目 3/24 上海电气是全球领先的工业级绿色智能系统解决方案提供商 ，作为中国动力工业的摇篮 ，创造了众多中国 和世界第一 ，业务遍及全球。 太阳能发电 储能 风电 燃气发电 燃煤发电 能源工程与服务 环保工程与服务 输配电工程与服务 金融服务 工业互联网 智能制造装备 环保装备 智慧能源 代表着多能互补能源互联的 发展方向 智能制造 拥有比较完整的工业自动化 和工业装备系统 数智集成 上海电气设备的全生命周 期服务 1.1 企业概 述 自动化工程与服务 大中型电机 工业基础件 4/24 核电 电梯 上海电气具有国内最完整的核电产品成套供货能力 ，包括核岛、 常规岛主设备、核二、三级设备、辅机以 及大型铸锻件、仪控仪表等 ，是国内核电装备制造的领导品牌。 汽轮发电机组 核岛主设备 综合市场占有率 NO.1 核电 主设备 核电厂 用泵 核化 容器 1.2 产业概 况 燃料输 送设备 5/24 制造过程协同 2023 年 ，上海电气牵头申报的“核电主设备全要素多态协同智能制造与集成交付”项目入选国家能源局核 电数字化转型技术示范项目（智能化制造领域唯一 一家）。 采购态 设计态 设计制造协同 供应链一体化协同 交付态 数字化交付协同 1.3 技术示范项 目 生产态 6/24 设计制造三维化协同平台 基于三维模型的设计 > > 模型分析 工艺设计 基于三维模型的变更 通过基于统一数据源开展设计工艺协同迭代 ，实现基于三维模型的工艺设计、工艺仿真和生产制造 ，有效 提升设计协同效率和工艺设计能力。 设计单位 三维模型 设计 BOM 基于模型的 设计 MBD 制造单位 三维 作业指导书 制造 BOM NC 代码 ...... 三维模型装配规范 PMI 产品制造信息及二维制图规 范 > 编码转换 设计制造协同 基于三维模型的澄清单 （ CR 单） 基于三维模型的变更单 （ TA 单） 1.3.1 三维建模规范 工艺仿真 7/24 ...... m m 车间作业计划 车间生产执行 车间质量管控 作业齐套检查 车间物料转运 生产全过程可视透明 通过工艺、制造、质检、仓储相关的设备互联及系统集成，实现人机料法环等环节生产资源协同联动。 1.3.2 制造过程协 同 车间物料配送 工装工具管理 核电蒸发器支撑板孔几何形位测量 3D 扫描和成像检测系 统 复杂焊缝超声智能检测 管子管板焊接机器人 车间异常管理 关节臂测量机 激光跟踪仪 8/24 制 造 供 应 链 协 同 平 台 采购寻源 知识图谱 通过构建数据融通、资源共享、业务协同的网状供应链一体化体系 ，实现与供应商的采购协同和质量协同， 提升供应效率 ，保障供应质量。 1.3.3 供应链一体化协 同 原材料供应商 工艺外协厂商 制造基 地 ...... 准入供方 在线竞价 交易金额 协同订单 采购订单 质量计划 质检结果 供应计划 实时进度 发货信息 采购协同可视化 质量协同可视化 采购协同 结算管理 供方绩效 质量协同 供方准入 线上收付 电子签章 电子合同 9/24 CA 认 证 发票池 物联网 区块链 GIS ...... 产品数字化交付协同平台 产品三维模型 数字化交付 数据处理（分析、整合、转换） 数据报表模板 完工文件编制规范 通过贯通并汇聚项目全生命周期各阶段数据要素 ，实现完工文件的全面电子化 ，以及部分数据的结构化交 付 ，并探索通过三维建模等技术构建企业三维化数字产品交付能力。 源端系统 数字化交付 完工文件 结构化数据 三维模型 ...... 1.3.4 数字化交付协 同 数 据 汇 聚 数 据 输 出 ERP ...... NCR PLM MES WMS LIMS 结构化数据 一键导出 完工文件 一键生成 完工文件交付标准 完工文件模板 10/24 ...... Part 02 数字孪生赋能核电智能制造 11/24 设计制造协同 制造过程协同 供应链一体化协同 数字化交付协同 《关于推进核电数字化转型发展的指导意见》 探索使用数字孪生技术赋能核电主设备智能制造 系统 集成 …… 数据 治理 …… 数据价 值挖掘 …… 2.1 建设需 求 磨破嘴 12/24 整合企业各类数据 ，应用数字孪生技术 ，打造精益高效的“核电主设备制造数智孪生空间”。 横向 纵 向 运营 预测 数智孪生空间 订单、工艺、采购、制造、试验 到交付全过程业务世界数字孪生 实现从园区建筑到车间设备的 物理世界数字孪生 2.2 建设愿 景 业务 运营 风险 管控 品牌价 值提升 市场 宣传 数字孪生技术 设备 状态 项目 合同 项目 计划 出入 库 能耗 数据 销售 订单 采购 订单 物流 数据 环境 数据 设备 台账 安全 数据 渲染 技术 仿真 技术 传输 技术 3D 建模 数据 分析 13/24 2.3 建设内容丨物理世界的数字孪生 物理世界的数字孪生主要包括厂区建筑、建筑内部数字孪生及车间设备、工件、人员等全要素的数字孪生。 设备状态跟踪 运行效率分析 异常状况警告 绿色 园区 能耗监控 碳排跟踪 公司简介 业务总览 园区 总览 智慧 安防 实时监控 事件告警 收发存管控 库位管理 仓储 管理 设备 管理 展现场景 14/24 运营层 ,ii 商机 2.3 建设内容 丨业务世界的数字孪生 业务世界的数字孪生横向拉通从订单到交付端到端价值链的业务流和数据流，纵向贯通运营层、执行层和 现场层的信息。 现场层 PLC/DCS/SCADA 等 仓储 制造 发运 执行层 立体仓库 AGV 合同 计划 工艺 加工设备 检测设备 其他设备 15/24 采购 质检 报价 试验 : 2.3 建设内容 丨 视频展示 16/24 2.4 数字孪生场景丨① 实时可视的制造过程 打通 MES 、 PPM 等系统， 自动判断产品制造进展 ，及时识别瓶颈 ，支撑项目、生产精益化管理。 MES 系统工艺流转卡进展实时反 馈 蒸汽发生器制造过程 产品制造流程图 17/24 2.4 数字孪生场景丨② 可视化的深孔加工 通过三轴深孔钻加工中心三维建模数字孪生 ，实时监测主轴运动状态等关键参数 ，并与产品实物相关联， 辅助加工风险预警、产品缺陷分析 ，不断优化加工参数、刀具选择。 蒸汽发生器管板深孔加工 18/24 2.4 数字孪生场景丨③ 支撑板智能检测 通过蒸汽发生器支撑板数字孪生 ，配合支撑板梅花孔 CCD 推扫对加工质量的智能检测 ，综合分析机床加 工 参数 ，提前预判加工过程中可能出现的缺陷。 CCD 推扫系 统 19/24 2.4 数字孪生场景丨④ 管子管板智能焊接 蒸汽发生器管子管板智能焊接机器人数字建模与孪生 ，直观展现完整工作过程 ，实现全周期焊接数据实时 采集、存储、分析等功能。 蒸汽发生器管子管板 20/24 2.4 数字孪生场景丨⑤ 智能试验仿真 核主泵试验仿真数字孪生 ，通过实时监测试验过程 ，并对所有性能设计参数自动调节和控制、记录试验结 果并反馈设计 ，实现产品设计、开发、制造、交付的闭环。 核主泵试验过程 21/24 2.4 数字孪生场景丨⑥ 智能仓储 结合数字孪生与三维技术 ，集成自动化系统与 WMS 、 MES 等业务系统的集成贯通 ，实现货物精准定位、 路径优化及环境监测 ，确保作业所需的材料能够准确、及时地送达。 高精度仓储建模 智能化库位管理 WMS 系 统 22/24 上海电气依托“核电主设备全要素多态协同智能制造与集成交付 ”平台的 建设和数字孪生技术的应用 ，提升了核电主设备从设计、 制造到交付的协 同 互联能力和智能制造水平。 展望未来 ，我们将继续深入推进数智化转型 ， 持 续赋能核电主设备高质量制造。 结语 23/24 24/24