0.引言

中國(guó)制造2025”主要圍繞創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展、人才為本等關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及先進(jìn)制造、高端裝備等重點(diǎn)領(lǐng)域，提出了加快制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效的重大戰(zhàn)略任務(wù)和重大政策舉措，力爭(zhēng)到2025 年，中國(guó)從制造大國(guó)邁入制造強(qiáng)國(guó)行列。

輸電線路鐵塔制造行業(yè)為傳統(tǒng)勞動(dòng)力密集制造行業(yè)，加工自動(dòng)化水平較低，加工模式落后。在新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮的今天，在“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略背景下，鐵塔制造企業(yè)唯有緊跟時(shí)代的步伐、努力創(chuàng)新，積極將數(shù)字化、信息化、智能化等新技術(shù)融合于生產(chǎn)加工過程中，才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)一步提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.鐵塔加工企業(yè)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)上規(guī)模的鐵塔制造企業(yè)有300余家，部分企業(yè)應(yīng)用了ERP系統(tǒng)進(jìn)行采購(gòu)、生產(chǎn)和銷售管理，大都還停留在分散的人工傳遞各種信息階段，管理效率不高[2]。近年來，雖然鐵塔加工設(shè)備自動(dòng)化程度不斷高，出現(xiàn)角鋼生產(chǎn)流水線、等離子復(fù)合機(jī)、筋板數(shù)控流水線等數(shù)控設(shè)備，但部分工序如制彎、坡口、焊接等工序自動(dòng)化程度不高，整體加工效率低。

2.存在的問題

目前鐵塔制造技術(shù)與“中國(guó)制造2025”存在以下幾個(gè)差距

2.1 設(shè)備自動(dòng)化程度低

鐵塔制造工藝由下料、制孔、打鋼印、切角、制彎、焊接、組裝、鍍鋅、包裝等多道工序組成。其中下料、制孔和打鋼印等工序由于采用角鋼生產(chǎn)流水線、等離子復(fù)合機(jī)、筋板數(shù)控流水線等數(shù)控設(shè)備，自動(dòng)化和集成度較高，其他工序還處于半自動(dòng)或手工加工，生產(chǎn)效率低，且質(zhì)量不穩(wěn)定，受人員因素影響大。

2.2 生產(chǎn)模式落后

目前雖然部分鐵塔制造企業(yè)引入ERP生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)、材料領(lǐng)用、加工進(jìn)度和結(jié)算統(tǒng)計(jì)等工作數(shù)據(jù)共享。但大部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于人工錄入，車間加工、信息傳遞、生產(chǎn)操作過程管理、檢驗(yàn)管理主要以紙質(zhì)文件為載體。數(shù)據(jù)收集時(shí)率低，受人員操作影響大，無法為生產(chǎn)決策提供及時(shí)可靠信息。

2.3 環(huán)保、節(jié)能效率不高

輸電線路鐵塔防腐方式主要為熱浸鍍鋅，熱浸鍍鋅是鐵塔制造的重要工序，也是鐵塔制造企業(yè)一個(gè)重要的利潤(rùn)來源。鍍鋅工藝過程中產(chǎn)生酸霧、鋅煙以及廢酸對(duì)環(huán)境和人體有不利的影響。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)法規(guī)的完善，加上人民群眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步提高，鐵塔制造企業(yè)面臨較大的環(huán)保壓力。

3.鐵塔制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 自動(dòng)化設(shè)備的研發(fā)

國(guó)內(nèi)鐵塔制造設(shè)備自動(dòng)化水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。日本已擁有先進(jìn)的鋼管塔加工專用自動(dòng)化工裝設(shè)備、在線檢驗(yàn)設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)和檢測(cè)。我國(guó)則僅在制孔、打鋼印等部分工序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，總體自動(dòng)化程度不高。鐵塔加工設(shè)備研發(fā)將向自動(dòng)化、集成化發(fā)展方向，最大可能減少人工操作和流水線長(zhǎng)度。自動(dòng)上下料裝置、鋼管塔生產(chǎn)流水線、焊接機(jī)器人、鋼板加工復(fù)合機(jī)等設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用是目前鐵塔設(shè)備研發(fā)的重要方向。

3.2 智能制造技術(shù)應(yīng)用

智能制造技術(shù)包括智能化制造技術(shù)和信息化管理，鐵塔智能制造技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：

3.2.1 數(shù)字化制造，生產(chǎn)狀態(tài)和進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控

數(shù)字化制造，通過生產(chǎn)組織模式、管理模式、過程數(shù)據(jù)采集、過程質(zhì)量控制的數(shù)字化及數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，構(gòu)建數(shù)字化制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)以解決單件小批定制生產(chǎn)模式為應(yīng)用對(duì)象。

在生產(chǎn)組織模式上，充分考慮多品種批量訂單生產(chǎn)類型企業(yè)的特點(diǎn)，構(gòu)建由數(shù)控設(shè)備、自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)組成的柔性生產(chǎn)單元，通過柔性單元內(nèi)部和單元之間的柔性，解決數(shù)字化制造過程的柔性問題;

在生產(chǎn)管理模式上，結(jié)合精益生產(chǎn)管理模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的信息協(xié)同，提升和優(yōu)化車間管理方式和管理效率;

在過程數(shù)據(jù)采集上，通過光電傳感器件的使用，實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸;

在質(zhì)量控制上，通過數(shù)字化監(jiān)測(cè)設(shè)備和單元，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的自動(dòng)化和數(shù)字化，保障制造過程的質(zhì)量要求。

3.2.2 智能化物流，生產(chǎn)物流的精細(xì)智能管理

由數(shù)字化立體倉(cāng)庫(kù)、AGV 小車、數(shù)字化分揀裝置、二維條碼標(biāo)示及識(shí)別和智能物流管理系統(tǒng)組成，負(fù)責(zé)數(shù)字化車間各環(huán)節(jié)所需物料的配送和調(diào)度。在物流組織模式上，考慮配送的柔性，配送設(shè)備采用AGV 小車方式;物流引導(dǎo)通過二維條碼方式實(shí)現(xiàn)，通過標(biāo)示和識(shí)別，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)采集物流配送數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)車間在空間和設(shè)備布局方面，需按照以下原則：

①符合工藝流程，滿足制造資源(包括人、機(jī)具和物料)在空間上緊密結(jié)合、時(shí)間上適當(dāng)連接的需要;

②減少物料搬運(yùn)工作量，減少自制零件和外購(gòu)件的損壞，減少在制品庫(kù)存量或庫(kù)存時(shí)間;

③物流線路的規(guī)劃，應(yīng)以能降低物流過程中運(yùn)輸成本并能適當(dāng)靈活地改變路徑，加快生產(chǎn)流程為原則。

3.2.3 信息化管理，企業(yè)業(yè)務(wù)層到車間系統(tǒng)垂直集成

通過SCADA、MES、ERP、PDM系統(tǒng)的整合以實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)管理，從而提高整體生產(chǎn)效率。依據(jù)企業(yè)信息化層次模型，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃排產(chǎn)、生產(chǎn)執(zhí)行、物料管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、車間管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)表管理等功能，支撐實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度智能化、設(shè)備運(yùn)維數(shù)字化、質(zhì)量控制精細(xì)化、制造過程可溯化、實(shí)效分析實(shí)時(shí)化、車間管理集成化六大管理目標(biāo)。

3.3 BIM技術(shù)應(yīng)用研究

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建設(shè)工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時(shí)又是一種應(yīng)用于工程決策、設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化技術(shù)[3]。

鐵塔生產(chǎn)以工程為單位，研究基于BIM技術(shù)理念工程管理信息協(xié)同數(shù)據(jù)平臺(tái)，構(gòu)建信息共享平臺(tái)整合了生產(chǎn)決策、材料采購(gòu)、設(shè)計(jì)(放樣)、生產(chǎn)、試組裝、售后等多個(gè)階段的信息，實(shí)現(xiàn)了工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)規(guī)劃、三維設(shè)計(jì)、生產(chǎn)協(xié)同管理、虛擬組裝、售后反饋的全壽命周期工程管理和信息共享。如材料情況、圖紙情況、生產(chǎn)情況、工地安裝反饋情況等實(shí)現(xiàn)平臺(tái)共享。可有效提高工程鐵塔生產(chǎn)管理效率，符合信息化背景下生產(chǎn)精益化管理要求。

3.4 新材料、環(huán)保節(jié)能工藝研究

鐵塔用鋼向高強(qiáng)度、大型化方向發(fā)展。在輸電鐵塔中使用高強(qiáng)度、大規(guī)格鋼材，可以有效減輕塔重，提高鐵塔結(jié)構(gòu)可靠度。近年來，特大規(guī)格角鋼、Q420Q460級(jí)直縫焊管、鍛造法蘭、10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓等鐵塔新材料在今后一段時(shí)期仍將有很大應(yīng)用空間。同時(shí)新型桿塔材料向輕型、環(huán)保方向發(fā)展，在輸電線路中使用耐候鋼、球墨鑄鐵等新型桿塔材料不僅可以克服現(xiàn)有普通碳鋼鍍鋅污染、后期維護(hù)成本高等問題，還具有加工效率高、運(yùn)輸安裝方便，維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，是后期桿塔材料的發(fā)展方向。面對(duì)出現(xiàn)越來越多的新型材料，研究相應(yīng)的配套工藝，提高加工效率和質(zhì)量是鐵塔企業(yè)需要解決的問題。

鐵塔熱防腐技術(shù)向無害化、節(jié)能化發(fā)展。現(xiàn)行鐵塔鍍鋅工藝能耗高、易造成污染，開展新型節(jié)能環(huán)保鍍鋅工藝研究，改進(jìn)原有防腐技術(shù)需求迫切。重點(diǎn)研究方向是，開發(fā)鍍鋅工藝環(huán)節(jié)中的無煙助鍍技術(shù)、酸霧吸收技術(shù)、鋅鍋加熱和保溫技術(shù)、無鉻鈍化工藝、廢酸回收利用技術(shù)，開展熱噴涂防腐實(shí)用化技術(shù)研究。

4.結(jié)論

鐵塔制造行業(yè)屬于而傳統(tǒng)裝備制造業(yè)，自動(dòng)化水平低，生產(chǎn)效率遠(yuǎn)低于汽車等行業(yè)。隨著人力成本不斷提高，倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。數(shù)字化、信息化、智能制造和綠色環(huán)保加工技術(shù)符合“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略，是鐵塔制造技術(shù)的發(fā)展方向。但由于起步較晚、技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，許多關(guān)鍵問題仍需要廣大技術(shù)人員努力解決。