基于数字孪生的核电主设备智能制造探索与实践

基于数字孪生的核电主设备智能制造探索与实践李华纲2025年4月29日1/24目 录目 录核电智能制造技术示范项目01数字孪生赋能核电智能制造022/24核电智能制造技术示范项目Part 013/241.1 企业概述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。智慧能源代表着多能互补能源互联的发展方向太阳能发电储能风电燃气发电燃煤发电核电智能制造拥有比较完整的工业自动化和工业装备系统智能制造装备环保装备电梯工业基础件大中型电机数智集成上海电气设备的全生命周期服务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自动化工程与服务4/241.2 产业概况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。核岛主设备综合市场占有率NO.1核化容器核电厂用泵燃料输送设备核电主设备5/241.3 技术示范项目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）。制造过程协同采购态设计态生产态交付态设计制造协同数字化交付协同供应链一体化协同6/241.3.1 设计制造协同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。基于三维模型的设计设计单位制造单位制造BOM三维作业指导书三维模型NC代码设计制造三维化协同平台编码转换工艺仿真模型分析设计BOM............工艺设计基于三维模型的变更基于三维模型的澄清单（CR单）三维建模规范三维模型装配规范PMI产品制造信息及二维制图规范......基于三维模型的变更单（TA单）7/24基于模型的设计MBD1.3.2 制造过程协同通过工艺、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。8/24车间作业计划作业齐套检查车间物料转运车间物料配送车间生产执行车间质量管控工装工具管理车间异常管理3D扫描和成像检测系统管子管板焊接机器人核电蒸发器支撑板孔几何形位测量关节臂测量机激光跟踪仪复杂焊缝超声智能检测......生产全过程可视透明原材料供应商工艺外协厂商制造基地制造供应链协同平台电子签章电子合同知识图谱GISCA认证区块链发票池物联网线上收付质量协同结算管理供方准入采购协同采购寻源供方绩效采购协同可视化质量协同可视化......供应计划实时进度发货信息......采购订单质量计划质检结果......1.3.3 供应链一体化协同......准入供方在线竞价交易金额协同订单通过构建数据融通、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。9/24源端系统数字化交付结构化数据完工文件数据汇聚三维模型产品数字化交付协同平台数据输出......MESWMSLIMSERPNCRPLM......完工文件模板数据报表模板......数据处理（分析、整合、转换）完工文件一键生成结构化数据一键导出产品三维模型数字化交付完工文件交付标准完工文件编制规范1.3.4 数字化交付协同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。10/24数字孪生赋能核电智能制造Part 0211/242.1 建设需求12/24探索使用数字孪生技术赋能核电主设备智能制造《关于推进核电数字化转型发展的指导意见》系统集成……数据价值挖掘……数据治理……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2.2 建设愿景整合企业各类数据，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”。订单、工艺、采购、制造、试验到交付全过程业务世界数字孪生横向实现从园区建筑到车间设备的物理世界数字孪生纵向数字孪生技术风险管控运营预测业务运营……市场宣传品牌价值提升…………项目合同设备台账物流数据……能耗数据销售订单采购订单项目计划数智孪生空间3D建模传输技术……数据分析仿真技术渲染技术设备状态出入库环境数据安全数据13/242.3 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。展现场景绿色园区设备管理仓储管理智慧安防公司简介业务总览能耗监控碳排跟踪实时监控事件告警设备状态跟踪运行效率分析异常状况警告收发存管控库位管理园区总览14/242.3 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。质检商机报价合同计划工艺采购制造发运仓储试验立体仓库……AGV加工设备检测设备其他设备运营层执行层现场层PLC/DCS/SCADA等15/242.3 建设内容丨视频展示16/242.4 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。蒸汽发生器制造过程产品制造流程图MES系统工艺流转卡进展实时反馈17/242.4 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18/242.4 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19/242.4 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20/242.4 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。21/24核主泵试验过程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。智能化库位管理高精度仓储建模22/24WMS系统上海电气依托“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23/2424/24