2013年，德國人第一次提出了“工業(yè)4.0”的概念，即“互聯(lián)網+制造”，美國叫“工業(yè)互聯(lián)網”，我國叫“中國制造2025”，這三者本質內容是一致的，都指向一個核心，就是智能制造。
智能制造被譽為二十一世紀的工業(yè)革命，已成為全球先進制造業(yè)發(fā)展的突出趨勢。智能制造技術是在現代傳感技術、網絡技術、自動化技術、擬人化智能技術等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術，實現設計、制造、應用過程和制造裝備智能化，是信息技術、智能技術與裝備制造技術的深度融合與集成。
恒盛泵業(yè)認為智能制造具體體現在三個方面：生產智能化、產品智能化、生產服務化。
智能制造時代的來臨，層出不窮的新技術已開始應用于無人駕駛、智能設備等，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)正在經歷一場大的變局，迫切需要一場史無前例的產業(yè)“升級”。
對于泵行業(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。能否應對如此迅速地升級換代，將成為未來企業(yè)發(fā)展的關鍵。
本文將以技術人員的視角，探討國內泵行業(yè)如何實現從傳統(tǒng)制造到智能制造的華麗轉變。
2015年，網上曾流傳過一段關于德國工業(yè)4.0的最佳示范單位的視頻及相應文章，我想所有看過這段視頻的人都會非常震撼：在這家工廠，生產設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，工廠的生產面積沒有擴張，員工數量也幾乎未變，產能卻提升了8倍，平均1秒即可生產一個產品。同時，產品質量合格率高達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”，也就是端到端的數字化，這正是未來制造所要達到的目標。而數字化帶來的產品之間以及產品與機器設備之間的互聯(lián)互通使得生產路徑不斷優(yōu)化，不斷提升生產效率。
隨著全球制造業(yè)智能化轉型浪潮的推進，在互聯(lián)網時代的大背景下，目前，類似的智慧車間、標準化工廠在我國也如雨后春筍般出現。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)實現了對105家相關企業(yè)的復制推廣。
以恒盛泵業(yè)現代化工廠為例，該工廠是行業(yè)內示范性標準化互聯(lián)工廠，其重要特點就是能夠實現高度的柔性，滿足個性化定制的需求。在整個工廠的發(fā)展過程中，工廠已經過標準化、模塊化、自動化三大路徑，目前正在數字化快速發(fā)展。工廠按工藝布局轉變?yōu)榘茨K布局，每個模塊都是一條生產線，可以單獨進行生產，并以并聯(lián)的形式快速完成一臺泵的生產。
智慧工廠的顯著特點是：滿足不同消費者的不同需求，實現多品種、小批量、定制生產。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：
(2) 具備自學能力，自動判斷、優(yōu)化生產流程等
(3) 滿足個性化定制、柔性化生產需求，并結合精益生產理念，有效縮短產品生產周期，大幅
(4) 配套智能物流倉儲系統(tǒng)，實現出入庫管理的高效性
僅有自動化生產線和工業(yè)機器人的工廠不能稱為智能工廠。智能工廠不僅生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化，而且在產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流等環(huán)節(jié)也應當與生產過程實現閉環(huán)集成。一個工廠的多個車間之間也要實現信息共享、準時配送和協(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、定制生產的產品。要做到生產的智能化，首先產品(設計)必須滿足以下幾點：
(1) 標準化設計：除了市場上可以采購到的通用的標準件以外(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，可以進行標準化設計。
(2) 模塊化設計：模塊化設計通常以功能區(qū)分、部件的型式出現。針對某一特定的市場需求，可以像搭積木一樣，將標準化設計的零件、模塊化設計的部件與專業(yè)設計生產的零件進行快速地拼接即可。模塊化設計是綠色設計方法之一，可以同時滿足產品的功能和環(huán)境屬性。
(3) 參數化設計：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化設計。只要改變其中一個或幾個參數，就會快速自動生成一只新的零件。
(4) 設計流程的標準化：從水力設計開始，到結構設計(含外觀設計)、CFD分析、應力和疲勞分析、強度校核、抗震分析以及臨界轉速分析等，做到設計流程的標準化。
標準化工廠的建立，不僅可以大大提高勞動生產率、滿足快速交貨要求，而且還可以確保穩(wěn)定的產品質量、降低制造成本，使企業(yè)變得“專而精”、“特而新”，具有更強的競爭力。這一點，幾乎對于所有泵制造廠都適用。
產品智能化就是將產品作為一個數據采集端，不斷地采集用戶的數據并上傳到云端，方便用戶進行管理。
要想實現產品的智能化，需要使用多種傳感器對產品進行實時的監(jiān)測，在發(fā)生不可逆的故障或停機之前得到較準確的診斷，及早發(fā)現問題并予以糾正。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/出口介質的溫度;還涉及到泵殼體上/下溫差。通過對泵進/出口介質溫度的監(jiān)測，有助于預測汽蝕的發(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：可以預測泵殼體/葉輪耐磨環(huán)更換時間及開式葉輪間隙調整時間;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) 應變：預測動/靜零部件之間是否會發(fā)生摩擦、泵殼體的腐蝕及現場管路支撐問題;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，可以預測泵汽蝕的發(fā)生。
(7) 泄漏：主要用于預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。通過一個雙重無壓密封裝置內側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。
通過一個雙重無壓密封裝置內側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側密封泄漏檢測到循環(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，包括泵本體設計原因和外部條件因素兩大類。而泵本體設計引起的振動主要體現在兩個方面，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、泵送介質發(fā)生汽化、葉輪葉片太靠近蝸舌(cutwater)運行、內部回流等原因所引起。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，以確保旋轉部件與靜止部件不會發(fā)生接觸。同時，軸撓度過大，會導致耐磨環(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，預測潤滑油的更換周期。
設備制造商通過網絡可以實時監(jiān)控設備在用戶現場的運行狀況，以判斷產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商轉型。
《中國制造2025》明確提出：要加快制造與服務的協(xié)同發(fā)展，推動商業(yè)模式創(chuàng)新，促進生產制造向服務型制造的轉變 - 就是由單一產品制造向用戶提供一整套系統(tǒng)解決方案。在這方面，發(fā)達國家已經走了很長的路。
要想做到生產服務化，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：
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)將泵放置在預先制造的結構上，并將所有的輔助設備、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的外部影響，提高泵的性能。
為用戶老產品的改造提供最優(yōu)化的解決方案。
以恒盛泵業(yè)股份有限公司為例，憑借強大的生產制造能力和豐富經驗，他們?yōu)椴簧偈褪?、海上平臺、船舶用戶提供過整體設計方案。
傳統(tǒng)的維護方式多為反應式維護(設備已經失效，進行事故后維修)或預防性維護(通過采取適當的措施，從而防止設備發(fā)生故障)。
預測性維護是在產品出現故障、用戶要求之前派出技術服務人員對產品進行維護，這是制造業(yè)所追求的終極目標。
在這方面，目前國內外泵行業(yè)也僅在少數監(jiān)測項目上有所突破，如恒盛泵業(yè)承建的勝利油田東營原油庫遷建工程外輸泵項目，其中共涉及恒盛泵業(yè)九臺雙螺桿泵撬塊，撬塊排量最大達1015m/h，撬塊將用于原油庫不同輸油管線，承擔著原油的輸送任務。撬塊包含了雙螺桿泵、密封沖洗系統(tǒng)、強制潤滑系統(tǒng)、各種傳感器、變送器、自動控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)、在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)等?？梢杂谩爸悄堋眱蓚€字概括此次撬塊系統(tǒng)，它可以做到自動控制，實時數據采集、在線監(jiān)測與故障診斷，保證設備安全運行，這與勝利油田整個原油庫信息化、數字化、智能化的建設初衷相吻合。通過對系統(tǒng)變化的監(jiān)測，準確判斷出其存在的問題或將要發(fā)生的故障，不僅為用戶解決了目前存在的現實問題，而且為他們以后的維護工作提供了準確的解決方案。
機泵設備在很多場合是維持系統(tǒng)流程穩(wěn)定的重要設備，通過物聯(lián)網技術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程機泵系統(tǒng)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)網對其進行訪問。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。
除了向用戶提供設備以外，還可以在設備整個生命周期內，為用戶提供操作、運行管理、維修及維護、網絡安全系統(tǒng)等全套服務。
采用租賃、甚至無償使用(利潤分成)的形式向用戶提供產品、產品維修及服務。
只有實體經濟才是經濟的根本，是一個國家可持續(xù)發(fā)展的關鍵，也是建設世界強國的必由之路!傳統(tǒng)制造業(yè)的轉型升級是大勢所趨。
正如《中國制造2025》中所描繪的：當前，新一輪科技革命和產業(yè)變革與我國加快轉變經濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，國際產業(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，把我國建設成為引領世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，為實現中華民族偉大復興的中國夢打下堅實基礎。
在大數據的支持下，借助現代計算機仿真技術，未來泵的結構設計和水力設計將變得相對簡單、快捷;而泵本體的節(jié)能增效將變得越來越困難。
未來的泵產品將完全是模塊化設計，根據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)中的一個設備，未來泵將會與系統(tǒng)一起進行最優(yōu)化的設計，以追求系統(tǒng)整體高效為最終目標。
未來的泵在加工制造上會普遍使用一些先進的制造技術，如增材制造、仿生制造、柔性制造等。
未來的泵通過大數據、云計算，將會實現預測性維護，很少會出現意外停機的狀況。
未來的泵將會與機器人融合成為智能泵：可以實現數據收集、優(yōu)化運行、故障診斷、人泵對話，甚至具有深度學習及故障自我修復的功能。
