摘" 要：隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化協(xié)同制造成為核電裝備制造領(lǐng)域的關(guān)鍵研究方向。該文旨在探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造中的應(yīng)用，以加速數(shù)字化協(xié)同制造的發(fā)展。研究通過實踐案例分析展示核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造的實踐成果，并提出推動該領(lǐng)域發(fā)展的政策建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；核電裝備；數(shù)字化；協(xié)同制造；案例分析

中圖分類號：TM613" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）01-0017-05

Abstract： With the rapid development of industrial Internet technology， digital collaborative manufacturing has become a key research direction in the field of nuclear power equipment manufacturing. This paper aims to explore the application of industrial Internet technology in nuclear power equipment manufacturing to accelerate the development of digital collaborative manufacturing. The practical results of digital collaborative manufacturing of nuclear power equipment are demonstrated through practical case analysist， and put forward policy suggestions to promote the development of this field.

Keywords： industrial Internet; nuclear power equipment; digitalization; collaborative manufacturing; case study

核電站是涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域、多專業(yè)的復(fù)雜技術(shù)構(gòu)成的巨型復(fù)雜產(chǎn)品，核電主設(shè)備是核能產(chǎn)業(yè)的核心部分，主要包括蒸汽發(fā)生器、壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)和核主泵等設(shè)備（圖1）。

因我國工業(yè)化生產(chǎn)體系和研發(fā)體系的發(fā)展歷史原因，與簡單產(chǎn)品不同，核電主設(shè)備的設(shè)計和制造是相分離的。設(shè)計工作由專業(yè)的設(shè)計院（如中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司、中國廣核集團(tuán)有限公司、國家核電技術(shù)公司等）負(fù)責(zé)，而設(shè)備制造則由制造企業(yè)負(fù)責(zé)，因此與歐美不同，形成了EBOM（工程）、PBOM（工藝）、MBOM（制造）3個BOM作為核心產(chǎn)品研發(fā)要素（圖2）。

在這種機(jī)制下，設(shè)計院和制造企業(yè)之間需要進(jìn)行緊密的協(xié)同合作。設(shè)計院需要向制造企業(yè)提供詳細(xì)的設(shè)計文件和規(guī)范，同時需要對制造企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督和管理，以確保設(shè)備的制造過程符合設(shè)計要求。而制造企業(yè)需要根據(jù)設(shè)計院提供的設(shè)計文件和規(guī)范進(jìn)行設(shè)備的制造和裝配，并在制造過程中及時向設(shè)計院反饋制造過程中的問題和困難，以便設(shè)計院及時進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。為了實現(xiàn)這種高效的協(xié)同合作，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為核電主設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)不可或缺的一部分。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，設(shè)計院和制造企業(yè)可以實現(xiàn)信息共享、資源協(xié)同和數(shù)據(jù)互通，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。

1" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與核電裝備制造

1.1" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是指通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)將制造業(yè)生產(chǎn)要素、制造過程、制造資源以及產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行全面連接和智能化的一種新型信息通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的工業(yè)自動化不同，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的共享、協(xié)同和智能分析，致力于實現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的高度智能化和靈活性（圖3）。

1.2" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應(yīng)用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應(yīng)用涵蓋了制造過程的各個環(huán)節(jié)，包括產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈管理和售后服務(wù)等。在產(chǎn)品設(shè)計方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以通過模擬和仿真技術(shù)幫助設(shè)計人員優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本；在生產(chǎn)制造方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控、調(diào)度和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和資源利用率；在供應(yīng)鏈管理方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的信息共享和協(xié)同，實現(xiàn)供應(yīng)鏈的高效運作；在售后服務(wù)方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)和故障預(yù)警，提高售后服務(wù)的效率和質(zhì)量（圖4）。

1.3" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在核電裝備制造中的潛在作用

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造中具有巨大的潛在作用。首先，它可以實現(xiàn)核電裝備制造過程的數(shù)字化、智能化和高度靈活化，特別是在設(shè)計-制造協(xié)同方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以解決傳統(tǒng)設(shè)計制造相分離的問題。通過實時監(jiān)測和分析生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時調(diào)整和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。其次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)核電裝備制造過程中各個環(huán)節(jié)的信息共享和協(xié)同。不同制造環(huán)節(jié)的信息可以通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)實時共享，以實現(xiàn)整個制造過程的高效協(xié)同。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還可以實現(xiàn)核電裝備制造企業(yè)與供應(yīng)商、合作伙伴以及客戶之間的緊密連接和協(xié)同。通過共享數(shù)據(jù)和信息，可以實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化協(xié)同，提高核電裝備制造的整體效率和競爭力。最后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)核電裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、運維和售后服務(wù)，通過實時診斷和預(yù)警，提高設(shè)備的可靠性和安全性，為核電裝備的長期運行提供支持。

2" 核電裝備數(shù)字化制造的現(xiàn)狀分析

核電設(shè)備的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造和運行維護(hù)需要上下游產(chǎn)業(yè)鏈長周期、多專業(yè)的協(xié)作，涉及大量的數(shù)據(jù)管理和信息傳遞。

目前，核電設(shè)備的開發(fā)設(shè)計主要以文檔為主要傳遞介質(zhì)，通過標(biāo)準(zhǔn)化法規(guī)、設(shè)備設(shè)計規(guī)范書和上下游專業(yè)提資等方式進(jìn)行。在設(shè)計階段，需要進(jìn)行布置設(shè)計、材料設(shè)計、焊接設(shè)計、無損檢測設(shè)計和防腐水化學(xué)設(shè)計等，然后進(jìn)行設(shè)備強(qiáng)度計算、應(yīng)力分析、性能分析等設(shè)計驗證工作。設(shè)計分析業(yè)務(wù)流程之間因模型格式、目標(biāo)范圍不同，需要人工的模型轉(zhuǎn)換或清理，以及人工的網(wǎng)格劃分、施加載荷、求解計算和結(jié)果評定等操作。

隨著國內(nèi)核電設(shè)備制造集團(tuán)獲得集成供貨管理體系運行許可，核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備集成供貨已成為趨勢。通過整合和共享各制造單位能力優(yōu)勢、設(shè)備/人員等資源，可保障設(shè)備交付周期、降低生產(chǎn)制造成本，從而進(jìn)一步提升我國核電裝備整體能力和技術(shù)水平。然而，目前核電設(shè)備生產(chǎn)制造模式相對粗放，存在數(shù)據(jù)孤島。整個制造過程信息流不完全暢通，對工人、計劃員、決策層來講，整個制造過程基本屬于黑箱。具體的執(zhí)行過程是否異常，工序之間如何交接，質(zhì)量數(shù)據(jù)是否正常，設(shè)備OEE指數(shù)等，存在嚴(yán)重的滯后性和不及時性。同時，各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)會產(chǎn)生和存儲大量數(shù)據(jù)，而系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互是依靠點對點的集成進(jìn)行的，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)全面互聯(lián)互通和綜合集成，產(chǎn)品、物料、產(chǎn)線、工藝、質(zhì)量和供應(yīng)鏈等全生命周期數(shù)據(jù)未實現(xiàn)匯聚，出現(xiàn)了很多數(shù)據(jù)孤島。

以二維圖紙為主要交付方式的核電設(shè)備設(shè)計制造協(xié)同也存在一些問題。設(shè)備設(shè)計完成后，向制造單位交付二維圖紙，制造單位根據(jù)設(shè)計交付的設(shè)計圖紙，進(jìn)行三維建模、工藝仿真，生成機(jī)加工指令開展設(shè)備的生產(chǎn)制造。同時，針對請求信息（RFI）/工程和設(shè)計變更請求（Eamp;DCR）/不符合項報告（NCR）等工程變更，下游專業(yè)需要將設(shè)計變更信息人工反映到正式發(fā)布的圖紙/文件版本上，當(dāng)設(shè)計變更數(shù)量較多且可能存在嵌套變更的情況時，對下游技術(shù)人員造成很大的工作量和識別難度，存在變更執(zhí)行不到位的風(fēng)險。

3" 核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造的關(guān)鍵技術(shù)與解決方案

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和技術(shù)的進(jìn)步，核電作為一種高效、低碳的清潔能源，在新的能源體系中扮演著愈發(fā)重要的角色。核電裝備制造業(yè)作為核能安全和效率的基礎(chǔ)保障，其技術(shù)升級和制造模式創(chuàng)新顯得尤為迫切。當(dāng)前，該領(lǐng)域面臨的核心挑戰(zhàn)之一是各環(huán)節(jié)間存在的信息孤島和數(shù)據(jù)斷鏈問題，這些問題嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)鏈的整合優(yōu)化和資源的高效配置。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，必須采取切實有效的技術(shù)措施和組織管理解決方案，推動核電裝備制造向數(shù)字化協(xié)同制造轉(zhuǎn)型。

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和交互平臺是解決這一問題的首要步驟。在多個專業(yè)使用不同軟件、產(chǎn)出多樣化圖紙、三維模型和報告的情況下，一個規(guī)范化的格式定義和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收集管理平臺顯得尤為重要。這不僅能滿足數(shù)據(jù)的單源性、一致性、精細(xì)化、可檢索性和可追溯性的要求，還能確保物項、數(shù)據(jù)、文件、作業(yè)、知識和軟件等設(shè)計要素之間的關(guān)聯(lián)性，滿足電廠配置管理的復(fù)雜要求。通過這種整合性的數(shù)據(jù)管理，工作效率得以大幅提升，同時項目管控和頂層分配的能力也得到了加強(qiáng)。

推動集成供貨模式是提升核電裝備制造競爭力的關(guān)鍵。集成供貨有助于加強(qiáng)管理控制、經(jīng)驗共享和信息管控，聚焦于技術(shù)和服務(wù)能力的提升。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，企業(yè)間需要進(jìn)行深度整合，包括資質(zhì)、設(shè)備和人員的整合，以便對核心技術(shù)資源進(jìn)行快速耦合和迭代。集成供貨模式的成功運行依賴于強(qiáng)有力的協(xié)同合作機(jī)制，鼓勵企業(yè)之間的信息共享與資源互補(bǔ)，從而發(fā)揮各自的研發(fā)和制造優(yōu)勢。

優(yōu)化生產(chǎn)流程和管理模式對于提高核電裝備制造的效率也至關(guān)重要。在傳統(tǒng)管理模式下，設(shè)備的加工周期較長，生產(chǎn)過程中的能耗管理也較為粗放。借助數(shù)字化手段，可以有效地優(yōu)化這些生產(chǎn)流程，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。例如，通過實時監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量，可以使生產(chǎn)過程更加透明化，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，減少不必要的延誤和浪費。

為了提升設(shè)計制造協(xié)同效率，企業(yè)還必須建立更有效的協(xié)同機(jī)制。目前，從設(shè)計端到制造端的交付過程中存在大量的重復(fù)勞動，如將二維圖紙重新進(jìn)行三維建模以用于加工工藝仿真。這不僅耗費時間，也增加了出錯的風(fēng)險。因此，設(shè)計單位和制造單位之間需要建立更緊密的合作關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的無縫對接。通過共享詳細(xì)的設(shè)計文件和規(guī)范，制造單位可以直接利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備的制造和裝配，而不必花費額外的時間和資源進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)整。

在實施這些關(guān)鍵技術(shù)和解決方案的過程中，企業(yè)也必須認(rèn)識到這是一個系統(tǒng)工程，需要多方面的努力和配合。在這一過程中，政府應(yīng)該加大對核電裝備制造行業(yè)的支持力度，提供政策引導(dǎo)和資金支持。企業(yè)也應(yīng)該加大研發(fā)投入，不斷探索新技術(shù)、新方法，提高自身的核心競爭力。企業(yè)還應(yīng)該加強(qiáng)與高校、科研院所的合作，共同推動技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)。

4" 核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造實踐案例分析

近年來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，核電裝備制造領(lǐng)域也積極探索數(shù)字化協(xié)同制造的實踐路徑。下面通過具體案例來分析核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造的實踐。

4.1" 案例一：GE公司數(shù)字化協(xié)同制造實踐

通用電氣（GE）公司在核電裝備制造領(lǐng)域進(jìn)行了一系列數(shù)字化協(xié)同制造實踐，不僅在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了協(xié)同，而且在設(shè)計階段也體現(xiàn)了設(shè)計-制造協(xié)同的重要性。通過建設(shè)智能制造平臺，GE公司實現(xiàn)了設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享和智能化協(xié)同。該公司在設(shè)計階段就通過先進(jìn)的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)，實時捕捉和分析設(shè)計數(shù)據(jù)，以便在制造過程中進(jìn)行精準(zhǔn)的實施。這種設(shè)計-制造的緊密集成確保了從概念到最終產(chǎn)品的無縫過渡。此外，通過在生產(chǎn)設(shè)備上部署傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，GE公司能夠?qū)崟r監(jiān)測制造過程中的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進(jìn)行分析和處理?；谶@些分析結(jié)果，可以調(diào)整制造參數(shù)，優(yōu)化整個制造過程。通過實時監(jiān)控制造進(jìn)度和質(zhì)量，使制造過程更加高效、智能。同時，GE公司積極參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動了設(shè)備連接和系統(tǒng)互操作性的標(biāo)準(zhǔn)化，為數(shù)字化協(xié)同制造提供了技術(shù)保障。這不僅促進(jìn)了生產(chǎn)過程的協(xié)同，也為設(shè)計-制造協(xié)同提供了堅實的基礎(chǔ)。

4.2" 案例二：西門子數(shù)字化制造解決方案

西門子為核電裝備制造提供了數(shù)字化制造解決方案。通過數(shù)字化制造平臺，將設(shè)計、制造、運維等環(huán)節(jié)連接起來，實現(xiàn)全生命周期的數(shù)字化管理。西門子提供了數(shù)字化建模和仿真技術(shù)，可以在數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、優(yōu)化和驗證，降低了設(shè)計成本和周期。此外，西門子通過智能制造系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備之間的智能協(xié)同，提高了制造效率和質(zhì)量。具體數(shù)據(jù)見表1。通過數(shù)字化制造解決方案的應(yīng)用，核電裝備制造企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)制造過程的高度智能化、透明化和可控制。

通過這些實踐案例可以看出，核電裝備制造領(lǐng)域已經(jīng)積極探索并實踐數(shù)字化協(xié)同制造，應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)字化解決方案，通過數(shù)據(jù)共享、設(shè)備協(xié)同制造、智能制造系統(tǒng)等手段實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化和智能化，為核電裝備制造帶來了更高效、安全、可靠的制造模式。未來，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用的推廣，核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造將會迎來更加廣闊的發(fā)展空間。

5" 未來發(fā)展方向與展望

5.1" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造中的發(fā)展趨勢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)發(fā)展并深化應(yīng)用。一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將更加普及和成熟，成本逐步降低，使更多的企業(yè)能夠承擔(dān)和應(yīng)用。另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將更加注重與人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等前沿技術(shù)的融合，實現(xiàn)更高級別的智能化和自動化制造。此外，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將推動制造企業(yè)形成更加開放、共享、協(xié)同的生態(tài)系統(tǒng)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作，形成全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化協(xié)同制造生態(tài)圈。

5.2" 核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造的未來發(fā)展方向

未來核電裝備數(shù)字化協(xié)同制造將朝著更加智能、高效、綠色的方向發(fā)展。首先，數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)將成為關(guān)鍵支撐，確保設(shè)計單位與制造單位、制造單位之間、制造單位與供應(yīng)鏈企業(yè)間的數(shù)據(jù)能夠安全、可靠地流動。利用先進(jìn)的加密技術(shù)和隱私保護(hù)機(jī)制，我們可以確保核電裝備制造過程中的數(shù)據(jù)不僅得到保護(hù)，而且能夠在各方之間安全地共享，從而促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作。其次，數(shù)字化協(xié)同制造將更加注重智能制造的發(fā)展，通過人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)實現(xiàn)制造過程的自動化、智能化和優(yōu)化。這不僅提高了生產(chǎn)效率，還為高質(zhì)量的核電裝備制造提供了保障。最后，數(shù)字化協(xié)同制造將推動核電裝備制造過程的綠色發(fā)展，通過數(shù)字化手段實現(xiàn)資源的高效利用、能源的節(jié)約和排放的降低，實現(xiàn)制造過程的綠色、可持續(xù)發(fā)展。這符合全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求，也是核電裝備制造行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。

5.3" 推動核電裝備制造數(shù)字化協(xié)同制造的政策建議

政府應(yīng)該制定支持?jǐn)?shù)字化協(xié)同制造發(fā)展的政策和法規(guī)，包括制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、鼓勵企業(yè)開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型、推動數(shù)字化技術(shù)研究和應(yīng)用等方面。同時，政府可以加強(qiáng)與企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、行業(yè)協(xié)會的合作，共同推動核電裝備制造數(shù)字化協(xié)同制造的研究、實踐和推廣，促進(jìn)我國核電裝備制造行業(yè)向數(shù)字化、智能化邁進(jìn)。

6" 結(jié)束語

綜上，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和不斷深化，核電裝備制造正在迎來數(shù)字化協(xié)同制造的新時代。本文系統(tǒng)性地探討了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造中的應(yīng)用及未來發(fā)展方向。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化協(xié)同制造過程中仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)、設(shè)備連接與集成、系統(tǒng)互操作性與標(biāo)準(zhǔn)化等。解決這些挑戰(zhàn)需要技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定和政策支持等多方面的努力。展望未來，我們期待工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在核電裝備制造領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，更好地滿足核能發(fā)展的要求。

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