風電機組制造工藝管理研究

文 | 周意普 譚楊 李龍

風電機組制造工藝管理研究

文 | 周意普 譚楊 李龍

攝影：張瑩

近年來，我國風電行業發展勢頭迅猛，風電機組技術日趨成熟。在市場競爭日益激烈的形勢下，風電企業要取得競爭優勢，不僅依靠技術領先，還要依靠工藝領先。工藝管理是企業的基礎管理，貫穿于企業生產的全過程,是實現產品設計、保證產品質量、發展生產、降低消耗、提高生產效率的重要手段。機組的質量、成本、交期很大程度取決于工藝水平。為更好發揮工藝管理在風電行業的重要作用，提高企業競爭力，必須從工藝準備、工藝過程控制、工藝能力持續提升等多個方面提升工藝管理水平。

工藝準備

工藝準備是連接設計與制造的重要環節。合理安排各項工藝準備工作,對于縮短產品生產周期、降低成本有重要的作用。工藝準備可從以下幾方面進行：

(1) 設計工藝。在風電機組設計過程中，著重考慮產品的工藝性、作業便利性和安全性，在設計前期提出工藝要求。工藝人員參與產品的設計過程，在設計完成后對工藝可行性和材料的適用性等要素進行評價。

(2) 工藝模擬。工藝模擬可以縮短產品制造周期，最大限度地避免返工，減少員工的勞動量，降低產品的制造成本和風險。一般采用三維計算機軟件，對機組生產的關鍵工序進行模擬。圖1是用三維軟件模擬輪轂柜裝配過程的示意圖。通過模擬可以確定吊裝方法是否可行、吊具是否合適、裝配空間是否足夠等問題。在產品制造之前，將輪轂裝配可能發生的各種風險最大限度地消除。圖2是柜內預布線模擬圖，該圖是利用預布線軟件，對柜體進行模擬布線生成的。布線軟件可生成布線路徑，計算出導線長度，可預先對布線工藝進行評判。通過預布線工藝，使布線設計更為合理，有效避免因路徑不合理或導線長度錯誤等問題引起的返工、物料浪費。

圖1 輪轂柜裝配模擬圖

圖2 柜內預布線模擬圖

(3) 技術交底。技術交底工作是工藝管理重要的一環。為了確保產品制造可靠性，要將操作人員資質要求、工藝流程、裝配的工藝要點等要素進行詳細交底。交底對象應包含生產管理人員、一線操作人員、檢驗人員等。做好技術交底，要求工藝人員要全面了解技術要求，同時要充分考慮交底對象的接受能力。技術交底可采用多種形式，有書面交底，也可采用口頭交底。為將交底內容落實到位，交底時必須做好交底記錄。

安全交底也是一個不容忽視的環節。風電機組大部件多，外形不規則，在準備階段和裝配過程中都存在安全風險。因此技術交底必須包含安全交底，要有針對性地識別危險源，并制定合理的預防措施。在作業過程中要有安全員現場監督，時刻提醒員工安全注意事項，強化員工的安全意識。

工藝過程控制

風電機組裝配過程控制能力直接影響機組裝配質量和效率。工藝過程控制是工藝管理的核心，其管控成果直接體現在產品上。工藝過程控制應合理有序，能切實解決機組生產過程中的問題，并為后續工藝工作提供參考。可從以下幾方面進行：

(1) 工藝流程網絡圖。工藝流程網絡圖主要對機組裝配的工藝流程和各工序之間的關系進行分析。以機組圖紙、技術規范、產品部件說明書為依據，充分識別現有生產條件、國內外同類型機組的工藝技術資料以及安全性等方面的要求，識別需要開發的新工藝、新技術、新材料，制定機組生產工藝流程，完成工藝流程網絡圖的繪制。根據網絡圖，在正式批量制造之前，分析工藝準備情況。重點識別需要開發的新工裝或改造的工裝，進行工裝開發的需求分析活動。工裝需求分析活動完成后，可根據情況確定自制工裝或進行整體外購。

工藝流程網絡圖可以全面直觀地體現風電機組制造過程中各部件裝配的串、并聯關系，清楚地體現全部制造流程。以工藝流程網絡圖為核心組織工藝工作的開展，可使機組制造過程管理有序可循。工藝流程網絡圖應區分關鍵工序和特殊工序，應注明對應的工藝文件，在條件允許情況下還可注明該工序預計作業時間和預計作業人數等信息。工藝流程網絡圖繪制的越詳細，生產流程越清晰，生產過程也會越順暢。圖3是某兆瓦級風電機組裝配工藝網絡流程圖。

(2) 現場工藝支持。工藝支持的目的是收集問題，并運用專業知識快速響應問題，分析問題產生的原因，提出解決方案，制定預防糾正措施，確保問題不會重復發生。在生產現場反饋問題時，必須迅速響應，快速做出判斷，避免因該問題造成現場停工，影響生產進度。在分析問題階段，針對復雜、出現頻次高的問題，可采用“三個為什么分析法”、繪制“A3報告”等方式，尋找問題根源，解決問題。工藝支持工作要有專人負責管理，對收集的問題進行詳細記錄并增加照片說明，對問題解決進度時時跟進，確保問題解決到位，同時也為后續工作積累經驗。

圖3 某兆瓦級風電機組裝配工藝流程網絡圖

(3) 工藝驗證。工藝驗證的主要內容包括產品的工藝方案驗證、工藝文件驗證、制造設備驗證、工裝模具驗證、檢驗器具驗證及原材料驗證等幾個方面。在機組制造過程中，新機型、新項目的研發都會涉及新工藝的運用和新工裝的制作，為確保這些新技術、新設備適用于風電機組的制造過程，必須通過驗證確認工藝方法和工藝裝備能否達到要求。工藝驗證降低了機組制造的質量成本，通過驗證過程，可以優化工藝、工裝，確保產品品質。工藝驗證必須進行記錄，保證記錄的原始性。要詳細記錄驗證過程中存在的偏差及問題，并分析原因、制定相應解決對策。

(4) 變更控制。一旦開始批量生產，應盡量避免變更。但風電行業競爭不斷加劇，業主需求日益多樣，每個風電場項目的配置均有差別，造成機組制造變更不可避免。因此，如何有效地對變更進行管理尤其重要。變更管理是工藝管理的難點之一。變更往往會給機組成本、質量、交期等各方面帶來風險，并打擊員工的士氣。對于必須進行的變更，則要做好在制品的處理，及時通知供應商和質量部門加強對變更產品的控制。為了最大限度地降低變更成本，在制品處理以修復為主，同時積極組織對變更效果進行驗證。

由于風電機組的工藝路線復雜，變更發生后，機組生產活動中包括生產計劃組織、在制品處理、工藝文件、物料等在多項生產因素都需要進行調整。造成機組生產各個環節的配合難度加大，信息難以及時傳遞或傳遞不到位，管理混亂。針對不同項目、不同配置的風電機組，首先要對產品的物料清單進行差異分析。對不同物料清單的差異項進行分析、確認。涉及物料變更，變更發起人應填寫《在制品狀態與處理意見征集表》，并跟進被替代物料的處理，做好相應的記錄，保證在制品變更到位。其次，要按照不同的項目，分別提供工藝文件清單，保證作業文件不混淆；對非在制品的工藝文件予以回收。再次，對工藝文件的變更點，應做好相應的記錄。新版工藝文件下發后，工藝員須對首件及次件產品的工藝執行情況進行現場跟蹤，現場操作人員、工藝員須填寫《工藝文件變更執行情況跟蹤單》。

加強變更管理的另外一個重要手段是采用信息化系統對變更進行管理。通過信息化系統，可以使變更流程更規范，能夠對變更的必要性、影響等進行全面評估，降低風險。另外，通過信息化系統，可以將變更信息及時傳遞到相應的端口，起到快速傳遞、避免遺漏的作用。風電企業一般使用多個信息化系統，包括產品生命周期管理系統(PLM)、企業資源管理系統(ERP)、質量管理系統(QMS)等，應實現各個系統的聯動和信息交互。通過信息化系統，將變更信息傳遞到設計、工藝、采購、生產、質量，對成品、在制品和未開工的項目進行全方位的處理，最大限度避免信息傳遞不到位而引起的損失。信息交互一方面可以消除管理中存在的信息孤島和信息斷層，另一方面也可以避免信息系統的重復開發，減少資源浪費。

(5) 檔案管理。風電機組制造工藝工作的所有資料，包括相關標準、文件，問題處理記錄等，都必須進行歸檔管理。進行檔案管理可以對機組吊裝或運行過程中發現的問題進行追溯，尋找問題根源，還可以進行經驗分享，再次生產類似項目是可以進行借鑒。

持續提升

風電在我國還是一個新興產業，工藝管理工作需要不斷地積累和創新。要做好機組工藝管理工作，還有以下幾個方面必須持續提升。

(1) 人才培養。可以通過編制工作手冊、建立針對性的崗位培訓體系等方式進行；更重要的是，通過實踐工作，如工藝研究項目、實際問題分析處理等方式提升工藝人員的水平。建立完善工藝人才培養體系，有助于工藝人員能力提升，有助于工藝管理工作的開展。

(2) 項目化工藝管理。將管理項目的方法變成管理企業中一次性工作的方法。很多的工藝管理工作是有時限、有明確目標，預算和進度要求的，并且這些工作牽涉到多個部門，比較復雜?？梢詫⑦@些日常的工藝管理工作項目化，合理利用項目管理的理論和工具，通過項目化管理的模式，對各風電場配置機型工藝進行管理。其中著重對變更進行管理，以保證工藝實施的正確性，確保批量產品的成本和質量，達成工藝管理的目標。

(3) 信息化管理。風電機組一般配置多，批量小，生產周期較長導致工藝管理困難。信息化管理可以用信息為載體，如采用成組技術，快速生成物料清單；可以在ERP系統中維護標準的工藝路線等。這些方法都可使機組工藝管理層次清晰，能更有效地開展工藝工作，縮短工藝設計周期和生產制造周期，也能充分實現工藝信息共享。

(4) 精益化管理。風電機組工藝管理的目標，是提高產品的可制造性，確保產品制造質量，降低制造成本，縮短制造周期。工藝管理中運用精益工具，進行“一個流”工藝布局、工序節拍設計、標準化作業等，不斷進行工藝優化，持續消除浪費，降低成本提交效率，最終達到精益制造的目的。

結束語

風電機組工藝管理涉及機組生產的方方面面，對質量、安全和成本都有著非常重要的作用。強化工藝管理的作用，能有效發現質量、安全隱患，促進機組設計水平的提升。因此要在工藝管理方面不斷創新，積極探索，促進企業管理水平的提高。實踐證明，在技術、生產水平相同的條件下，建立一套行之有效的風電機組制造工藝管理體系，將有效提高風電企業在行業中的競爭力。

（作者單位：南車株洲電力機車研究所有限公司）