团队简介

为积极落实《中国制造2025》战略，推动我国煤机装备制造过程转型升级，践行无人化智能开采使命，北京天玛智控科技股份有限公司（简称天玛智控）于2017 年3 月成立煤机装备智能制造柔性生产线创新团队（简称团队）。

团队以天玛智控高级技术专家谢赛为带头人，聚焦煤机装备生产制造过程自动化、数字化及智能化升级改造需求，专注开展柔性自动化生产线、智能物流、车间信息化系统、视觉技术等智能制造细分方向攻关，经过7 年孜孜不倦探索，研发了行业首个涵盖自零件加工、装配、检验到仓储物流的矿用电液阀全工艺流程智能制造工厂，加快了我国电液阀从进口、合资到自主创新、超越领先的创新变革，为无人化智能开采提供了有力支撑，促进了煤炭行业技术进步。

团队现有成员18 名，核心成员毕业于哥伦比亚大学、墨尔本大学、清华大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、北京理工大学等知名高校，硕士及以上学历占比达83.33%，涵盖机械设计、电气设计、机器人控制技术、机械加工工艺技术、信息化技术及质量管理等多个专业，多人具有从事智能工厂及自动化生产线设计15年以上经验，1人为煤炭行业技能大师。

团队已自主研发加工类、装配类、检测类柔性生产线9 条，承担国家及省部级项目、集团公司科研项目达20 余项，7 项智能制造成果获省部级以上奖励，发表科技论文30 余篇，申请专利60 余项，软件著作权12 项，团队成员研发的4 项成果鉴定为国内领先及以上水平，其中电磁先导阀智能装配生产线被中国煤炭工业协会鉴定为国际领先水平，荣获“2022 年度中国煤炭科工集团工人先锋号”“2023年度全国煤矿智能化卓越团队”等称号，并推动天玛智控获批“北京市智能工厂”及“工信部智能制造试点示范项目”，提升了我国高端煤机装备在国际上的竞争力和影响力，树立了煤炭行业智能制造典型示范标杆。

图1 矿用电液阀柔性智能装配车间

从“0”到“1” 探索电液阀装配过程数智化

实现无人化安全高效开采是几代煤炭人的梦想，而作为替代人工操作实现自动化、智能化采煤的关键执行部件的矿用电液阀，与国外高端产品相比存在使用寿命短，故障率和制造成本高等问题，主要表现为零件加工一致性差，装配依赖人工经验，制造过程自动化率低。矿用电液阀由200 余种近2 000个阀体、阀芯、电磁先导阀等精密零部件装配而成。

团队通过调研发现，国内外当时的主要装配工艺均为手工，无柔性智能装配生产线经验可参考，经过天玛智控评估与支持，团队决心采用自主攻关及创新，并依托2 个国家智能制造装备发展专项项目和集团公司重点项目，开展智能装配生产线及车间信息化系统研制。历时7 年，最终创新形成矿用电液阀智能制造技术、装备和生产体系，建成了行业首个矿用电液阀柔性智能装配车间（图1）。

矿用电液阀柔性智能装配车间

由阀芯柔性智能装配生产线、电磁先导阀自动装配生产线、整体电液控换向阀柔性自动装配生产线和整体电液控换向阀自动检测工作站组成，共含有多轴机器人26 台、视觉检测系统16 套、托盘输送线3 条、RFID系统3 套、SCADA系统1 套、AGV物料配送系统1 套，实现了天玛智控矿用电液阀产品的物料智能配送、产品柔性智能换产、装配质量自动检测上传，满足多品种小批量离散型生产快速供货和客户多变的定制化需求，年产200 套SAC电液控制系统。

整体电液控换向阀柔性自动装配线

针对整体电液控换向阀多品种小批量的生产特点，攻克多规格产品混线生产智能识别、一键换产、产品在线返修、长径比17∶1 不锈钢螺钉自动上料拧紧等工艺难题，设计集成机器人技术、智能视觉检测技术、自动上料拧紧技术、RFID技术等于一体的机器人柔性智能装配生产线，实现了10 功能以上272 种规格型号电液控换向阀柔性智能装配，生产效率提高27%，操作工由5 人减为1 人，1 次交检合格率提高9.4%，劳动强度大幅降低。

产线包含7 个全自动装配工位，30 m重载双层输送线1 条、六轴机器人2 台、自动拧紧系统3 套、助力机械手2 台套、分度器2 台套、变位机1 台、各类型专机若干、SCADA系统1 套，整体电液控换向阀柔性自动装配线如图2 所示。

图2　整体电液控换向阀柔性自动装配线

图3　阀芯柔性智能装配生产线

阀芯柔性智能装配生产线

可实现3 种类型的阀芯柔性智能装配生产，设计产能45 万件，自动化工位12 个，机器人11 台，视觉检测系统4 套，无损检测系统2 套，物料AGV自动配送，整个生产过程无须人工干预，实现了与主阀生产线的无缝对接生产，节约操作员工7 人。生产线攻克了液压零部件不同尺寸外O圈、挡圈全自动装配技术、零部件精密在线检测技术、多品种变批量产品柔性混线生产等关键难点，阀芯柔性智能装配生产线如图3所示。

电磁先导阀自动装配生产线

针对综采工作面电液控制系统用电磁先导阀装配自动化水平低，生产质量不稳定的特点，攻克了电磁先导阀装配过程多工位球式涨堵压装技术、小直径密封圈组装技术、O圈视觉检测技术、电磁先导阀成品自动检测技术、铸造件机器人柔性装配技术等多项难题，形成多套精密液压产品“卡脖子”工艺难题的解决方案，自主设计研发智能装配生产线1 条（共包含9 个自动装配工位，12 台多关节机器人，6 套视觉系统，1 条环形托盘输送线，1 套SCADA系统），年产能21 万件，生产节拍62 s，效率提升22.5%，减少操作工15 人，此技术方法经中国煤炭工业协会鉴定达到国际领先水平，电磁先导阀自动装配生产线如图4 所示。

图4　电磁先导阀自动装配生产线

车间数字化平台

针对离散制造业数字化车间生产线的智能化运行需求，提炼典型加工、装配、物料协同等业务场景，开发了1 套数字化车间智能化管控软件，具有数据采集、数据存储、数据可视化、业务系统集成及异常预测等功能，提供模块化定制化解决方案，实现加工、装配等生产线的智能管控，车间数字化平台如图5所示 。

图5　车间数字化平台

数字化管控平台实现了4 种应用场景。

（1）SCADA应用：对智能制造柔性生产线进行部署和应用。

（2） 系统集成应用：集成RCS系统实现车间的AGV自动上下料，集成MES、WMS系统实现产线的物料追踪。

（3） 边缘计算应用：将计算、数据存储等功能移至边缘侧执行，降低传输时延，增强实时性，实时处理生产设备产生的数据，快速响应故障预警。

（4） FMS应用：数控系统和机器人采集插件实现机床上下料控制系统。

电液阀装配过程数智化取得的成效

团队在天玛智控实现无人化关键零件国产化自主可控的基础上，通过研究解决了煤机装备产品批量生产制造过程的“卡脖子”工艺，实现了煤机装备产品自主批量高效稳定生产，达成产品核心制造技术批量国产化应用和自主可控，为我国能源安全保障提供了有力的技术支撑。

天玛智控作为“智能制造标杆企业”，落实《中国制造2025》战略，在煤机制造板块树立了智能制造典型应用案例，促进了我国煤机制造行业生产制造水平的发展，可为煤机行业其他相关企业提供智能制造实施技术路线。

团队通过研发各项技术，提升了电液控制系统生产过程的可靠性和生产效率，为煤矿企业加速应用综采电液控制系统提供技术基础，进一步促进了我国煤矿智能无人化开采进步。从煤机装备制造企业自身生产制造角度和煤矿企业产品使用角度均可大幅度减少操作工人的数量和劳动强度，降低职业病危害，提升产业工人的幸福感。

图6　科技成果证书

团队核心研发成果推动天玛智控获得“全国煤炭机械行业智能制造标杆企业”“北京市智能制造标杆企业”“北京市智能工厂”，以及“2019—2020 年度煤炭行业“两化”融合优秀项目、中国煤炭工业科学技术奖一等奖、北京市科学技术二等奖等荣誉称号（图6）。

从“1”到“100” 赋能煤机装备制造行业智能化

依托煤机装备智能制造柔性生产线创新团队相关研究成果，天玛智控积极将相关经验赋能煤机装备制造行业，开展新兴产业拓展。目前已完成煤机装备制造领域自动化、信息化、数字化的创新研究及应用开发的产业化，聚焦智能制造专用装备及柔性生产线设计、开发、制造、实施，助力行业客户从传统制造模式向自动化、数字化转变，提升煤机装备制造行业智能制造水平。

截至目前，智能制造产业相关研究成果已赋能中国船舶集团有限公司第七〇七研究所、成都天地直方发动机有限公司、黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司、贵州邦达建筑工程有限公司、中煤科工上海研究院、中煤科工重庆研究院、煤炭科学研究总院等煤机装备制造客户，业务范围涵盖柔性智能装配生产线、机器人机床上下料、智能检测系统、智能物料配送系统、智能专用装备及车间数字化平台6 个方向，经济创收4 000 余万元，智能制造产业化方向如图7所示。

图7　智能制造产业化

展望未来 铸造煤机装备制造行业智能制造引领者

团队建设

将加大人工智能、视觉技术、机器人技术等方面人才引进和培养力度，特别是青年一代人才的培养，完善团队老、中、青人才架构，打造“专业技术人才−专业领军工程师−专业领军科学家”多级发展人才体系。

产品创新

继续聚焦生产制造过程，开展生产工艺技术、柔性智能生产线、质量检测装备等技术研究，解决产品生产过程中效率低、质量稳定性差、信息化程度低等行业难题；此外，加大工业智能相机系统、智能高压清洗去毛刺系统研制，构建产业化发展核心竞争力。

产业发展

不断赋能煤机装备制造行业，逐步向液压行业、精密机加工行业拓展，构建“立足煤、依托煤、跳出煤”的发展思路，面向通用制造行业赋能柔性智能生产线技术，推动其他行业的智能化发展。

策划：赵瑞 编辑：宫在芹