煤炭是我国重要的主体能源,煤炭产业的可持续发展关系到国民经济健康发展和国家能源安全。多年来,在国家政策的支持下,我国在钻探装备和钻孔施工工艺技术方面开展了科技攻关,取得了丰硕的成果,促进了煤矿钻探技术的快速进步,为煤矿生产和安全工作提供了有力的保障。但是,煤矿钻探装备产业一直采用粗放生产模式,自动化程度低,信息化管理相对滞后,严重制约了钻探装备产业的发展。随着先进智能制造技术的蓬勃发展,中煤科工集团西安研究院有限公司从2013年开始进行了钻探装备智能制造的调研和技术研发工作。  
 
1.  钻探装备智能制造车间项目进展情况
项目以钻探装备数字化智能制造车间为建设对象,利用现代信息技术,基于数字化信息管理与智能制造系统融合的理念引入离散制造流程,实现制造流程自动化、质量追溯信息化、故障诊断智能化。
1.1智能制造车间已开工建设
项目占地面积300亩,建筑面积4000万平米,主要为标准化生产用房和研发办公楼,实现了高度集约用地的要求。
1.2关键工序实现了自动化、数字化
采用高度集成的智能焊接机器人系统,突破了传统的手工焊接方式,利用智能焊缝检测、自动跟踪等功能实现了复杂焊缝的自动作业,开拓了螺旋钻杆柔性自动化生产新模式;建立了钻杆焊接数字化制造示范点,自主开发摩擦焊机远程监控系统,实现钻杆摩擦焊接过程的信息处理与交互。
1.3初步完成了车间局部智能制造网络规划
规划的钻具生产车间MES系统,将关键工序纳入管理系统,实现钻杆摩擦焊接、热处理等关键工序的集中控制和生产任务的整体调度。
1.4建立了信息化管理平台
初步建成了以ERP、PDM及CAPP为核心的信息化办公平台,实现产品研发、工艺设计、制造生产全流程信息化管理。
 
2.  钻探装备智能制造应用成效
2.1钻探装备智能制造车间整体规划初步形成
项目实施后,车间具有物料层、生产执行层、经营管理层等数字化管控硬件,实现智能制造车间自动化、数字化、智能化。
2.2以智能制造为契机,推进精益生产,实现产业升级,降本增效
建成钻杆焊接数字化制造示范工程,钻杆生产效率整体提升40%以上,生产人员由24人较少到8人,效果明显。机器人智能焊接系统,使螺旋钻杆生产效率提升30%以上,节气量达50%,节约焊材约15%,实现全年产品质量零缺陷。
2.3生产管理效率大幅上升
信息化办公平台实现计划、生产、检验全过程闭环调控,达到产供销信息化数据实时交互,充分发挥企业资源整体效能。
 
3.  钻探装备智能制造的示范作用
中煤科工集团西安研究院有限公司是我国规模最大、综合实力最强的煤矿钻探装备供应商和服务商,一直引领我国煤炭科技与装备的发展方向。本项目以促进信息技术和智能制造系统在煤矿钻探装备产业的应用为出发点,起到引领行业的示范作用。
3.1促进钻探装备行业创新发展
国内钻探装备行业智能化技术的相关研究起步较晚,在制造钻探装备关键零部件和装配过程中,基本靠“人海战术”,生产周期长,同时制造过程中检测信息不能共享,产品质量难以保证。
项目实施,提出了多品种、小批量钻探装备智能制造技术解决方案,对提升国内高端钻探装备制造水平具有重要作用。
3.2推进智能制造测控装置的研发、应用与产业化
钻探装备行业对于智能化有着特殊的要求,无法直接沿用其他行业(例如汽车制造业)的先进制造工艺和技术。项目实施有助于高性能传感器、自动控制系统、工业机器人技术、精密传动装置、伺服控制机构、车间信息管理与分析系统的研究开发,促进重大智能制造成套装备与关键智能测控部件的协同发展。
3.3促进信息化管理技术与智能制造系统在钻探装备领域的应用
离散智能制造车间建设需要引入软件开发、网络建设、平台建设等信息管理技术。项目实施有助于提升生产过程的自动化和信息化水平,提高生产效率;优化生产要素配置,降本增效;促进工业化和信息化的深度融合,增强企业核心竞争力。