2016年工业转型升级(中国制造2025)项目实施方案

2016年工业转型升级（中国制造2025）

项目实施方案

项目名称：面向电力系统的RFID芯片研究设计与生产管理中的深度应用

承担单位： ##集团有限公司（盖章）重点任务：工业互联网标识解析系统集成创新应用

所属地区：

推荐单位：

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第一部分：承担单位和项目基本情况表

承担单位基本情况表

项目基本情况表

第二部分：项目实施方案

一、项目概况

（一）项目背景

当前，新一轮科技革命和产业变革与国内加快转变经济发展方式形成历史性交汇，中国与世界各国面临“第四次工业革命”的机遇和挑战，制造业的振兴与腾飞已经成为中国梦的重要组成部分，

电力设备作为推进智能制造、服务型制造和“一带一路”战略的重要突破口，加快我国电力设备制造企业的智能制造转型升级成为当前刻不容缓的任务。

##集团有限公司（以下简称“##集团”）作为我国电力设备行业的大型骨干和龙头企业，我国特高压、智能电网、新能源发电等重大装备研发制造基地，正在积极制订和逐步实施本企业的智能制造行动计划，推进新一代信息技术与传统制造业深度融合，着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，努力打造国家电力设备制造业创新中心示范单位，实现现代产业转型升级，建成国内领先、国际先进的能源装备制造和现代服务产业集群。

近年来，集团开始尝试将RFID、图像识别和激光蚀刻等自动化标识技术应用于变压器、开关柜、智能仪表、充电桩等核心的产品，采集产品、设备、零部件所关联的标识数据，用于产品制造过程的自动化管理，支撑面向工厂内的柔性制造和智能生产。

本项目中，##集团将与浙江省电力公司联合共同研究面向电力系统的RFID芯片研究设计与生产管理中的应用，希望突破电力设备的身份识别系统与制造厂商、使用单位之间相关信息系统的集成与互联，形成电力设备全生命周期完整数据链，实现电力系统中电力设备的实时定位追踪与全过程透明化管理，在提高电力设备流转效率的同时，推进电力设备与生产、建设等管理对接，从而实现电力设备全供应链闭环管控。

（二）项目目的

针对电网主要电力设备（如变压器、开关柜等）强磁、高温及长期户外等严酷工作环境，重点设计电力系统专用电子标签，编制相应技术规范；完善电力设备身份识别管理信息系统，并实现该系统与##集团MES、ERP、PDM、SCM、PLM系统，以及与电力设备管理信息系统（物资调配平台）和运检管理信息系统（PMS）之间的集成和互联。推动无线射频、图像识别、激光蚀刻等自动化标识技术在开关柜、变压器等产品的应用，支撑面向工厂内的柔性制造和智能生产、面向工厂外的远程控制和关键产品追溯、面向工厂内外结合的个性化定制和全生命周期管理等集成创新应用。

（三）项目意义

面向电力系统的RFID芯片研究设计与生产管理中的深度应用，利用无线射频、图像识别、激光蚀刻等自动化标识技术采集产品、设备、零部件所关联的标识数据，完成电力设备从生产、供应、仓储、调配、建设、运行、检修等业务流程的相关信息记录与检索，做到对电力设备位置状态的实时统计、历史移动轨迹的可视化监控管理，并对非授权移动、丢失等异常情况进行安全报警。在提高电力设备流转效率的同时，加大电力设备管控力度。在有效降低电力设备周转成本和意外亏损，提高工作效率和工作质量的同时，推动电力设备管理向自动化和智能化方向转变。

1、适应当前电力设备制造及管理模式转变的需要

随着电力设备制造环境的改变，产品周期越来越短，多样少量的生产方式，对电力设备的柔性制造、敏捷库存与调配要求越来越高。因而必须建立及执行全供应链管理，将原材料供应商、制造商、

使用用户四者紧密联合，追求合理库存甚至零库存。因此精确了解电力设备当前信息及精确定位在电力设备的整个管理流程中起着非常重要的作用，如果不能保证及时准确的进货、库存控制和发货，将会给制造厂商和用户带来巨大损失，这不仅表现为各项管理费用的增加，而且会导致各方服务质量难以得到保证。

2、有助于提高电力设备管理的透明度和统一调配能力

目前，我国电力设备在投运后由于物资和设备之间的复杂关系，造成物资和设备之间脱节，设备无法准确追溯到制造和运检信息；虽然电力设备的全过程管理在ERP系统中有所体现，但相关管控目前未达到国网公司的精益化管控要求。通过实施基于RFID的电力设备全流程可视化管理，有效打通电力设备管理中的计划、招标采购、供应和质量监督等关键环节，进一步实现电力设备的统一管理，集中采购与调配，极大提高电力设备管理的透明度和统一采购调配能力。

3、有助于提高电力设备的应用安全性和可追溯性

采用物资电子标签身份认证技术，对于非法领取或转移自动启动声光预警,关键物资通过电子标签写入信息，自动追溯，并记录电子档案，能够有效提高物资应用安全性与追溯性。

4、有效降低电网工程建设和运营成本，提高经济效益

现阶段，我国大型电网工程建设时所使用的资金主要来自银行贷款，如果工程项目采购的物资不能及时的使用，会造成银行贷款占用时间长，增加银行利息，从而增加工程整体的成本费用；别外，在电网工程实施过程中，如果物资管理不合理，可能造成资源浪费，

增加工程造价，对电网经济效益造成重大影响。所以基于RFID的电力设备全流程可视化管理，能够有效减少电网工程的建设和运营成本，提高电网的经济效益。

总的来说，基于RFID技术的电力设备全生命周期透明化管理信息系统有着高警备、高责任、高便利、无人值守物资管理特点，基本上可以解决目前国内电力设备传统管理方式存在的一些问题。例如因疏于管理，而造成的物资积压库存，关键时刻库存短缺；因无人值守，物资领用随意，成本控制困难等。此外还能有效防止偷盗，保障物资设施运作安全。

（四）主要目标

（1）编制电网主电力设备（包括变压器、开关柜）RFID应用技术规范草案，为电力设备专用电子标签的设计和选型提供依据。

（2）基于RFID技术，针对国家电网的主网和配网用一次设备、二次设备和装置性材料研发一套专用电子标签；电子标签能够适应高温、强电磁以及户外等工作环境。

（3）在浙江省电力公司建设基于RFID电力设备全生命周期透明化管理信息系统，通过该系统与工厂及用户相关系统的集成与互联，实现电力设备全生命周期信息的记录与查询。

二、承担单位基本情况

项目承担单位##集团有限公司属于国家电网公司直属产业单位，为大型国企。

##集团公司控股1家上市公司，拥有15家子（分）公司，形成了许昌、北京2个研发中心，上海、西安、哈尔滨3个研发分中心，

以及许昌、珠海、福州、厦门、济南、哈尔滨、成都7个产业基地。截至2015年10月30日，公司用工总量10767人；2014年，公司实现新签合同额147.39亿元、营业收入106.25亿元、利润总额10.66亿元；截至2014年底，公司资产总额153.42亿元，资产负债率59.41%，净资产收益率14.36%。

##集团从事电力系统领域的研究及相关设备的研发制造，在电力系统的发、输、变、配、用等各个环节都有着深厚的研究基础及积累，同时在相关产品的制造方面具有非常丰富的经验。##集团拥有一支由智能配用电、微电网系统领域的资深教授专家、实力雄厚的研究开发人员以及经验丰富的工程技术人员组成的专业技术队伍。##集团科研仪器设备资产53592万元，科研仪器数量3452台；产品形成了信息化自动化控制技术、大功率电力电子技术、一次设备制造技术三大核心技术,其电力监控自动化设备和干式变压器被评为中国名牌产品。

##集团以“满足市场和客户需求”为技术创新的根本出发点，在引进和消化吸收国际最佳实践的IPD、CMM、项目管理等先进管理理念的基础上，打破传统研发模式，构建##特色的集成产品开发体系；成立产品管理委员会和技术管理委员会，建立基于市场和客户需求驱动的新产品开发流程；建立研发全过程测试及评审体系，遵循全面测试、专业化测试、自动化测试理念，拥有独立的测试专家队伍研究测试技术；投巨资购置和自行开发大量自动测试和仿真设备，具备软件测试、硬件测试、装置集成测试和系统集成测试能力。

项目法人所有制性质、主营业务；近三年来的销售收入、利润、税金、固定资产、资产负债率、银行信用等级；承担单位股份构成及主要股东概况，单位组织架构，项目主要人员基本情况；项目单位基础设施建设情况及规划，工艺装备水平，销售情况及在行业中地位，取得成果与社会效益，技术研发机构，近三年研发投入等。

三、项目建设必要性

（一）市场需求分析

1、国外市场

近年来，美国，欧洲各国，亚洲的日本、韩国、印度以及澳大利亚都加大对RFID技术研发与应用的支持力度，并在政府部门率先采用RFID技术，以提高政府的管理效率和服务水平。RFID技术在全球掀起了阵阵热潮，吸引了众多厂商参与相关技术的研究、开发与生产。主要发达国家都将RFID作为一项增进其国际竞争力的重要产业予以积极推动。RFID技术研发、标准制定和产业发展取得了长足进展。

从具体应用推广来看，欧美地区依然处于领先地位。美国的RFID应用已经从军事应用，向交通、车辆管理、身份识别、仓储管理等领域有了很大延伸。欧洲地区德国、英国、法国、荷兰等国的RFID产业在交通、身份识别、物资跟踪等领域也有了比较广泛的应用。

2、国内市场

自2010年我国物联网发展被正式列入国家发展战略后，中国

RFID及物联网产业迎来了难得的发展机遇。2011年4月，工信部、财政部设立物联网专项资金，推动产业快速发展。2012年我国RFID 市场规模达到236.6亿元，位居世界第三。2013年我国RFID市场规模达到320亿元，同比增长35.2%。至2013年末，RFID国标立项31项，已发布4项。

2012年2月，工信部正式发布《物联网“十三五”发展规划》，指明产业未来发展道路。在政府大力推动物联网产业发展的背景下，国家的一系列促进政策成为中国RFID产业发展的强大动力来源。各部委合力推动RFID应用示范工程，智能电网、智能交通、金融服务、物流仓储、医疗健康、食品安全等RFID相关重点应用项目数量明显增加，范围迅速扩大；商品防伪、资产管理、工业管理等企业市场需求开始升温。

21世纪初，我国南方电网开始将RFID技术应用于电力物资仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等方面。RFID应用已经成为南方电网信息化规划的重要组成部分。浙江省嘉兴电力物资仓库也正在尝试利用RFID技术辅助物资管理。另外，厦门、成都、重庆等地的电力物资供应公司正在探索将RFID 技术应用于仓库管理和通讯光缆巡检等业务领域。

RFID技术作为物联网技术的关键支撑之一，同激光扫描器、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备一起构成了物联网技术。随着物联网被列入国家发展战略，RFID技术必将随着物联网的发展而大力发展，RFID系统必将更加广泛的应用于各行各业。

（二）整体研究水平及竞争对手分析

本项目所涉及的电力设备专用特种电子标签及相应的管理信息系统均属于国内首创产品，总体技术水平处于国内领先。

1、国内竞争对手分析

RFID技术在国外发展较早也较快，从全球产业格局来看，发达国家(如美国、英国、德国、日本)集中了RFID技术应用领域大多数的产业。RFID芯片市场主要由西门子、飞利浦等半导体厂商占领；RFID中间件、系统集成研究由IBM、微软、HP等国际巨头掌控；RFID标签、天线和读写器等产品和设备主要由Alien、Symbol、Intermec等公司供给。日本政府非常RFID的研究与应用，为此出台了专门的政策，并下大力气去推动RFID技术的发展。日本更加注重将RFID技术与行业应用相结合，在许多领域出现了成熟的RFID产品。在RFID的应用上，欧洲与美国基本处于同一阶段，目前已经在公共交通、车辆管理、身份识别、仓储管理、物品追溯及生产线自动化控制等领域开始逐步推进RFID技术。如美国零售巨头沃尔玛集团制定了庞大的RFID技术应用计划，目前已经有1000多家企业、供应商参与了这一计划。在日本，RFID技术已经深入生活的各个领域，如物流、产品销售、食品溯源、资产监管、金融支付、电子票券等范畴，这样既可以方便民众，又能通过对RFID 标签信息的及时采集与挖掘获取宝贵的市场信息，从而达到明显的经济效益与社会效益。目前，美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。

2、国内竞争对手分析

与欧美等发达国家或地区相比，我国RFID产业发展相当落后。

目前，我国RFID产业缺乏关键核心技术，尤其是在超高频RFID核心技术方面基本处于空白状态。

低高频的RFID技术领域门槛较低，我国企业进入较早，其应用技术己经趋于成熟，应用范围也比较广泛。超高频RFID技术准入门槛较高，其研究与应用在国内处于起步阶段，与欧美发达国家技术水平相比有很大差距。从应用上看，尽管RFID研究在我国起步较晚，其应用比较局限，但RFID产品发展迅速，应用范围在迅速扩大。目前在我国RIFD技术己经在第二代身份证、电子售票、公共交通、物业管理等方面得到逐步推广，将来在食品溯源、货物追踪、产品防伪、生产线自动化控制和物流等方面会发挥更大的作用。在RFID标准方面，我国目前仅仅颁布了电子标签技术有关的一些行业标准，但各生产厂家开发的电子标签产品差别还很大。目前RFID国家标准正在加快制定。

我国生产RFID的企业主要有航天信息、中瑞思创、无锡朗帆、深圳成为等。经过对这些企业产品成为实地测试，其产品用于电力设备全过程管理尚存在一定的技术缺陷。特别在耐超高、低温、抗强磁干扰等方面不能满足需要。

（三）产品生产纲领

四、项目建设方案

（一）项目建设内容

面向电力系统的RFID芯片研究设计与生产管理中的深度应用项目建设内容包括①电力系统RFID技术研究设计和标准制定②RFID技术在物资及生产管理领域的深化应用

（1）电力系统RFID技术研究设计和标准制定

通过RFID选型使用研究和RFID应用产品设计。编制适用于电

力物资的RFID应用技术规范，以及设计出符合物资管理和设备运行所需要的RFID产品。

（2）RFID技术在物资及生产管理领域的深化应用

建设在浙江省电力公司基于RFID的电力设备全生命周期透明化管理信息系统，实现电力物资从制造、仓储、建设到运检的全过程业务数据贯通，实现物资和设备之间的双向可追溯性，进一步提高电力物资精益化管理水平。包括电子标签打印系统、物资实时定位追踪系统、基于RFID的物流及仓储管理系统、物资服务APP、基础地理信息平台。

（二）技术方案

1、电力系统RFID技术研究设计和标准制定

在项目的实施过程中首先遇到的问题就是电子标签的选择问题。由于变电站电力设备种类多，分布地点广，大致分为3类：一次设备。是指发、输、配电的主系统上所使用的设备，如变

压器、断路器、隔离开关、开关柜等。主要分布在室外，环境通常比较恶劣，对标签的工业强度也提出更高的要求（耐高温、防水等）。

二次设备。是指对一次设备的工作进行控制、保护、监察和测量的设备。如测量仪表、继电器、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备以及提供这些设备能源的一些供电装置(如蓄电池、硅整流器等)。主要分布在设备机房，并通常置于金属控制柜中，因此工作环境相对于一次设备来说没有那么恶劣。

装置性材料。如电缆、支架和抱箍等。

其他设备。如工具、消防安全设施、空调等。

在进行电子标签的选择时应该根据不同的对象的特点和工作环境的差异选择合适的标签，做到物尽其用，只有这样才能使整个系统具有较高的性价比。

本项目在研究过程中将充分发挥浙江省电力公司在电力物资管理中的业务优势，发挥##集团有限公司在RFID应用研究及软件系统研发方面的优势，坚持以需求为驱动，持续跟踪新技术发展，严格遵循国际标准。在整个系统开发过程中，采用迭代式方法，并严格遵循相关质量保证体系的规范，确保平台的高可靠度、高可扩展性、高可用性和高可维护性。

图 1 项目总体技术路线图

（1）RFID选型使用研究

根据国网公司电力设备管理标准，物资大体划分为一次设备、二次设备、装置性材料、其他设备等。本项目将根据物资设备的属性特征结合各种RFID的特点，综合考虑物资的工作环境特点，如尺寸、温度、高度、电磁环境、安全距离等影响，以及设备寿命、成本效益等内容，建立一套重要电力物资RFID选型建议。

（2）RFID应用产品设计

RFID目前已在不同的领域开展了应用。但对于电力来说，电磁干扰较为显著，同时地域环境、工作环境较为复杂恶劣，同时考虑

到标签读取的安全距离等因素，对RFID的设计提出了更高的要求。由于超高频RFID标签的识别容易受环境的影响，使得标签的性能参数如识读距离、识读率和灵敏度等会发生变化，因此本项目中将针对电力物资不同的特性，研究介质环境对超高频RFID标签的识别效果的影响，从天线的辐射、接收和散射出发，结合机械设计、多种传感器、电磁屏蔽、自动控制等技术，有效消除各种环境对RFID 系统自动识别的影响，设计出电力物资专用的RFID产品。

2、RFID技术在物资及生产管理领域的深化应用

（1）应用系统方案框架

图 2 系统框架

传统物资管理模式下，由于管理信息的处理较为庞杂，使得对物资的管理常常难以有效衔接，甚至出现纰漏的现象也十分常见。基于RFID的物资全流程可视化管理信息系统重点实现物资全生命周期管理，提供更加简捷的管理操作，实现端到端的闭环物资管理业务流程。可以做到对物资信息的全程监控，从而保证了管理的有效性。还可以实现对物资管理数据的公司内便捷共享，物资公司、

市县公司、供应商可以随时查看仓库库存情况和采购申请的执行情况，提高了各方的协同性。

物资全生命周期管理。以物资的全生命周期业务需求为主线，以系统化的思路为基础，结合现代管理理论和信息化的发展趋势，满足浙江省物资公司物资供应链全过程可视化管理的业务需求。

提供更加简捷的物资管理操作。各种管理系统软件的开发和完善将会进一步降低物资管理的复杂性，简化管理操作，将更多的人力从物资管理的繁杂劳动中解决出来。大大简化物资管理操作使用企业的物资管理工作可能只需要几个人来完成。

实现端到端的闭环物资管理业务流程。在信息化的基础上，以业务闭环为追求，来分析和设计每一个物资管理业务流程所涉及的每一个部门、节点，流程有起点和终点，以质量环（PDCA计划、执行、检查和行动）的不断循环模块来提升物资管理业务的运行效率。

（2）应用系统框架

表 2 系统应用模型