基于“一帶一路”背景下電能表產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工藝本地化方案

華立集團(tuán)股份有限公司 肖琪經(jīng) 呂海堂 胡姍妹 中國計(jì)量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)院 莊之秋 洪 濤

1 引言

隨著中國“一帶一路”倡議的不斷深入推進(jìn)，越來越多的中國企業(yè)在海外設(shè)立研發(fā)中心和海外工廠。華立集團(tuán)在泰國建設(shè)運(yùn)營了泰中羅勇工業(yè)園（以下簡稱“園區(qū)”）。園區(qū)為中國企業(yè)專門設(shè)立了一支包含中國員工和泰國員工的專業(yè)團(tuán)隊(duì)，為入駐的中資企業(yè)提供包括目標(biāo)市場調(diào)研分析、產(chǎn)業(yè)政策咨詢、法律法規(guī)解讀、投資優(yōu)惠政策爭取、投資注冊審批代辦、稅務(wù)及金融服務(wù)策劃、勞動力招聘等在內(nèi)的服務(wù)；同時不定期邀請?zhí)﹪ｊP(guān)、稅務(wù)、勞工、電力等相關(guān)人員來園區(qū)與企業(yè)進(jìn)行交流，解答或解決企業(yè)在投資過程中遇到的困難和問題，為中國公司本地化做出政策和基礎(chǔ)設(shè)施上的支持。但中國公司在使用自己的商標(biāo)前提下，要做到本地化更重要的是做到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上的本地化，生產(chǎn)能符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)或者客戶需求的產(chǎn)品，這已經(jīng)對越來越多的中國公司國際化形成挑戰(zhàn)。本文將筆者在泰國實(shí)際投資電能表工廠為例，分別以機(jī)械式電能表和電子式電能表為對象，闡述在產(chǎn)品開發(fā)和本地化生產(chǎn)中的分析與實(shí)踐、解決方案，為同行提供借鑒。

2 電能表

電能表是用來測量電能的儀表，電能表一般計(jì)數(shù)器所示數(shù)字的單位為kWh。電能表一般被電力公司用于計(jì)量用電器在一段時間段內(nèi)消耗的電能以統(tǒng)計(jì)電費(fèi)。按電能表組成結(jié)構(gòu)分為機(jī)械式電能表與電子式電能表，其分類、原理與特點(diǎn)詳見表1。

表1 電能表的分類、原理與特點(diǎn)

3 電能表制造工藝

電能表產(chǎn)品的加工工藝涵蓋波峰（回流）焊接工藝、超聲波清洗工藝、老化工藝、防濕熱防鹽霧防霉菌、自動焊接機(jī)、自動校表線、自動耐壓、全自動老化線、自動客戶化（出廠設(shè)置、出廠檢驗(yàn)）、自動裝標(biāo)牌、自動鎖螺絲、自動鉛封等。

3.1 貼裝

使用自動印刷機(jī)將錫膏漏印到PCB的焊盤上，而后自動貼片機(jī)按照技術(shù)要求將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。

3.2 回流焊

使用回流焊機(jī)自動將焊膏熔化后固化，使表面組裝元器件與PCB板牢固焊接在一起。在模塊生產(chǎn)過程中，對“時間—溫度”曲線進(jìn)行每周一次的周期測試。

3.3 在線AOI

使用光學(xué)成像比對方法對模塊外觀及焊接質(zhì)量進(jìn)行自動檢驗(yàn)，在測試系統(tǒng)中建立標(biāo)準(zhǔn)模板，在測試過程中使用光學(xué)方法獲得被檢模塊的焊接圖片，并與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，如有差異則予以報(bào)警指示。

3.4 選擇性波峰焊

對不能進(jìn)行波峰焊接的器件進(jìn)行選擇性波峰焊。

3.5 全自動FCT

FCT是指對電子模塊的電氣參數(shù)及功能進(jìn)行自動檢測。使用FCT專用測試系統(tǒng)，自動對模塊進(jìn)行測試，測試數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)服務(wù)器中。

3.6 噴漆

對計(jì)量部分及PCBA重要功能部分噴涂三防漆，工作溫度達(dá)到-30℃至100℃，絕緣強(qiáng)度達(dá)到45kV/mm，阻抗達(dá)到1012Ω，經(jīng)過嚴(yán)格殘酷的三防試驗(yàn)，完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.7 裝配

該工序是將電子模塊、互感器、繼電器等部件安裝到表殼里。采用物料自動叫料，保證了物料的可追溯性。焊接采用自動焊接機(jī)，保證了焊接質(zhì)量。

3.8 誤差調(diào)整及校驗(yàn)

采用全自動設(shè)備進(jìn)行誤差調(diào)整，一檢、復(fù)校，所有工序由制程管理系統(tǒng)控制，所有數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)庫，不合格表自動分揀，不流入下道工序，整個過程數(shù)據(jù)可追溯，質(zhì)量可控制，減少人為錯誤。

3.9 耐壓檢驗(yàn)

采用全自動耐壓設(shè)備，耐壓數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)，整個過程數(shù)據(jù)可追溯。

3.10 整表高溫老化

整表高溫老化為器件的老化篩選關(guān)鍵工序，電高溫老化也是通過電熱應(yīng)力的綜合作用剔除早期元器件失效。主要目的是篩選器件的早期失效，并使器件的性能穩(wěn)定。

3.11 自動客戶化線

包含自動整機(jī)功能測試，出廠設(shè)置，出廠檢驗(yàn)，自動裝下標(biāo)，自動鎖螺釘?shù)裙ば?，所有工序的?shù)據(jù)上傳到制程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可追溯，質(zhì)量可控制。

3.12 包裝

根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)卡以及按客戶要求制定的特殊質(zhì)量計(jì)劃要求包裝產(chǎn)品。

4 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)比對

在“一帶一路”倡議背景下，中國企業(yè)要“走出去”，需要給當(dāng)?shù)貛硪粋€高質(zhì)量本地化的過程，充分考慮到投資地的需求[4]，因此本文基于具體環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，以期發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方面需要改善的地方。

4.1 機(jī)械式電能表對標(biāo)分析

本文對比泰國標(biāo)準(zhǔn)TIS 2336-2552與中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17215.821。需要進(jìn)行本地化的重點(diǎn)變化如表2所示。

表2 中國與泰國機(jī)械式電能表標(biāo)準(zhǔn)對比

4.2 電子式電能表對標(biāo)分析

本文對比泰國標(biāo)準(zhǔn)TIS 2543-2555與中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17215.321。需要進(jìn)行本地化的重點(diǎn)變化如表3所示。

表3 中國與泰國電子式電能表標(biāo)準(zhǔn)對比

4.3 比對與分析

通過現(xiàn)場調(diào)研與上述標(biāo)準(zhǔn)比對，機(jī)械式電能表主要差異在于泰國線損較高、金屬計(jì)數(shù)器摩擦力大、端鈕盒接線螺釘材質(zhì)不同、電能表防水等級要求不同等方面。電子式電能表主要差異在于電能表通訊功能、校表要求不同及防靜電措施等方面。

5 本地化方案

根據(jù)上述對標(biāo)分析結(jié)果，泰國與中國電能表標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)實(shí)情況存在著防水要求不同、輸入線損不同、電能表某些零件材料不同以及生產(chǎn)規(guī)范上的不同。總體上可基于國內(nèi)已有的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)線進(jìn)行針對泰國的優(yōu)化和改變，故在泰國生產(chǎn)的電能表，可基于國內(nèi)的電能表生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行其產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝本地化方案設(shè)計(jì)。

5.1 機(jī)械式電能表

5.1.1 機(jī)械式電能表產(chǎn)品設(shè)計(jì)本地化方案如下

一是減小電表誤差。線損是指電在傳輸過程中的損耗，線損常常會導(dǎo)致電力公司的總電表與客戶的電表指示不同，造成誤差。由于泰國線損較高，電力公司為了保障客戶權(quán)益，電表誤差需要盡可能?。ㄐ∮?.5%的電流能夠啟動）。為此，本文在設(shè)計(jì)上將電能表電流線圈基于國內(nèi)的70SI，14圈改為90SI，18圈。通過定量增加安匝數(shù)來增加小電流的起動力矩，保證小電流計(jì)量。

二是端鈕盒接線螺釘替換生產(chǎn)。由于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不同，泰國本地所用銅制端鈕盒接線螺釘不同于國內(nèi)所用鐵螺釘。且端鈕盒使用的銅質(zhì)螺釘硬度較低，電能表在生產(chǎn)過程中容易損壞外觀，故需在生產(chǎn)工藝上做出如下本地化方案改變：在電能表的生產(chǎn)過程中采用工藝螺釘，并在電能表生產(chǎn)合格裝箱之前，用銅螺釘替換工藝螺釘。

三是增加電能表防水實(shí)驗(yàn)。泰國電能表運(yùn)用環(huán)境較國內(nèi)溫度與濕度較大，且標(biāo)準(zhǔn)TIS 2543-2555中規(guī)定的防水等級為IP54，高于中國標(biāo)準(zhǔn)的IP51。故需增加檢驗(yàn)工藝如：對電表定期進(jìn)行雨淋、高溫實(shí)驗(yàn)，檢查電能表的密閉性以檢驗(yàn)密封墊圈是否滿足IP54的防水要求

5.1.2 機(jī)械式電能表制造工藝本地化方案

主要是增加金屬計(jì)數(shù)器檢驗(yàn)工藝。由于泰國標(biāo)準(zhǔn)采用金屬字輪的計(jì)度器，相比國內(nèi)的計(jì)數(shù)器摩擦系數(shù)相對較大，可能出現(xiàn)極端情況下計(jì)度器卡字；因此本文在電表用計(jì)數(shù)器的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)中，增加下述工藝：用10%的標(biāo)定電流對電能表通電，在計(jì)度器顯示9999.9時進(jìn)行翻零、檢查，淘汰不合格計(jì)度器。

5.2 電子式電能表

5.2.1 電子式電能表產(chǎn)品設(shè)計(jì)本地化方案

主要是增加電能表通訊功能：通訊功能的增加能有效防止數(shù)據(jù)計(jì)算錯誤、提升數(shù)據(jù)分析能力與節(jié)省人力，符合泰國電網(wǎng)公司的需求，故需為泰國公司定制具有通訊功能的電表。本文采用MAX485芯片進(jìn)行RS485電氣特性的電平與0～5V的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號電平之間的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

5.2.2 電子式電能表制造工藝本地化方案

一是校表臺通訊功能改造：泰國工廠原有設(shè)備每個表位沒有485通訊功能，對設(shè)備進(jìn)行本地化改造。硬件上，為電能表設(shè)備聯(lián)機(jī)電腦主板增加插入1張8路串口卡、增設(shè)與串口卡相連接的485/232轉(zhuǎn)換模塊及相應(yīng)連接線和夾子等；在軟件上，由國內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)為泰國電能表工廠編寫制程軟件，通過聯(lián)機(jī)電腦為泰國電能表工廠安裝制程軟件。

二是校表臺電流回路改裝。為適應(yīng)泰國標(biāo)準(zhǔn)，需將校表設(shè)備電流回路由國內(nèi)的1、4回路改成2、3回路雙回路，滿足單相雙回路電表的校驗(yàn)要求。

三是增加防靜電措施。泰國電能表組裝流水線缺少防靜電措施，對電能表產(chǎn)品質(zhì)量造成不利影響，需對泰國生產(chǎn)線增加防靜電措施。本文對原有流水線進(jìn)行防靜電改造：①對原傳送帶橡皮更換成防靜電阻為108Ω左右的防靜電橡皮；②為流水線每個工位增設(shè)防靜電接地外接接口，接地電阻為4Ω左右；③要求電子表所有生產(chǎn)員工穿防靜電衣帽，流水線員工還需要帶防靜電手環(huán)。

四是編制配套培訓(xùn)手冊。根據(jù)電子式電能表的特點(diǎn)和工藝，編制培訓(xùn)手冊，豐富指導(dǎo)性文件，并通過研討、講授和工作指導(dǎo)等培訓(xùn)方法，對泰國員工進(jìn)行培訓(xùn)賦能，使技術(shù)指導(dǎo)文件和員工能力都滿足泰國工廠的質(zhì)量需求。

6 結(jié)語

基于國內(nèi)電能表技術(shù)與工藝基礎(chǔ)、泰國實(shí)際使用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合理的本地化對策與工藝優(yōu)化，通過對泰國電能表的本地化工藝優(yōu)化，使機(jī)械式電能表與電子式電能表檢驗(yàn)合格率均達(dá)到了99%以上，滿足了TIS 2336-2552和TIS 2543-2555泰國電能表驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，較好地實(shí)現(xiàn)了電能表的本地化生產(chǎn)。該本地化方式實(shí)現(xiàn)了中國企業(yè)工廠在“一帶一路”沿線國家成功落腳，減少了為泰國設(shè)計(jì)和生產(chǎn)產(chǎn)品的成本，且泰國作為發(fā)展中國家，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電表的需求也是逐日增加，為泰國提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、技術(shù)支持等，這種互利互惠的本地化模式符合“一帶一路”倡議內(nèi)涵，為“一帶一路”倡議的落實(shí)展示了中國樣板。