宁波东海集团有限公司

计量技术助力提升高端智能水表制造水平

      宁波东海集团有限公司是一家专业从事智能化能源和资源计量管理的高新技术企业，提供智慧城市公共领域计量产品和服务，业务领域包括水表、燃气表、热计量表、净水表、程控阀门、IC 智能仪表、计时器、智能家电、电子和IT 新兴产业。集团投资建设的东海集团计量仪表工业科技园，集成10 家专业化制造工厂，是浙江省新型计量仪表特色产业基地骨干企业，是国内水表和相关水流量计量产品大型研发生产企业和主要出口生产基地。
公司秉承“进步源于科技、发展始于创新”的企业发展理念，立足计量产品质量为本，通过完善计量体系保障建设，将计量工作嵌入企业产品设计、研制、试验、生产、使用等全寿命周期管控，提升计量服务产品质量能力，全面保障产品质量，推进智能计量仪表在水、电、气、环保行业的应用，提高智慧城市建设和公共事业管理水平。
      一、背景情况
      近年来国内主要发达地区的自来水公司积极响应国家提出的节能、降耗、减排号召，通过淘汰和改造落后的计量仪表，采用高精度智能化计量仪表，大力推进城市供水的智慧计量和监控，从而提高行业信息化管理水平。
容积式水表是水表领域的高端产品，准确度高，制造工艺复杂，目前在国内智慧水计量应用外，主要面对欧洲及发达国家和地区市场。2017 年9 月，东海主持制定的《容积式水表》“浙江制造”标准正式发布，多项主要技术和质量指标远高于国际标准：一是大量程，该标准大幅提高了测量范围水平线的起点；二是长寿命，寿命指标提高到了国际标准的3 倍；三是智能化，采用无磁传感物联网技术，模块化即插即用，将传统计量仪表结合物联网技术，引入智能网络通信功能，弥补了国际标准中的空白，也为实现智慧计量、智慧水务提供了解决方案。这些技术和质量指标对产品的材料性能、结构设计、制造工艺等提出了非常高的要求。
为达到“浙江制造”标准，东海公司以国际标杆企业产品质量为目标，结合多年的容积式水表研发制造经验，全面梳理了企业在技术研发、制造工艺、生产管理以及检测检验等方面的特点和存在缺陷，将计量工作嵌入产品的设计、研制、试验、生产、使用等全寿命周期管控。制定项目工作方案、技术方案，建立专门的计量保障体系，制定落实各项计量技术规程和操作程序，引进、改造专用计量设备和工装模具，保证高精度容积式智能水表研发制造过程顺利进行。
      二、技术措施
      1.建立健全的计量管理体系，全面保障产品质量
      公司通过了测量管理体系认证，东海集团中心实验室通过了CNAS 认可，设立计量室，配备专职计量员，按计划要求对公司范围内测量设备进行计量检定、校准。计量管理过程中引入MSA 测量系统分析技术，对测量设备进行系统分析，以确保测量设备的准确度，测量数据的有效性。
      容积式水表测试采用高于国际标准的“浙江制造”团体标准T/ZZB0224-2017《容积式水表》标准进行检测，关键测量过程引入测量不确定度评定方法，对测量过程的准确度进行评定。为保证生产过程的稳定性，引入SPC 统计技术， 对过程能力指数（CPK）进行监视测量，以确保测量过程的能力指数在1.33 以上。生产过程中采用PFMEA 等工具，对过程测量风险进行评估分析，尽早进行风险规避；采用IE 工程技术，对测量设备和测量流程进行优化，提高测量效率和测量设备利用率。
      2.严格计量控制，保证关键零部件制造质量
      容积式水表关键部件的加工准确度要求高，工装制造难度大。为保证工艺质量，在整个工艺流程的每一环节，实行计量控制，达到产品全制造周期计量质量保障。在工装制造过程中，严格按图纸检验工装制造技术要求，并严格工艺验证，增加试模次数和试模零件数量；在试模过程中及零件后加工工艺中，严格对工艺参数进行记录与控制，达到生产过程的零部件尺寸稳定，达到各个工艺阶段的计量过程控制。
      3.更新改造检测设备，提高产品制造技术工艺水平
      为满足高精度水表研发和制造需要，公司自主研发和购置具有国际先进水平的过程检测设备和实验设备，改造容积式智能水表生产测试设备。
为保证产品质量，容积式水表的关键零部件均为公司内部生产，过程零部件公司配备二台“三峰”三坐标测量机进行加工尺寸监控测量，以保证零件的圆度、同轴度、垂直度、对称度、直线度等空间位置度。水表校验采用与浙江省计量院合作研发的国内领先的LIMS 智慧型全自动水表检测装置，集检测、数据采集、数据记录、数据储存为一体。引进捷克高精度全自动校表台进行成品抽检检测。引进高精度耐久测试台进行水表寿命测试。水表检测准确度由原来的0.2%提高到0.05%，确保容积式水表的过程检测数据准确、有效、可靠。
      容积式智能水表配套的电子模块电子线路板生产线采用自动检测仪进行检测，以保证电子线路板SMD 贴片和电子元器件焊接质量。采用自动灌胶机进行灌胶、封装、检测一次成型，证电子线路板封装成型直通率在99.95%以上。通过深潜试验装置保证电子模块的防水等级达到或超过IP68 等级水平。
      容积式水表关键部件注塑成型用的塑胶原材料，配备有精确度为万分之二的德国进口高精度电子天平，对塑胶料配比进行称重测量， 以保证塑胶原材料配比的准确、有效。
为保证容积式水表校表测试用水质量，增加2 台5 立方米不锈钢稳压装置及供水每小时10 立方米的不锈钢滤水装置。

      三、具体成效
 
      东海《LXHY-15/S－20/S 旋转活塞容积式塑壳无线远传冷水水表研制和产业化》项目获得 2015 年度浙江省科学技术进步奖（见图1、图2）。2017 年10 月，东海系列容积式水表通过法国BV 认证集团的认证，首家获得水表行业“浙江制造”品字标和BV 标志双认证证书，东海高品质旋转活塞容积式干式远传水表（见图3）通过欧盟计量器具型式认证（EEC），2017 年起，在欧盟中心比利时多家水务公司水表采购竞标中成功胜出，累计出口欧洲市场20 多万只，开创了国产计量仪表批量出口欧洲主流市场的先河。

      东海企业开发成功的基于物联网技术的智能计量监控管理系统，采用智能无线计量终端、专用和公共物联网、海量数据分析管理等技术解决方案，应用于市政和公用事业部门水、气、热、污水排放和水资源计量、节能减排、综合利用和管理，为水、气、热等资源行业和污水处理、排放管理部门提供计量数据和监控管理功能，推进城市公用事业基础资源行业的信息化和智能化管理，为智慧城市建设服务。自2012 年起，该系统在广东、浙江、上海、山东、江苏等主要大中城市50 多家水务公司推广应用，目前直接和代理服务近1000 个居住小区和重点用户。
      四、感受体会
      宁波东海集团有限公司以落实《中国制造2025》、《计量发展规划（2013-2020 年）》为发展契机，通过工业计量体系保障建设，提升计量服务产品质量能力。针对计量产品特点，将计量进一步嵌入企业产品设计、研制、试验、生产、使用等全寿命周期管控，提升企业计量水平，全面保障产品质量，发挥计量对实施创新驱动战略、提高产品质量、提升产业竞争力的支撑和引领作用。通过开发高端水表标杆引领、示范带动企业价值链提升，发挥优势企业产品、技术和市场作用，推进智能计量仪表在水、电、气、环保行业的应用，为创建新型智慧节能型城市贡献力量。

图2 旋转活塞容积式塑壳无线远传冷水水表

图3 旋转活塞容积式干式远传水表