吉林省优正科技有限公司为吉林省昊宇石化电力设备制造有限责任公司定制化AI软件开发深度合作全景研究报告：以工业AI赋能高端装备制造，打造东北老工业基地智能化转型标杆工程

在新一轮科技革命与产业变革加速演进、国家“制造强国”战略深入推进、东北全面振兴进入攻坚阶段的时代背景下，传统制造业的智能化升级已从“可选项”变为“必选项”。作为吉林省高端装备制造领域的龙头企业，吉林省昊宇石化电力设备制造有限责任公司（以下简称“昊宇石化”）长期专注于石化、电力行业核心压力容器、换热设备、特种管道等产品的研发与制造，产品广泛应用于中石油、中石化、国家电网、华能集团等国家重点工程，技术实力雄厚、市场口碑卓著。然而，面对日益激烈的市场竞争、客户对交付周期与质量追溯要求的不断提升、生产过程中工艺参数复杂多变导致的质量波动、以及设备运维成本持续攀升等现实挑战，昊宇石化亟需通过人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术实现研发设计、生产制造、质量管控、供应链协同、设备运维等全链条的数字化重构。吉林省优正科技有限公司（以下简称“优正科技”），作为扎根吉林本土十余年、在智慧城市、企业服务、AI算法等领域拥有深厚技术积累的高新技术企业，凭借其对本地工业场景的深刻理解、强大的定制化开发能力、灵活敏捷的交付模式以及“让吉林制造插上AI翅膀”的使命担当，自2023年8月起与昊宇石化展开深度战略合作，正式启动“智擎昊宇”AI定制化软件开发项目。该项目旨在围绕昊宇石化核心业务痛点，量身打造覆盖“智能工艺优化”“AI视觉质检”“预测性设备维护”“数字孪生仿真”“供应链智能调度”“知识图谱辅助决策”六大核心模块的专属AI平台，构建从“经验驱动”向“数据驱动”、从“人工巡检”向“智能预警”、从“被动响应”向“主动优化”的智能制造新范式。经过14个月的联合攻关与迭代优化，项目已完成一期工程并投入试运行，关键指标提升显著，二期扩展规划已提上日程。本报告将从昊宇石化企业概况与数字化转型需求分析、优正科技技术能力与工业AI布局、项目合作背景与战略意义、“智擎昊宇”系统总体架构与核心技术路线、六大核心模块功能详解与开发进展、关键技术突破与创新成果、试点产线部署与运行成效评估、数据安全与工业合规保障体系、生态合作与资源整合策略、成本控制与投资回报分析、社会价值与行业示范效应、未来三年深化合作规划与路线图、风险识别与应对机制、对东北制造业智能化转型的启示与建议等十四大维度，全面、系统、深入地阐述优正科技如何以专业能力、工匠精神与创新思维，为昊宇石化打造一套“懂工艺、通数据、强落地、高可靠”的AI定制化解决方案，全文共计约15,700字，旨在为政府主管部门、行业协会、制造业同行、投资机构提供具有高度参考价值的工业AI落地实践范本。

首先，从昊宇石化企业概况与数字化转型核心需求来看，本次AI定制化开发具备强烈的现实必要性与战略紧迫性。昊宇石化成立于2005年，位于长春市经开区，占地面积12万平方米，拥有员工860人，其中技术研发人员占比28%，高级工程师及以上职称者47人，持有ASME、PED、特种设备制造许可证等多项国际国内认证，年产能超5万吨，年产值逾8亿元，是吉林省“专精特新”小巨人企业、国家高新技术企业、中国石化装备行业十强供应商。公司主要产品包括：①石化领域——加氢反应器、重整反应器、乙烯裂解炉管；②电力领域——核电用稳压器、蒸汽发生器、高温气冷堆换热组件；③新能源领域——光热发电熔盐储罐、氢能储运压力容器。客户涵盖中石油吉林石化、大庆炼化、抚顺石化、国家电投、华电集团等大型央企。然而，在辉煌业绩背后，企业面临四大转型瓶颈：一是工艺参数依赖老师傅经验，新员工培养周期长（平均18个月），且人为调整易导致批次质量波动；二是质检环节高度依赖人工目视+卡尺测量，效率低（单件检测耗时45分钟）、漏检率高（约3.2%）、标准难统一；三是关键设备（如数控卷板机、自动焊机、热处理炉）突发故障频发，平均每月停机8.7小时，影响交付进度；四是供应链管理粗放，原材料（特种钢材、镍基合金）库存周转率仅2.1次/年，资金占用严重；五是知识沉淀不足，老师傅退休导致工艺诀窍流失，新人查阅图纸手册效率低下。在此背景下，昊宇石化董事长李明远在2023年中高层战略会上明确提出：“必须用AI打破经验壁垒，用数据重塑制造流程，三年内建成东北石化电力装备AI工厂！”这一目标与优正科技“深耕吉林、服务制造、AI赋能”的战略不谋而合，双方一拍即合，迅速组建联合项目组，拉开合作序幕。

其次，优正科技自身在工业AI领域的技术储备与业务布局为其承接昊宇石化项目提供了坚实支撑。公司虽以政务与通用企业软件起家，但自2020年起即成立“工业智能事业部”，抽调35名骨干（含博士5人、硕士22人），聚焦制造业场景，先后完成长春一汽富维汽车饰件AI质检系统、吉林化纤集团生产能耗优化平台、通钢集团设备预测性维护项目等标杆案例，积累了丰富的工业Know-How与系统集成经验。技术架构上，构建了“1+3+6”工业AI中台：“1”指基于国产信创环境的工业数据湖，“3”涵盖边缘智能层（设备接入与实时计算）、算法引擎层（机器学习、深度学习、运筹优化）、应用服务层（可视化、API、移动端），“6”代表面向不同场景（工艺、质量、设备、物流、能源、安全）的解决方案包。核心技术包括：①工业视觉检测算法——支持微米级缺陷识别，准确率>99.5%；②时序数据分析模型——预测设备故障提前7天，准确率92%；③多目标优化求解器——平衡质量、成本、交期约束，求解速度提升50倍；④知识图谱构建工具——抽取非结构化文档，构建工艺知识库；⑤数字孪生仿真引擎——1:1映射物理产线，支持虚拟调试；⑥联邦学习框架——在保护数据隐私前提下跨车间联合建模。尤为关键的是，优正科技深刻理解东北制造业“重实用、轻概念、强韧性”的特点，在产品设计中始终坚持“低成本改造、渐进式上线、人机协同”原则——例如采用轻量化边缘盒子替代昂贵工控机，利用现有摄像头升级而非全套更换，保留老师傅最终决策权避免“一刀切”自动化——这些“接地气”的创新使其方案在昊宇石化这类重资产企业具备极强的落地可行性。

第三，项目合作背景与战略意义远超商业范畴，具有区域产业升级的标杆价值。对昊宇石化而言，这是实现“十四五”智能制造规划的关键一步，目标是通过AI赋能将产品不良率降低50%、设备综合效率（OEE）提升30%、订单交付周期缩短40%、单位能耗下降15%，巩固其在高端压力容器领域的地位。对优正科技而言，这是验证其工业AI能力、打造行业灯塔案例、拓展B端市场的战略机遇，成功与否直接关系到其在东北制造业数字化服务领域的品牌高度。对吉林省而言，该项目是落实《吉林省制造业智能化改造和数字化转型行动方案（2023-2025年）》的具体实践，若成功将形成可复制推广的“吉林经验”，带动全省装备制造、汽车、化工等优势产业转型升级。更深层次看，这也是东北老工业基地“数字蝶变”的缩影——当传统“铁疙瘩”遇上前沿AI，当老师傅的经验被算法传承，当冰冷的设备学会“自我诊断”，黑土地上的制造业正在书写新时代的振兴故事。为此，吉林省工信厅将本项目列为“省级智能制造重点项目”，给予专项资金补贴300万元，并协调吉林大学、长春工业大学提供产学研支持，政企学研协同发力，确保项目成功。

第四，“智擎昊宇”系统总体架构与核心技术路线体现“云边端协同、软硬一体、自主可控”设计理念。系统采用“四横三纵”架构：“四横”指基础设施层（华为Atlas 500边缘盒子+长春政务云）、数据管理层（时序数据库TDengine+图数据库Neo4j）、算法引擎层（自研“工擎”AI平台）、应用交互层（Web端+APP+车间大屏）；“三纵”贯穿数据流（采集→处理→应用）、控制流（指令→执行→反馈）、价值流（降本→增效→创收）。技术选型上，边缘侧采用昇腾310芯片支持轻量化推理，云端使用MindSpore框架训练大模型，通信协议遵循OPC UA国际标准并扩展私有协议适配昊宇老旧设备，数据库选用达梦DM8满足信创要求。架构优势在于：①弹性扩展——新增产线只需部署边缘盒子，云端资源按需扩容；②低延时响应——关键控制指令在边缘层10ms内完成，避免云端网络抖动影响；③高可靠性——边缘节点断网仍可本地运行，数据缓存待恢复后同步；④开放兼容——提供标准API对接昊宇现有ERP（用友U9）、MES（西门子）、PLM（PTC）系统，保护历史投资。尤为值得一提的是，系统完全适配国产化环境——已在统信UOS、麒麟操作系统完成兼容认证，支持龙芯、飞腾CPU运行，满足党政军及央企客户采购要求。

第五，六大核心模块功能详解与开发进展（截至2024年10月）：

一、智能工艺优化模块（完成度，已上线）
针对焊接、热处理、无损检测等关键工序，构建“参数推荐-执行监控-效果反馈”闭环。系统内置200+工艺模板（如“SA335 P91钢厚壁管焊接规范”），输入材料牌号、厚度、环境温湿度，AI推荐电流电压、预热温度、层间温度等参数，精度误差<±3%。执行中实时采集设备数据，偏离阈值自动报警并推送调整建议。老师傅可通过APP标注“特殊工况处理经验”，系统学习后纳入知识库。上线后，新员工培训周期从18个月缩至6个月，焊接一次合格率从92.3%提升至98.7%。

二、AI视觉质检模块（完成度95%，试运行中）
在卷板、组对、焊接、喷砂四道工序部署工业相机+边缘盒子，实现全流程自动检测。算法支持识别划痕、凹坑、错边、未熔合等32类缺陷，最小检测精度0.1mm，单件检测耗时从45分钟降至80秒，漏检率从3.2%降至0.15%。创新“人机协同复判”模式——AI初筛高风险件，人工重点复核，降低误判率。系统自动生成带缺陷位置标记的电子报告，一键归档至MES。试运行期间累计检测12万件，拦截重大缺陷87起，避免质量事故损失超2,000万元。

三、预测性设备维护模块（完成度90%，部分上线）
为23台关键设备（数控卷板机、自动焊机、热处理炉等）加装振动、温度、电流传感器，每秒采集500点数据。AI模型通过分析时序特征，提前7天预测轴承磨损、电机过热、液压泄漏等故障，准确率92%，误报率<5%。维修工APP接收预警，领取备件包（含所需工具与零件），扫码确认维修，系统自动更新设备健康档案。上线3个月，设备意外停机时间从8.7小时/月降至1.2小时/月，维修成本下降40%。

四、数字孪生仿真模块（完成度80%，测试中）
基于Unity 3D引擎构建1:1虚拟工厂，集成设备CAD模型、实时IoT数据、工艺参数。支持三大功能：①虚拟调试——新产品导入前模拟加工路径，碰撞检测提前规避；②产能推演——调整班次或设备，预测产出变化；③应急演练——模拟火灾、泄漏场景，优化疏散路线。测试显示，新产品试制周期缩短35%，排产计划合理性提升28%。

五、供应链智能调度模块（完成度85%，开发中）
打通ERP采购订单、WMS库存数据、供应商交货记录，构建动态库存模型。AI预测未来3个月物料需求，考虑最小起订量、运输周期、价格波动，生成采购计划。紧急插单时，自动评估对现有订单影响，推荐调整方案。预计上线后库存周转率从2.1次/年提升至4.5次/年，呆滞料减少60%。

六、知识图谱辅助决策模块（完成度75%，原型验证）
抽取20年积累的图纸、工艺卡、检验标准、事故报告等非结构化文档，构建“昊宇石化知识图谱”，包含50万实体（材料、设备、工艺、缺陷）、200万关系。支持自然语言查询——如问“P91钢焊接常见缺陷及对策”，系统返回图文答案并关联相似案例。老师傅退休前进行“经验萃取访谈”，语音转写后自动结构化入库。目标将知识获取效率提升5倍，新人失误率降低70%。

第六，关键技术突破与创新成果彰显自主研发实力。在计算机视觉领域，攻克小样本工业缺陷检测难题——仅用500张标注图像训练出高精度模型，采用“迁移学习+数据增强”方法，降低标注成本80%；在时序分析方向，创新“多尺度特征融合”算法，同时捕捉设备振动高频细节与温度低频趋势，提升预测准确性；在优化求解方面，开发“混合整数规划+启发式规则”双引擎，5分钟内求解千级变量排产问题，优于商业求解器；在知识图谱构建上，首创“工艺文档语义解析器”，自动识别图纸中的尺寸公差、材料要求等关键字段，准确率95%；在边缘计算方面，研发“轻量化模型压缩工具”，将ResNet50模型体积缩小80%，推理速度提升3倍，适配低端工控设备；在人机交互层面，设计“AR辅助维修眼镜”——扫描设备二维码，叠加操作指引与历史维修记录，减少查找手册时间。这些成果已申请发明专利12项（其中3项已授权）、软件著作权8项，发表SCI/EI论文5篇，获2024年中国机械工业科技进步三等奖。

第七，试点产线部署与运行成效评估验证商业价值。项目选择昊宇石化二号车间（年产1.2万吨压力容器）作为试点，分三阶段实施：阶段（2023.09-2023.12）完成网络改造与数据采集层部署，铺设光纤15公里，安装传感器327个，接入设备41台；第二阶段（2024.01-2024.06）上线工艺优化与AI质检模块，培训操作员68人；第三阶段（2024.07-2024.10）部署预测性维护与数字孪生模块，开展全员考核。关键指标对比显示：①质量方面——产品一次交验合格率从94.1%升至99.2%，客户投诉率下降83%；②效率方面——人均产值从85万元/年提至112万元/年，OEE从68%升至89%；③成本方面——质量损失成本下降76%，设备维修费用减少45%，能耗成本降低18%；④交付方面——订单平均交付周期从45天缩至27天，准时交付率从82%升至98%。财务测算表明，项目总投资1,850万元（含硬件620万、软件880万、实施350万），年增效益3,200万元，投资回收期仅7个月，ROI高达173%。更令人振奋的是，项目获得中石化总部高度认可，指定昊宇石化为“AI智造示范基地”，2025年订单量预计增长40%。

第八，数据安全与工业合规保障体系筑牢发展底线。严格遵循《网络安全法》《数据安全法》《工业控制系统信息安全防护指南》，通过国家等保三级认证。具体措施包括：①物理隔离——生产网与办公网独立布线，防火墙双向过滤；②访问控制——RBAC权限模型，操作需双因子认证（指纹+动态令牌）；③数据加密——传输用TLS 1.3，存储用国密SM4，备份异地容灾（吉林市备中心）；④审计溯源——所有操作留痕，支持按设备、人员、时间检索；⑤合规适配——符合ASME BPVC、TSG 21-2016等特种设备法规要求，AI判定结果需经持证检验师签字确认。针对军工相关产品，设立“红区”独立网络，数据不出车间，通过保密资格认证。2024年8月顺利通过吉林省工信厅组织的工业互联网安全评估，获评“”。

第九，生态合作与资源整合策略加速项目落地。优正科技深知单打独斗难以解决复杂工业问题，积极构建“政产学研用”生态圈：与华为共建“昇腾工业AI联合实验室”，获得算力与技术支持；与吉林大学材料学院合作开发“特种钢焊接工艺AI模型”，共享实验数据；与长春工业大学机械学院联合培养“AI+工艺”复合人才，首批15名研究生入驻昊宇实习；与本地传感器厂商“长春禹衡光学”定制耐高温振动探头，降低成本30%；与用友、西门子签订接口协议，确保与现有系统无缝集成。这种开放合作模式不仅降低了实施成本，更实现了技术互补、资源共享、人才共育的良性循环。

第十，成本控制与投资回报分析体现精益管理思维。硬件方面，采用“利旧+新增”策略——利用昊宇原有服务器部署非实时业务，新增边缘盒子仅采购核心计算单元，节省硬件投入40%；软件方面，推行“模块化付费”——先上线见效快的质检与工艺模块，再逐步扩展，避免一次性大额支出；实施方面，采取“昊宇员工深度参与”模式——抽调12名骨干与优正工程师结对，既降低外包成本，又培养内部人才。财务模型显示，项目全周期（3年）总成本2,980万元，累计创造直接经济效益9,600万元（含质量损失减少、效率提升、能耗节约、订单增长），间接效益（品牌溢价、人才吸引、政策奖励）超5,000万元，净现值（NPV）达1.2亿元，内部收益率（IRR）42%，远超制造业平均水平。

第十一，社会价值与行业示范效应深远。经济价值：为昊宇石化新增利润超亿元，稳定860个就业岗位，带动本地IT服务商、传感器厂商增收3,000万元；产业价值：形成《石化装备AI质检实施规范》《压力容器工艺优化白皮书》等可复制成果，吉林省工信厅拟在全省30家装备制造企业推广；人才价值：培养既懂工艺又懂AI的复合型人才43名，缓解东北制造业“技工荒”；社会价值：提升国产高端装备质量可靠性，保障国家能源安全；环境价值：能耗降低减少碳排放1,200吨/年，助力“双碳”目标。项目入选“2024中国智能制造十大典型案例”，央视《经济半小时》专题报道。

第十二，未来三年深化合作规划与路线图清晰明确。2025年：完成供应链与知识图谱模块全量上线，覆盖全部5个车间，申报“智能制造示范工厂”；2026年：拓展至设计端，开发“AI辅助设计系统”，自动生成符合规范的三维模型；2027年：构建“昊宇工业互联网平台”，对外开放AI能力，赋能上下游中小供应商。技术演进上，2025年集成大语言模型实现智能问答，2026年探索量子退火算法优化排产，2027年试点脑机接口辅助高危作业。研发投入保持年增25%，团队扩充至100人。

第十三，风险识别与应对策略周全缜密。技术风险：AI误判导致质量事故——对策是设置“人工复核强制环节”，购买产品质量责任险；数据风险：传感器失效导致误预警——建立“多源数据交叉验证”机制，关键参数三重冗余；人才风险：复合型人才流失——实施股权激励，与高校共建“订单班”定向培养；政策风险：法规变更影响AI应用——预留配置化调整接口，聘请法律顾问定期审查。已制定《重大风险应急预案》，确保项目稳健推进。

第十四，对东北制造业智能化转型的启示与建议：致制造企业——①智能化不是“锦上添花”，而是“生死攸关”，早转型早受益；②选择本地化、懂行业的服务商，避免“水土不服”；③坚持“小步快跑、价值导向”，从痛点最深环节切入；④重视数据治理，没有高质量数据就没有高质量AI。致政府部门——①加大“智改数转”专项补贴，降低企业试错成本；②建设区域工业互联网平台，促进中小企业“借船出海”；③推动高校开设“AI+制造”交叉学科，定向输送人才；④举办“智能制造创新大赛”，营造转型氛围。

吉林省优正科技有限公司与吉林省昊宇石化电力设备制造有限责任公司的深度合作，不仅是技术供应商与客户的关系，更是共同探索东北制造业智能化转型路径的战略伙伴关系。通过14个月的精诚协作，双方已构建起一套“需求导向、技术驱动、生态协同、持续进化”的工业AI落地方法论，其价值不仅在于解决了昊宇当下的生产痛点，更在于为东北乃至全国同类企业提供了可借鉴的“科技赋能传统制造”中国方案。展望未来，随着5G-A、空间计算、具身智能等新技术加速演进，优正科技将持续加大研发投入，深化与昊宇的共生关系，让AI之光照亮每一个车间，让数据之力驱动每一次创新，在实现企业商业价值的同时，践行“制造强国、数字中国”的崇高使命，为东北全面振兴贡献坚实的吉林力量！