鐵路貨車制造企業(yè)智能制造建設(shè)思路探索①

尹學(xué)文 范俊宏 吳迪

(中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江齊齊哈爾 161000)

習(xí)近平總書記視察齊車公司時指出“裝備制造業(yè)是國之重器，是實體經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，國家要提高競爭力，要靠實體經(jīng)濟(jì)；要乘勢而為、乘勢而上，加強自主創(chuàng)新，練好內(nèi)功，不斷推出新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)，永遠(yuǎn)掌握主動權(quán)，不斷做強做優(yōu)做大”?？倳浿匾甘揪?，是齊車公司實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的根本遵循。齊車公司牢記總書記囑托，準(zhǔn)確把握千載難逢的機(jī)遇，加快推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造發(fā)展，發(fā)揮數(shù)字化在企業(yè)各項業(yè)務(wù)中的賦能作用，真正為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和成為以鐵路貨車業(yè)務(wù)為核心的世界一流企業(yè)作出新貢獻(xiàn)。

圖1 智能制造實施路徑

齊車公司是中國中車股份有限公司貨車業(yè)務(wù)板塊支柱企業(yè)，也是我國鐵路貨車、鐵路起重機(jī)設(shè)計主導(dǎo)單位、制造領(lǐng)軍企業(yè)和產(chǎn)品出口基地。擁有國家工程技術(shù)研究中心、國家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心、院士工作站、博士后科研工作站和國家認(rèn)可產(chǎn)品實驗室。曾經(jīng)參與國家“863”計劃“三維CAD關(guān)鍵技術(shù)與核心系統(tǒng)研發(fā)”、承擔(dān)國家科技支撐計劃任務(wù)“面向軌道交通制造業(yè)RFID技術(shù)應(yīng)用示范”等信息化項目，獲得兩化融合等21項管理體系認(rèn)證。

1 智能制造的內(nèi)涵

智能制造是制造技術(shù)與數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)及新一代信息技術(shù)的融合，是面向產(chǎn)品全生命周期的具有信息感知、優(yōu)化決策、執(zhí)行控制功能的制造系統(tǒng)，旨在高效、優(yōu)質(zhì)、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶。工信部出臺的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中，將智能制造定義為基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。

智能制造是通過新一代信息技術(shù)、自動化技術(shù)、工業(yè)軟件及現(xiàn)代管理思想在制造企業(yè)全領(lǐng)域、全流程的系統(tǒng)應(yīng)用而產(chǎn)生的一種全新的生產(chǎn)方式。智能制造的應(yīng)用能夠使制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)研發(fā)智能化、產(chǎn)品智能化、管理智能化、生產(chǎn)智能化、物流智能化和服務(wù)智能化。產(chǎn)品智能化，把傳感器、處理器、存儲器、通訊模塊、傳輸系統(tǒng)融入產(chǎn)品，是產(chǎn)品具備感知、通訊能力，實現(xiàn)產(chǎn)品可識別、可定位、可追溯、可管理。管理智能化，ERP、MES、PLM等管理軟件的集成應(yīng)用，使企業(yè)內(nèi)無信息孤島，企業(yè)間實施互聯(lián)，企業(yè)、人、設(shè)備、產(chǎn)品實時互聯(lián)，使企業(yè)的管理更加準(zhǔn)確，更加高效，更加科學(xué)。生產(chǎn)智能化，通過數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，使生產(chǎn)過程可視、透明、可控、高效。服務(wù)智能化，以產(chǎn)品智能化為基礎(chǔ)，依托產(chǎn)品自身的可感知、可識別屬性，拓展后續(xù)服務(wù)，從生產(chǎn)制造向生產(chǎn)服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型。

2 齊車公司的基礎(chǔ)

2.1 信息化現(xiàn)狀

齊車公司信息化建設(shè)，堅持“基礎(chǔ)建設(shè)、單項應(yīng)用、綜合集成、協(xié)同與創(chuàng)新”建設(shè)路線，實施信息基礎(chǔ)平臺、設(shè)計工藝平臺、經(jīng)營管理平臺、生產(chǎn)制造平臺、信息集成平臺、綜合辦公平臺、決策支持平臺、信息展示平臺八大信息化工程。

在信息基礎(chǔ)平臺建設(shè)方面，齊車公司聚焦企業(yè)集團(tuán)化運營，已經(jīng)建成了連接“三省六地一市”廣域數(shù)據(jù)專網(wǎng)，實現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音、視頻網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)合一的融合通訊，有效地支撐了異地公司協(xié)同辦公應(yīng)用場景。統(tǒng)一建立了企業(yè)私有云基礎(chǔ)計算資源服務(wù)平臺，主要包括主機(jī)服務(wù)器資源虛擬化云、設(shè)計研發(fā)資源虛擬化云、辦公桌面資源虛擬化云和移動辦公資源虛擬云，實現(xiàn)了計算資源的高效利用。建立了覆蓋網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)等層面的信息安全技術(shù)支撐體系。在設(shè)計工藝平臺建設(shè)方面，聚焦提升產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)設(shè)計能力，構(gòu)建了以協(xié)同設(shè)計、協(xié)同仿真、試驗研究為核心的產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同研發(fā)平臺，建立了以大連研發(fā)中心為研發(fā)設(shè)計主體、北京研發(fā)分部、齊齊哈爾產(chǎn)品試驗和工藝管理為輔的協(xié)同研發(fā)管理模式。在經(jīng)營管理平臺建設(shè)方面，建成以ERP系統(tǒng)為核心，計量、能源、安全、環(huán)保、設(shè)備等關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)信息化管理系統(tǒng)；在生產(chǎn)制造平臺建設(shè)方面，建成基于RFID技術(shù)的輪軸、轉(zhuǎn)向架加工過程管理信息系統(tǒng)。對生產(chǎn)加工設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、加工人員信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、傳輸、管理，為生產(chǎn)過程動態(tài)跟蹤和可視化監(jiān)控提供數(shù)據(jù)支持；在信息集成平臺建設(shè)方面，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間點到點的方式集成，形成了直線式加星形的集成架構(gòu)，基本滿足設(shè)計、工藝、ERP等數(shù)據(jù)集成需求；在綜合辦公平臺建設(shè)方面，初步建成集公文管理、移動辦公、電子郵件、即時消息等協(xié)同辦公平臺；在決策支持平臺建設(shè)方面，實現(xiàn)銷售、采購、生產(chǎn)、投資、人力、費用、財務(wù)和成本等指標(biāo)數(shù)據(jù)管理，為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)分析手段；在信息展示平臺建設(shè)方面，建成企業(yè)門戶系統(tǒng)，實現(xiàn)與研發(fā)、ERP、辦公、郵件等主要業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一展示。

2.2 制造裝備現(xiàn)狀

齊車公司部分工位、區(qū)域、生產(chǎn)線初步實現(xiàn)了數(shù)字化控制、自動化生產(chǎn)。輪軸線采用全自動機(jī)械手上下料、數(shù)控設(shè)備加工生產(chǎn)，信息化數(shù)據(jù)傳輸，完全實現(xiàn)了轉(zhuǎn)序自動化、生產(chǎn)數(shù)控化，數(shù)據(jù)信息化的現(xiàn)代化生產(chǎn)理念；制動零部件加工已基本實現(xiàn)數(shù)控化加工，加工精度和產(chǎn)品一致性得到了有效保證。零部件存儲采用自動化立體倉庫進(jìn)行倉儲管理，實現(xiàn)了少人化、信息化；側(cè)架組成、搖枕組成按節(jié)拍自動控制并通過數(shù)控抓取裝置與轉(zhuǎn)向架組裝生產(chǎn)線自動連接。并采用步進(jìn)式自動同步傳送裝置，由轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)信息化系統(tǒng)集中控制，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架組裝工序自動傳輸自動轉(zhuǎn)序。但也有 一些生產(chǎn)工位、區(qū)域仍處于純粹依靠人力作業(yè)的狀態(tài)。比如，鑄鋼分廠清理區(qū)域仍然純粹依靠人力作業(yè)。

3 智能制造建設(shè)思路

3.1 形勢分析

黨的十九大報告中提出：“加快建設(shè)制造強國，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟(jì)深度融合，促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進(jìn)制造業(yè)集群”。制造業(yè)被賦予了新的時代定義。

裝備強，則國家強。作為高端裝備的典型代表，中國高鐵與大功率機(jī)車、重載貨車、城市軌道列車等先進(jìn)軌道交通裝備一起，為滿足中國人民日益增長的美好生活需要而生，讓中國人有了滿滿的獲得感。新一代信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展為中國中車加快數(shù)字化智能化發(fā)展注入新的活力，中國中車正在朝“產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化”目標(biāo)奮發(fā)前進(jìn)。

齊車公司要抓住國家大力推進(jìn)數(shù)字化智能化發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇，承接好中國中車數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，運用新一代信息技術(shù)探索兩化深度融合，在中車智能制造的歷史進(jìn)程中尋求新機(jī)遇、展現(xiàn)新作為。

3.2 總體思路

深入貫徹《中國制造2025》強國戰(zhàn)略要求，全面落實中車數(shù)字轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略工作部署，以提質(zhì)增效升級為中心，以加快新一代信息技術(shù)與裝備深度融合為主線，以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”為實施路徑，加大持續(xù)投入，加強隊伍建設(shè)，完善基礎(chǔ)體系，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，改造裝備產(chǎn)線，構(gòu)建數(shù)字平臺，強化數(shù)據(jù)共享，提升核心能力，為實現(xiàn)“成為以鐵路貨車業(yè)務(wù)為核心的世界一流企業(yè)”提供強勁支撐。

3.3 發(fā)展目標(biāo)

提升數(shù)字化基礎(chǔ)算力，加快新型數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。打造基于“5G+廣域網(wǎng)”的數(shù)據(jù)專網(wǎng)。建設(shè)服務(wù)企業(yè)廠區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)基站，推動5G技術(shù)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)軟件、控制系統(tǒng)融合。

突破智能制造關(guān)鍵技術(shù)，以數(shù)字化車間規(guī)劃與建設(shè)為抓手，提升工位、區(qū)域、產(chǎn)線數(shù)字化應(yīng)用水平，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化控制與調(diào)度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造核心價值。

4 智能制造實施路徑

如圖1按照規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行、評價與優(yōu)化總體實施步驟，對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備層、傳輸層、控制層、決策層進(jìn)行數(shù)字化改造。通過虛擬物理互聯(lián)、設(shè)計試驗互通、工藝生產(chǎn)互檢、生產(chǎn)運營互補，對制造過程持續(xù)改進(jìn)提升。在設(shè)備層對重點工藝過程引入數(shù)字化產(chǎn)線，基于“5G+IOT”物聯(lián)網(wǎng)真實反映現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)。加強數(shù)據(jù)集成與制造指揮調(diào)度管理，使生產(chǎn)過程高效有序運行。構(gòu)建制造數(shù)據(jù)中心，通過數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)增值應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程透明、優(yōu)化決策。

5 主要工作

5.1 布局規(guī)劃與仿真模擬

把握智能制造發(fā)展方向，識別齊車公司制造能力水平，進(jìn)一步明確數(shù)字化車間建設(shè)目標(biāo)和愿景，綜合考慮產(chǎn)品、工藝、關(guān)鍵技術(shù)、制造資源，確定生產(chǎn)分廠布局和作業(yè)單元劃分。通過仿真模擬對新產(chǎn)線引入、舊產(chǎn)線改造的規(guī)劃階段實現(xiàn)對設(shè)計方案的驗證優(yōu)化，對生產(chǎn)組織方式優(yōu)化。

5.2 智能裝備與產(chǎn)線改造

以轉(zhuǎn)向架構(gòu)架研制為載體，根據(jù)車軸、端頭、彈簧、交叉桿、儲風(fēng)缸、端墻等關(guān)鍵部件工藝特點，在加工、裝配、檢測過程里引入數(shù)字化、自動化、柔性化裝備產(chǎn)線進(jìn)行車間自動化改造，關(guān)鍵工序機(jī)器換人，減員增效、提升生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量。

5.3 物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集

研究利用好國家“新基建”產(chǎn)業(yè)政策，制定5G組網(wǎng)方案，建設(shè)覆蓋廠區(qū)5G無線網(wǎng)絡(luò)，推動5G技術(shù)與協(xié)同研發(fā)、數(shù)字工廠、供應(yīng)鏈協(xié)同、敏捷辦公等場景的融合應(yīng)用，為制造效率提升、制造模式優(yōu)化帶來新的驅(qū)動力?；凇?G+IOT”技術(shù)構(gòu)建車間物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的人、機(jī)器、產(chǎn)品、物料、控制系統(tǒng)、應(yīng)用軟件之間互聯(lián)互通，實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備狀態(tài)感知和控制指令下達(dá)，并將各類數(shù)據(jù)進(jìn)行集成、管理、可視化、應(yīng)用管理。

5.4 生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）

實施生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理、全員生產(chǎn)維修等管理理念的落地。打通生產(chǎn)現(xiàn)場PLM-ERP-MES數(shù)據(jù)流、管理流、價值流，讓車間管理人員迅速掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化，作出準(zhǔn)確的判斷和快速的應(yīng)對措施。

5.5 大數(shù)據(jù)應(yīng)用

發(fā)揮信息系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)共享效能，構(gòu)建制造數(shù)據(jù)中心，形成研發(fā)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、財務(wù)數(shù)據(jù)、績效數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型庫。建設(shè)報表展示系統(tǒng)，滿足駕駛艙（決策報表），在線填報系統(tǒng)（數(shù)據(jù)填報）、多數(shù)據(jù)源關(guān)聯(lián)分析（數(shù)據(jù)整合）、移動應(yīng)用等信息精準(zhǔn)分析的需求。

6 結(jié)語

實施智能制造是齊車公司把握發(fā)展大勢，增強產(chǎn)品質(zhì)量、成本管控能力，規(guī)避用工風(fēng)險，增強核心競爭能力的必經(jīng)之路。齊車公司要乘勢而為，制定智能制造總體規(guī)劃；夯實基礎(chǔ)，深化IT基礎(chǔ)設(shè)施迭代建設(shè)；循序漸進(jìn)，補足工業(yè)化3.0課程；管理變革，建立符合智能制造應(yīng)用模式組織架構(gòu)和流程，提升人員素質(zhì)，積極營造智能制造工作氛圍。