數(shù)字化賦能基礎(chǔ)設(shè)施制造升級(jí)的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)研究

郭寶琳

摘要：智能制造作為我國新基建的主攻方向，正在驅(qū)動(dòng)我國基礎(chǔ)設(shè)施制造行業(yè)數(shù)字化和智能化升級(jí)。文章基于中車株洲電力機(jī)車有限公司高端智能制造體系的探索性案例研究，深度剖析了城際高速鐵路和城際軌道交通企業(yè)的高端智能制造體系的構(gòu)建與治理。本研究完善了工業(yè)數(shù)字化和智能制造相關(guān)研究，擴(kuò)展有關(guān)新基建領(lǐng)域的高端智能制造實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)探索研究，為中國新基建產(chǎn)業(yè)鏈中的制造企業(yè)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實(shí)施智能制造及搭建智能制造體系戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)數(shù)字化;智能制造;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);案例研究

一、引言

2020年3月，中央政治局常務(wù)委員會(huì)提出“加快包括城際高速鐵路和城市軌道交通在內(nèi)的七大領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，并推進(jìn)數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新等服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施體系建設(shè)”。由此可見，“新基建”將會(huì)驅(qū)動(dòng)各行業(yè)數(shù)字化和智能化升級(jí)。目前，我國京津冀、珠三角、長三角等20多個(gè)城市群內(nèi)要實(shí)現(xiàn)各種要素流動(dòng)，城際鐵路是不可或缺的。然而，在軌道交通企業(yè)的高端智能制造體系構(gòu)建方面，已有理論研究并不能發(fā)揮指導(dǎo)作用。一方面，還沒有研究涉及軌道交通產(chǎn)業(yè)高端智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的內(nèi)容，并且智能制造體系構(gòu)建相關(guān)研究對(duì)如何構(gòu)建與治理也還沒有統(tǒng)一答案。另一方面，智能制造雖是我國新基建未來的發(fā)展方向，但仍處于概念階段，還未取得階段性成果，學(xué)者們對(duì)該領(lǐng)域的研究還處于探索階段，亟須系統(tǒng)地理論研究和對(duì)企業(yè)實(shí)踐的系統(tǒng)總結(jié)與提煉。

綜上所述，怎樣在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代實(shí)施高端智能制造，從而實(shí)現(xiàn)新型基礎(chǔ)設(shè)施體系的建設(shè)，這是中國新基建體系建設(shè)面臨的理論及實(shí)際問題。仍缺乏學(xué)者們對(duì)高端智能制造體系構(gòu)建的理論探討，對(duì)軌道交通產(chǎn)業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐也關(guān)注不足。因此，本文結(jié)合智能制造與體系構(gòu)建相關(guān)研究，運(yùn)用探索性案例研究解答以下問題：一是我國軌道交通產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何實(shí)施智能制造？二是中國軌道交通產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何建設(shè)與治理高端智能制造體系？本文的研究對(duì)象為軌道交通整車制造領(lǐng)先企業(yè)——中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造實(shí)踐，基于對(duì)中國軌道交通整車制造企業(yè)的高端智能制造體系構(gòu)建過程與治理體系的探索，研究完善智能制造相關(guān)研究，擴(kuò)展有關(guān)新基建領(lǐng)域的高端智能制造實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)探索研究，為中國新基建產(chǎn)業(yè)鏈中的制造企業(yè)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實(shí)施智能制造及搭建智能制造體系戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

二、研究設(shè)計(jì)

（一）研究方法選擇

本研究對(duì)于研究方法的選擇，主要基于以下兩方面原因：一是我國高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建還處于探索階段，尚不能采用大樣本實(shí)證方法進(jìn)行研究。二是有關(guān)高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的議題已多次在大型國際會(huì)議論壇中被提及，但對(duì)高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的微觀實(shí)施過程及文獻(xiàn)理論研究不足，利用實(shí)證方法研究高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的路徑存在一定的誤差，其結(jié)果難以詮釋高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的路徑，因此本文選擇利用單案例研究方法。

（二）研究案例選擇

本文選定了典型軌道交通整車制造領(lǐng)先企業(yè)——中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造實(shí)踐作為研究對(duì)象。中車株洲電力機(jī)車有限公司是湖南千億軌道交通產(chǎn)業(yè)集群龍頭企業(yè)，除此之外，其城軌交通裝備智能制造體系構(gòu)建的探索也取得了一些初步成效，其構(gòu)建的高端智能制造體系在業(yè)界有足夠的代表性和影響力，滿足案例選擇的典型性與理論抽樣原則。另外，隨著中車株洲電力機(jī)車有限公司的智能化發(fā)展越來越快，借助搜索引擎，可以對(duì)中車株洲電力機(jī)車有限公司高端裝備智能制造體系構(gòu)建的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行檢索，并借助各網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)媒體及社交網(wǎng)絡(luò)等獲取其最新有關(guān)高端裝備智能制造體系構(gòu)建的相關(guān)內(nèi)容。這些都符合案例研究的便利性與數(shù)據(jù)可得性原則。

（三）數(shù)據(jù)收集與整理

本研究的案例數(shù)據(jù)收集主要來自兩個(gè)途徑：一是中車株洲電力機(jī)車有限公司官網(wǎng)的信息，主要包括公司官網(wǎng)公布的信息、公司發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展目標(biāo)等。二是其他新聞網(wǎng)站搜集到有關(guān)中車株洲電力機(jī)車有限公司高端智能制造體系構(gòu)建的資料信息。通過以上兩種渠道收集到的資料，并將其整理歸類，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的全面性和可靠性，從不同角度進(jìn)行研究。

三、案例概況

中車株洲電力機(jī)車有限公司成立于1936年，是國內(nèi)軌道交通裝備制造行業(yè)的龍頭企業(yè)。公司業(yè)務(wù)以電力機(jī)車、動(dòng)車組、儲(chǔ)能有軌電車等新型技術(shù)及公共交通車輛、關(guān)鍵零部件為主，并重點(diǎn)拓展專有技術(shù)機(jī)電設(shè)備等領(lǐng)域的產(chǎn)品、維護(hù)和總控服務(wù)。目前，公司總資產(chǎn)291億元，在中國及海外擁有21家子公司。以《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃為支撐，智能化發(fā)展成為“制造強(qiáng)國”和“交通強(qiáng)國”發(fā)展的核心。智能化將引領(lǐng)中國高端裝備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)字化和智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)。在此背景下，中車株洲電力機(jī)車有限公司在機(jī)車車輛的整車制造領(lǐng)域不斷探索智能化、數(shù)字化發(fā)展之路，助力軌道交通高端裝備智能制造系統(tǒng)的建設(shè)。

2016年，在金蝶公司的支持下，中車株洲電力機(jī)車有限公司啟動(dòng)了智能制造項(xiàng)目。隨后，中車株洲電力機(jī)車有限公司成功推出全球首條智能轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線，與傳統(tǒng)的人工操作方式相比，智能轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線成功實(shí)施后大大降低了運(yùn)營成本和產(chǎn)品開發(fā)周期，整個(gè)轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)效率提高了1/3，為企業(yè)及行業(yè)探索了一套成功經(jīng)驗(yàn)。2018年，中車株洲電力機(jī)車有限公司與多家企業(yè)共同創(chuàng)建國創(chuàng)科技，推出軌道交通裝備行業(yè)首個(gè)云平臺(tái)——“智軌云”。“智軌云”的推出將有利于全面實(shí)施高層次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化運(yùn)營。

四、案例分析及發(fā)現(xiàn)

（一）中車株洲電力機(jī)車有限公司高端智能制造體系頂層設(shè)計(jì)

中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造實(shí)踐表明構(gòu)建高端智能制造體系的首要任務(wù)是做好頂層設(shè)計(jì)，在明確了企業(yè)現(xiàn)階段所面臨的問題及挑戰(zhàn)后，選擇適合的業(yè)務(wù)架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)途徑。我國制造企業(yè)雖在20世紀(jì)90年代開始快速推動(dòng)業(yè)務(wù)的信息化發(fā)展，但絕大多數(shù)企業(yè)的信息化實(shí)踐成效遠(yuǎn)不達(dá)預(yù)期。中車株洲電力機(jī)車有限公司也不例外，中車株洲電力機(jī)車有限公司存在信息系統(tǒng)之間缺乏有效的協(xié)同與集成等問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。經(jīng)過多年的信息化、智能化探索，現(xiàn)中車株洲電力機(jī)車有限公司在橫向上實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)間的業(yè)務(wù)集成，縱向上打通內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為城市軌道交通高端智能制造體系制定頂層設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)“價(jià)值倍增”。具體而言，無論在企業(yè)運(yùn)行層面，還是工廠連接自動(dòng)化及工廠優(yōu)化和執(zhí)行層面，都是由一個(gè)數(shù)據(jù)集成中心提供支持。在企業(yè)運(yùn)營方面，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購和生產(chǎn)，在互聯(lián)互通和工廠自動(dòng)化層面整合生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)作狀態(tài)和質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)，在工廠優(yōu)化和執(zhí)行層面可完成智能排成和調(diào)度可視化。中車株洲電力機(jī)車有限公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型頂層設(shè)計(jì)如圖1所示。

（二）中車株洲電力機(jī)車有限公司高端智能制造體系建設(shè)

在高端智能制造體系頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下，中車株洲電力機(jī)車有限公司通過與金蝶軟件合作整合PLM、ERP、MES、產(chǎn)線中控等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造活動(dòng)的縱向集成。同時(shí)打通上下游企業(yè)之間的橫向價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、計(jì)劃、供應(yīng)、生產(chǎn)的業(yè)務(wù)協(xié)同，構(gòu)建軌道交通整車裝備高端智能制造體系。其中，中車株洲電力機(jī)車有限公司的轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線是其高端智能制造體系的重要硬件體系組成部分，中車株洲電力機(jī)車有限公司的轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的成功推出使得11條子生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了最大化協(xié)調(diào)運(yùn)作，最大限度地減少了等待的時(shí)間，大約20分鐘就能生產(chǎn)出一個(gè)車輪。生產(chǎn)車間智能監(jiān)控設(shè)備在線采集質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電子化存儲(chǔ)、電子化管理及快速追溯與查找，從而解決了生產(chǎn)指令聽不見、設(shè)備故障看不見、生產(chǎn)參數(shù)抓不住的“聾啞”問題。在生產(chǎn)運(yùn)營方面， 生產(chǎn)工作人員減少50%，運(yùn)營成本降低20%，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短35%以上，相比傳統(tǒng)的人工操作方式，轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率增加了30%。由此可見，轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的成功實(shí)施大大提高了生產(chǎn)效率和運(yùn)營效率，不僅如此，轉(zhuǎn)向架智能生產(chǎn)線的成功上線縮短了我國軌道交通轉(zhuǎn)向架數(shù)字化、智能化技術(shù)應(yīng)用與世界先進(jìn)水平的差距。在軟件體系構(gòu)建方面，中車株洲電力機(jī)車有限公司在金蝶的技術(shù)支持下，推出第一個(gè)面向軌道交通裝備行業(yè)的云平臺(tái)——“智軌云”，這一舉措將產(chǎn)業(yè)集群全部牽引到行業(yè)云平臺(tái)上，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，實(shí)現(xiàn)由輸出產(chǎn)品向輸出“制造+服務(wù)”的經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變。

（三）中車株洲電力機(jī)車有限公司高端智能制造體系治理

中車株洲電力機(jī)車有限公司格外重視和關(guān)注軌道交通企業(yè)發(fā)展過程中的“生產(chǎn)成本”和“交付周期”兩大要素，因此中車株洲電力機(jī)車有限公司采用的是“邊設(shè)計(jì)、邊采購、邊生產(chǎn)”的制造模式，但是在實(shí)施過程中，存在上下游公司和公司內(nèi)部系統(tǒng)沒有得到有效整合和協(xié)調(diào)等問題。為此，中車株洲電力機(jī)車有限公司與金蝶合作打造的一體化協(xié)同管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了PDM、ERP、MES業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)集成，成功打造了高端智能制造治理體系。中車株洲電力機(jī)車有限公司與金蝶攜手打造的城軌交通高端智能制造治理體系，成功實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃、采購和供應(yīng)鏈協(xié)同及制造協(xié)同，通過供應(yīng)鏈協(xié)同及工廠協(xié)同有效解決了生產(chǎn)缺料、生產(chǎn)進(jìn)度管控難等問題，將作業(yè)準(zhǔn)時(shí)完工率提升至96%。使得中車株洲電力機(jī)車有限公司的產(chǎn)品交付周期相較于競爭對(duì)手縮減了一半，產(chǎn)品的價(jià)格更加便宜。

五、結(jié)論與啟示

（一）研究結(jié)論

本次案例分析以國內(nèi)高端軌道交通裝備行業(yè)龍頭企業(yè)中車株洲電力機(jī)車有限公司作為案例研究對(duì)象，探討了中車株洲電力機(jī)車有限公司工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型及高端智能制造體系的建設(shè)與治理。本文主要的研究結(jié)論如下：第一，高端智能制造體系的建設(shè)需要同時(shí)考慮互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行特征與高端裝備制造業(yè)自身所具備的要素。中車株洲電力機(jī)車有限公司在高端智能制造體系構(gòu)建過程中所推出的“智軌云”行業(yè)云平臺(tái)重構(gòu)了軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，這是跨行業(yè)、跨領(lǐng)域高端智能制造體系發(fā)展的成功嘗試。第二，高端智能制造體系的治理需要在打通上下游企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)字鏈條的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高端智能制造體系業(yè)務(wù)數(shù)字鏈開放與封閉的協(xié)調(diào)發(fā)展，并吸引第三方參與，從而促進(jìn)高端智能制造體系持續(xù)、健康發(fā)展。中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造體系對(duì)內(nèi)部的業(yè)務(wù)數(shù)字模塊和外部的業(yè)務(wù)數(shù)字模塊之間的不同治理模式，成功實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃協(xié)同、采購協(xié)同和供應(yīng)鏈協(xié)同及制造協(xié)同，促進(jìn)了高端軌道交通裝備行業(yè)上下游企業(yè)間及內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成和協(xié)同持續(xù)發(fā)展。第三，目前，中國軌道交通裝備制造企業(yè)雖然具有了一定的工業(yè)化基礎(chǔ)，但信息化發(fā)展水平差異較大，我國軌道交通裝備制造業(yè)需探尋符合自身特色的發(fā)展路徑，實(shí)現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)是智能制造發(fā)展中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造體系為我國軌道交通裝備制造業(yè)企業(yè)實(shí)施智能制造提供可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也是高端智能制造體系構(gòu)建的學(xué)習(xí)范例。

（二）研究啟示

本次案例對(duì)中車株洲電力機(jī)車有限公司的高端智能制造體系頂層設(shè)計(jì)、體系建設(shè)和治理的探討，對(duì)于中國城際高速鐵路和城際軌道交通制造企業(yè)推進(jìn)智能制造，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)智能制造的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有如下三方面的啟示。

1. 在頂層設(shè)計(jì)方面，國家需出臺(tái)對(duì)智能制造的具體政策引導(dǎo)與法律規(guī)范，為高端軌道交通裝備制造行業(yè)的智能制造發(fā)展給予更多政策性和法律方面的指導(dǎo)和幫助?，F(xiàn)階段，發(fā)達(dá)國家也在大力推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展，并出臺(tái)了支持制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的政策措施，如德國的“工業(yè) 4.0”、法國“工業(yè)未來”計(jì)劃等。我國已將智能制造確定為新基建建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向，由于我國新基建領(lǐng)域的智能制造發(fā)展仍處于起步階段，仍然存在對(duì)智能制造的相關(guān)技術(shù)研發(fā)支持不足、對(duì)智能制造的運(yùn)作模式不明確等問題。在此背景下，國家有必要出臺(tái)有關(guān)城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)的智能制造相關(guān)的具體實(shí)施方法，給軌道交通產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)提供更多的智能制造轉(zhuǎn)型升級(jí)政策性指導(dǎo)和幫助。

2. 在城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方面，軌道交通產(chǎn)業(yè)需提升關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力和水平，以及突破產(chǎn)業(yè)高端智能制造的共性關(guān)鍵技術(shù)難題，構(gòu)建各項(xiàng)軌道交通產(chǎn)業(yè)高端智能制造的標(biāo)準(zhǔn)體系。隨著數(shù)字化、智能化的不斷發(fā)展，我國現(xiàn)階段出現(xiàn)了各式各樣的智能制造共性技術(shù)和產(chǎn)品，但這些智能制造共性關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品都沒有專門的平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)籌整合，阻礙了智能制造共性關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品的共享、交流，不利于軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提升。因此，軌道交通產(chǎn)業(yè)應(yīng)大力打造行業(yè)技術(shù)操作系統(tǒng)平臺(tái)，制定行業(yè)通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)軌道交通產(chǎn)業(yè)智能制造相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的共享性和通用性，助力城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)智能制造生態(tài)體系的建設(shè)。

3. 在城際高速鐵路和城際軌道交通企業(yè)戰(zhàn)略方面，軌道交通產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)需帶領(lǐng)產(chǎn)業(yè)上下游相關(guān)企業(yè)一起探索和實(shí)踐高端智能制造體系的治理模式，在連接產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)字鏈條的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高端智能制造體系業(yè)務(wù)數(shù)字鏈的開放與封閉的協(xié)調(diào)均衡發(fā)展，提高上下游企業(yè)協(xié)同運(yùn)作的效率，共同探索高端智能制造體系構(gòu)建的治理解決方案，實(shí)現(xiàn)上下游相關(guān)企業(yè)的整體數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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（作者單位：廣東工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院）