鐵路貨車制造企業智能制造建設思路探索①

尹學文 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)

習近平總書記視察齊車公司時指出“裝備制造業是國之重器，是實體經濟的重要組成部分，國家要提高競爭力，要靠實體經濟；要乘勢而為、乘勢而上，加強自主創新，練好內功，不斷推出新技術、新產品、新服務，永遠掌握主動權，不斷做強做優做大”。總書記重要指示精神，是齊車公司實現高質量發展的根本遵循。齊車公司牢記總書記囑托，準確把握千載難逢的機遇，加快推進企業數字化轉型和智能制造發展，發揮數字化在企業各項業務中的賦能作用，真正為企業高質量發展和成為以鐵路貨車業務為核心的世界一流企業作出新貢獻。

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務板塊支柱企業，也是我國鐵路貨車、鐵路起重機設計主導單位、制造領軍企業和產品出口基地。擁有國家工程技術研究中心、國家認定企業技術中心、院士工作站、博士后科研工作站和國家認可產品實驗室。曾經參與國家“863”計劃“三維CAD關鍵技術與核心系統研發”、承擔國家科技支撐計劃任務“面向軌道交通制造業RFID技術應用示范”等信息化項目，獲得兩化融合等21項管理體系認證。

1 智能制造的內涵

智能制造是制造技術與數字技術、智能技術及新一代信息技術的融合，是面向產品全生命周期的具有信息感知、優化決策、執行控制功能的制造系統，旨在高效、優質、柔性、清潔、安全、敏捷地制造產品和服務用戶。工信部出臺的《智能制造發展規劃（2016-2020年）》中，將智能制造定義為基于新一代信息通信技術與先進制造技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等制造活動的各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。

智能制造是通過新一代信息技術、自動化技術、工業軟件及現代管理思想在制造企業全領域、全流程的系統應用而產生的一種全新的生產方式。智能制造的應用能夠使制造業企業實現研發智能化、產品智能化、管理智能化、生產智能化、物流智能化和服務智能化。產品智能化，把傳感器、處理器、存儲器、通訊模塊、傳輸系統融入產品，是產品具備感知、通訊能力，實現產品可識別、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用，使企業內無信息孤島，企業間實施互聯，企業、人、設備、產品實時互聯，使企業的管理更加準確，更加高效，更加科學。生產智能化，通過數控機床、工業機器人等生產設備的應用，融合物聯網、大數據等技術，使生產過程可視、透明、可控、高效。服務智能化，以產品智能化為基礎，依托產品自身的可感知、可識別屬性，拓展后續服務，從生產制造向生產服務型制造轉型。

2 齊車公司的基礎

2.1 信息化現狀

齊車公司信息化建設，堅持“基礎建設、單項應用、綜合集成、協同與創新”建設路線，實施信息基礎平臺、設計工藝平臺、經營管理平臺、生產制造平臺、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。

在信息基礎平臺建設方面，齊車公司聚焦企業集團化運營，已經建成了連接“三省六地一市”廣域數據專網，實現了數字化數據、語音、視頻網絡三網合一的融合通訊，有效地支撐了異地公司協同辦公應用場景。統一建立了企業私有云基礎計算資源服務平臺，主要包括主機服務器資源虛擬化云、設計研發資源虛擬化云、辦公桌面資源虛擬化云和移動辦公資源虛擬云，實現了計算資源的高效利用。建立了覆蓋網絡、主機、應用和數據等層面的信息安全技術支撐體系。在設計工藝平臺建設方面，聚焦提升產品協同研發設計能力，構建了以協同設計、協同仿真、試驗研究為核心的產品數字化協同研發平臺，建立了以大連研發中心為研發設計主體、北京研發分部、齊齊哈爾產品試驗和工藝管理為輔的協同研發管理模式。在經營管理平臺建設方面，建成以ERP系統為核心，計量、能源、安全、環保、設備等關鍵業務環節信息化管理系統；在生產制造平臺建設方面，建成基于RFID技術的輪軸、轉向架加工過程管理信息系統。對生產加工設備信息、生產信息、質量信息、加工人員信息等數據進行實時采集、傳輸、管理，為生產過程動態跟蹤和可視化監控提供數據支持；在信息集成平臺建設方面，實現業務系統之間點到點的方式集成，形成了直線式加星形的集成架構，基本滿足設計、工藝、ERP等數據集成需求；在綜合辦公平臺建設方面，初步建成集公文管理、移動辦公、電子郵件、即時消息等協同辦公平臺；在決策支持平臺建設方面，實現銷售、采購、生產、投資、人力、費用、財務和成本等指標數據管理，為企業決策提供數據分析手段；在信息展示平臺建設方面，建成企業門戶系統，實現與研發、ERP、辦公、郵件等主要業務信息系統的數據統一展示。

2.2 制造裝備現狀

齊車公司部分工位、區域、生產線初步實現了數字化控制、自動化生產。輪軸線采用全自動機械手上下料、數控設備加工生產，信息化數據傳輸，完全實現了轉序自動化、生產數控化，數據信息化的現代化生產理念；制動零部件加工已基本實現數控化加工，加工精度和產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行倉儲管理，實現了少人化、信息化；側架組成、搖枕組成按節拍自動控制并通過數控抓取裝置與轉向架組裝生產線自動連接。并采用步進式自動同步傳送裝置，由轉向架生產信息化系統集中控制，實現了轉向架組裝工序自動傳輸自動轉序。但也有 一些生產工位、區域仍處于純粹依靠人力作業的狀態。比如，鑄鋼分廠清理區域仍然純粹依靠人力作業。

3 智能制造建設思路

3.1 形勢分析

黨的十九大報告中提出：“加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，促進我國產業邁向全球價值鏈中高端，培育若干世界級先進制造業集群”。制造業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車、重載貨車、城市軌道列車等先進軌道交通裝備一起，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。新一代信息技術與產業融合發展為中國中車加快數字化智能化發展注入新的活力，中國中車正在朝“產業數字化、數字產業化”目標奮發前進。

齊車公司要抓住國家大力推進數字化智能化發展的戰略機遇，承接好中國中車數字化轉型戰略，運用新一代信息技術探索兩化深度融合，在中車智能制造的歷史進程中尋求新機遇、展現新作為。

3.2 總體思路

深入貫徹《中國制造2025》強國戰略要求，全面落實中車數字轉型戰略工作部署，以提質增效升級為中心，以加快新一代信息技術與裝備深度融合為主線，以“數字化、網絡化、智能化”為實施路徑，加大持續投入，加強隊伍建設，完善基礎體系，優化業務流程，改造裝備產線，構建數字平臺，強化數據共享，提升核心能力，為實現“成為以鐵路貨車業務為核心的世界一流企業”提供強勁支撐。

3.3 發展目標

提升數字化基礎算力，加快新型數字化基礎設施建設。打造基于“5G+廣域網”的數據專網。建設服務企業廠區5G網絡基站，推動5G技術與工業網絡、工業軟件、控制系統融合。

突破智能制造關鍵技術，以數字化車間規劃與建設為抓手，提升工位、區域、產線數字化應用水平，實現生產過程的數字化控制與調度，提高生產效率和產品質量，降低生產成本，創造核心價值。

4 智能制造實施路徑

如圖1按照規劃、設計、建設、運行、評價與優化總體實施步驟，對生產現場的設備層、傳輸層、控制層、決策層進行數字化改造。通過虛擬物理互聯、設計試驗互通、工藝生產互檢、生產運營互補，對制造過程持續改進提升。在設備層對重點工藝過程引入數字化產線，基于“5G+IOT”物聯網真實反映現場設備狀態。加強數據集成與制造指揮調度管理，使生產過程高效有序運行。構建制造數據中心，通過數據可視化、數據增值應用，實現生產過程透明、優化決策。

5 主要工作

5.1 布局規劃與仿真模擬

把握智能制造發展方向，識別齊車公司制造能力水平，進一步明確數字化車間建設目標和愿景，綜合考慮產品、工藝、關鍵技術、制造資源，確定生產分廠布局和作業單元劃分。通過仿真模擬對新產線引入、舊產線改造的規劃階段實現對設計方案的驗證優化，對生產組織方式優化。

5.2 智能裝備與產線改造

以轉向架構架研制為載體，根據車軸、端頭、彈簧、交叉桿、儲風缸、端墻等關鍵部件工藝特點，在加工、裝配、檢測過程里引入數字化、自動化、柔性化裝備產線進行車間自動化改造，關鍵工序機器換人，減員增效、提升生產效率，保障產品質量。

5.3 物聯網與數據采集

研究利用好國家“新基建”產業政策，制定5G組網方案，建設覆蓋廠區5G無線網絡，推動5G技術與協同研發、數字工廠、供應鏈協同、敏捷辦公等場景的融合應用，為制造效率提升、制造模式優化帶來新的驅動力。基于“5G+IOT”技術構建車間物聯網，實現生產現場的人、機器、產品、物料、控制系統、應用軟件之間互聯互通，實現多源異構數據采集、設備狀態感知和控制指令下達，并將各類數據進行集成、管理、可視化、應用管理。

5.4 生產制造執行系統（MES）

實施生產制造執行系統，實現精益生產、準時生產、全面質量管理、全員生產維修等管理理念的落地。打通生產現場PLM-ERP-MES數據流、管理流、價值流，讓車間管理人員迅速掌握生產現場的變化，作出準確的判斷和快速的應對措施。

5.5 大數據應用

發揮信息系統集成和數據共享效能，構建制造數據中心，形成研發數據、工藝數據、設備數據、質量數據、供應鏈數據、生產數據、財務數據、績效數據的數據模型庫。建設報表展示系統，滿足駕駛艙（決策報表），在線填報系統（數據填報）、多數據源關聯分析（數據整合）、移動應用等信息精準分析的需求。

6 結語

實施智能制造是齊車公司把握發展大勢，增強產品質量、成本管控能力，規避用工風險，增強核心競爭能力的必經之路。齊車公司要乘勢而為，制定智能制造總體規劃；夯實基礎，深化IT基礎設施迭代建設；循序漸進，補足工業化3.0課程；管理變革，建立符合智能制造應用模式組織架構和流程，提升人員素質，積極營造智能制造工作氛圍。