北方工具：“數字牡丹”傲雪鄉

宋偉紅／文

以前說到牡丹江，最先映入我們腦海的是從童話世界款款而來、翩然而至的雪鄉，那冰雕玉砌、一塵不染的夢幻景象，讓人如癡如醉、流連忘返；現在說到牡丹江，一個新晉景點同樣讓人拍案叫絕，那就是在數字化轉型上全面突破、成效初顯的黑龍江北方工具有限公司，恰如一朵“數字牡丹”，悄然涌現在冰天雪地，傲然怒放在雪鄉之畔；通過研發“數字化”、交付“數自化”、運營“數智化”、人才“數職化”一體貫通、相互促進，“數字北方”已卓然成為行業智能化發展翹楚、中國兵器裝備集團有限公司數字化轉型典范。

北方工具黨委書記、董事長王建學指出：“習近平總書記為數字經濟發展指明了前進方向、提供了根本遵循，強調‘當今時代，數字技術、數字經濟是世界科技革命和產業變革的先機，是新一輪國際競爭重點領域，我們一定要抓住先機、搶占未來發展制高點?！覀兩钊雽W習貫徹習近平總書記重要指示批示精神，認真落實集團公司數字化‘1135’規劃，以精益標準化為基礎，以推動數字技術與科研生產經營深度融合為主線，實施‘1424’數字化轉型行動計劃， ‘推動產業數字化，利用互聯網新技術新應用對傳統產業進行全方位、全角度、全鏈條的改造，提高全要素生產率，釋放數字對經濟發展的放大、疊加、倍增作用’，一步一個腳印把習近平總書記為數字經濟擘畫的宏偉藍圖變成北方工具的生動實踐、高質量發展的美好現實。”

打造“數智一體”研制新形態實現研發“數字化”

“科學技術是第一生產力，在數字化轉型上，科學技術無疑是第一推動力。北方工具在數字化轉型上走得比較順、比較穩，與我們在技術上長期積累、久久為功有直接關系。”北方工具總經理、黨委副書記羅鳳勇認為。

的確，在北方工具人的記憶里，數字化轉型始于薄壁沖壓件的工藝研究，當時的項目負責人榮獲一臺奔奔汽車的獎勵?；貞洰斈甑那樾?，111分廠負責同志仍然很自豪、很激動：“當時是2009年，一臺奔奔車，相當于職工一年多的工資呢，工廠的獎勵，給干部職工定了向、鼓了勁。從工藝改進的實際成效上看，真是杠杠的，確實讓我們看到了工藝技術進步帶來的突破性效果，難是難，卻是貨真價實的大‘金礦’、‘錢’景無限的好門道。”

據悉，北方工具是我國生產特種產品品種最多的企業，產品多為薄壁件，傳統工藝以單機設備沖壓加工為主，工藝復雜、效率低、安全隱患多，產能難以滿足交貨期要求。通過技術攻關和工藝改進優化，徹底改變了公司薄壁沖壓件加工制造方式，由原來20余道工序接力加工合并成一道工序、由一臺設備在一套模具上一次完成，實現了自動化生產，達到了國際先進水平。

這一改進，加工設備由23臺減少到1臺，取消了中間退火工序和表面處理工序，縮短搬運距離500米，節約占地面積300平方米；綜合良品率提高5個百分點，線內在制品減少50%，生產周期縮短75%，單件成本降低50%以上；操作人員由49人減少到1人，提高生產效率近50倍，減輕勞動強度90%以上，徹底消除了操作沖壓設備的安全隱患。

“產品加工制造方式改進優化成果超出了預期，我們趁熱打鐵，將其推廣運用到其他產品上，同樣取得了良好效果，帶動了企業外貿產品整體競爭能力的提升，成為推動高質量發展的利器?！?11分廠負責人說。

“制造工藝改進、生產自動化的實現，讓我們深刻認識到，生產自動化，看上去是制造問題，實質上是技術問題，自動化本質是基于技術原理、加工邏輯的物化表現，只有原理弄清了、技術過關了，才有生產自動化的一路暢通。制造工藝改進、生產自動化的突破，讓我們摸到了數字化轉型的門道，在設備選用、自動送料裝置與沖壓設備的配套、在多工位級進模結構中實現自動檢測裝置以及自動檢測裝置與沖壓設備的接口等方面積累了寶貴經驗，形成了以系統工程理念推動數字化轉型的思維方式、工作方法和操作路徑。”北方工具技術部負責同志表示。

經過不斷的經驗積累、迭代升級和投資加持，今天的北方工具，以裝備數字化工程為牽引，深入應用仿真驅動的工程設計、基于模型的系統工程， 已建立流程管理、試驗管理、仿真管理平臺，引入了包括產品仿真工具、物理設計工具、產品試驗工具等七種數字化工具，通過對平臺和工具的升級以及引進，構建全流程數字樣機模型，打造“數智一體”研制新形態， 成功實現研發數字化轉型，全面提升研發效率，縮短研發周期35%以上。

目前，北方工具正在編制研發數字化項目清單，擬在2023—2025年籌劃10個項目，總投資2810萬元，確保研發數字化持續優化、澎湃前行，不斷為傳統產業轉型升級增添新動力，為催生新產業新業態新模式點燃新引擎。

構建數字協同、智能制造生產模式實現交付“數自化”

數字化轉型，生產制造是涉及面最廣、操作最復雜的環節，也是最具觀感的場景，而生產的齊套性、順暢性和產品質量的可靠性、一致性是檢驗數字化成效的重要指標，數字化轉型后的成本表現，成為數字化轉型能否持續的決定性因素。毫無疑問，生產制造環節的數字化，是企業數字化轉型的重要載體，也是決定成敗的關鍵因素。

北方工具通過數字化、網絡化、智能化等手段，對人、機、料、法、環、測等生產資源與過程進行設計、管理、仿真、優化，推動構建智能制造、數字協同的高效生產模式，關鍵工序數控化率達到90%。通過構建“169N”生產模式，優化計劃調度、物料配送等6個層級管理數字化，實現9個產品系列的N個生產環節的高效生產模式。北方工具1個數字化工廠、3個數字化車間以及涵蓋產品生產的各個環節8類自動化生產線、18個自動化生產單元基本建成。

北方工具哈爾濱基地的零部件制造數字化車間，就是數字化轉型的樣板，產生了良好的經濟效益和示范效應，為整體提升我國特品制造水平樹立了標桿。建成投產后首年（2022年）實現營收同比增長75%，利潤總額同比增長10倍以上。

零部件制造數字化車間，是哈爾濱基地以搬遷為契機，按照數字化車間標準新建的制造基地，通過投資1.53億元，已實現生產指揮數字化、五大模塊管理數字化以及設備數據采集三個層次的融合貫通，其中，生產指揮數字化方面，已建立數字化車間作戰指揮中心，連接MES和WMS系統，定制現場看板和控制室看板顯示車間運行情況，遠程控制零部件自動出入庫；五大模塊管理數字化方面，結合特品生產特點開發了MES系統五大模塊功能，對生產、質量、能源、設備、工裝實現數字化管理；設備數據采集方面，應用PLC、智能儀表及傳感器技術，對設備生產狀態、故障報警記錄等信息實時采集、上傳存儲和統計。

為建設零部件制造數字化車間，北方工具建立了特品正向研發設計模型，自主開發了“特品設計常用工程計算”和知識管理軟件，建成了智能制造頂層工程數據中心，構建了產品數據管理PDM系統、流程管理系統、試驗和仿真數據管理系統為基礎的哈牡兩地協同一體化研發設計平臺，打通了工藝、制造、管理的數據鏈路，實現了典型產品工藝、制造、管理的協同，生產工藝、流程參數實時可調整優化，工藝設計周期較數字化轉型前縮短50%。

在具體生產環節，實現了生產設備智能化，車間自動化設備占比達到91%以上，產品綜合良品率提高9個百分點，生產工序由44道減少為29道，人員減少41%，成本下降25%以上。生產過程自動化，通過建立車間制造執行系統（MES）并投入使用，實現生產計劃自動生成、生產過程的自動化控制以及產品數據自動采集，實時調整，實時監控質量、設備等現場信息，故障自動報警。物料配送自動化，通過引入自動識別技術實現車間物料的自動化配送，實現了大場景、長距離、高速度、高精準智能物流，物流路徑較數字化轉型前縮短71.4%，車間在制品數量降低44%。數據交互即時化，通過工業總線、工業交換機進入支線網絡，再通過工業交換機、光纖收發器、光纖、光纖收發器、管理交換機進入數據服務器，構建了數據交互通道；通過編碼閱讀系統（RFID）、WMS調度系統、AGV控制系統、PLC控制系統、污水處理系統等組建了車間級工業互聯網；利用大數據技術，自動采集、實時傳送、實時調整物料投放、產品產出數據，實時監控制造進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態等生產現場信息，形成了故障自動報警和診斷分析的數據基礎，滿足運營指揮中心及現場數據可視化管理。產品檢測在線化，產品質量實現在線自動檢測、報警和診斷分析。信息追溯精準化，物料供應、生產管理、倉儲物流等環節實時記錄產品信息；生產批次管理更加精細、精準，實現產品全過程可追溯。

推進數據橫向協同、縱向貫通、有效集成實現運營“數智化”

“數字化轉型以后，生產現場人員大幅減少，設備設施的智能化程度全面提高，管理幅度與強度降低了，運營的難度應該降低吧？”看到幾乎空無一人的生產現場，筆者特意請教裝配數字化車間負責同志。

相比于加工環節，任何一個產品裝配環節的數字化是最難的。作為國內同行業中首個數字化車間，北方工具裝配數字化車間充分運用自動化機械手、產品在線檢測、生產線全面監控等先進技術，實現了產品生產自動化、柔性化。數字化車間自動化工藝設備采用了視覺成像技術，實現了底火裝配及產品在線檢測數字化；利用計算機視覺成像無接觸技術、自動化控制技術及信號處理技術對產品外觀、尺寸進行自動檢測，建設過程中提出了多項全新設計理念。MES系統執行作業計劃下達、自動排產，實現生產管理、質量管理、能源管理、設備管理、工裝管理五大模塊數字化管理。

目前，北方工具裝配數字化車間智能化設備臺（套）數占車間總設備臺（套）數比例達73.7%，數字化車間工作人員減少77%，“隨之而來的，是管理運營方式完全變了，以前主要是盯人，現在既要盯設備工裝，更要盯數字數據，數據的生成、交互、耦合成為運營管控的關鍵，需要借助一系列數字技術與工具，管理的體系性、敏捷性、精準性與以往相比不可同日而語，管理難度和運營精度要求更高了?！毖b配數字化車間負責同志深有感慨地說。

北方工具裝配數字化車間在設計與生產協同上，推廣PDM系統管理設計數據，協調生產，解決了制造基準、操作標準統一問題，通過PDM審批流控制產品設計的發布和變更，設計變更自動同步相關生產負責人，達到了設計數據、技術標準和生產數據一致貫通。在智能設備設施管控上，構建內部工業物聯網體系，智能車間通過MES系統提供的信號接口，通過內部網絡協議從自動化裝配等終端設備上提取所需的生產過程信息，使得設備狀態數據透明化，以便于設備綜合利用率分析，提升車間對重點設備實時管控能力。在生產過程管控上，通過機器人、視覺、伺服、PLC等控制技術相融合，實現生產過程自動化；通過ERP系統與MES系統的高效集成，目前已實現了基于ERP的生產訂單自動生成MES系統的生產作業，并按照固定周期滾動排產，通過MES系統對PLC進行數據采集，實現6條產線的生產過程數據實時采集、處理、監控、儲存；通過MES系統，實現生產排程和任務分派，再通過MES系統實現對現場的實時掌控，快速反饋車間制造過程中的生產延期、物料短缺、設備故障、關鍵工序產品質量等異常情形。在數據交互上，通過工業總線、工業交換機進入支線網絡，再通過工業交換機、光纖收發器、光纖、管理交換機進入數據服務器，構建了數據交互通道；利用大數據技術，自動采集、實時傳送、實時調整物料投放、產品產出數據； MES系統中各模塊已實現數據互聯互通，可實時監控制造進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態等生產現場信息，形成了故障自動報警和診斷分析的數據基礎。

通過總結完善裝配數字化車間建設等經驗，北方工具積極推進信息化業務平臺及系統拓展深化應用，實現管理業務橫向協同，業務運營及監管覆蓋率達到 100%；推進工控系統建設與應用，實現數據集成、縱向貫通、智能決策。搭建“1481”運營管理體系，以強化工控網、涉密網、大安全網、互聯網基礎保障，創造包括創新管理、經營管理、人力資源管理等在內的 8個管理模式的數據價值，打造協同高效的“北方云”。一方面，通過涉密網、互聯網、工控網、大安全網四張網的數據交互，構建“北方云”數字化決策指揮管理控制形態，未來將融入“中兵智云”，實現北方工具和集團公司數據、系統、平臺的協同一體，業務在線率達到100%。另一方面，建立精益運營“481”管理模型，完成涵蓋哈爾濱、牡丹江、泉州、南京四地互聯的涉密網絡共享牡丹江總部系統資源。

強化一專多能實現人才“數職化”

“數字化轉型，對我們來說，不只是科研生產領域的深刻革命，更是一種工作方式的深刻變化。就我們職能部門來說，以前的業務交流與工作留存，主要載體是文字描述，隨著數字化轉型的深入，流程表單數據正在成為主流，因為數字化之后，表述就要清楚呈現，呈現就要準確實施，單靠文字描述已經很難達到這種效果，流程表單數據等精準交流工具自然成了主體?！秉h委工作部部長劉長青，此前曾長期在生產經營管理部門工作，對此感觸頗深。

哈爾濱基地的數字化轉型，既是北方工具全面數字化轉型的“試驗田”，更是“硬骨頭”，其中挑戰最大的就是職工隊伍素質達不到數字化運營要求。為了讓哈爾濱基地跟上北方工具整體發展步伐，盡快讓智能化生產線運轉起來、發揮作用，牡丹江總部借鑒過去企業包建模式，派出工作隊到生產線幫扶，采取一對一、手把手、師傅帶徒弟方式培訓哈爾濱基地職工，幫助職工盡快掌握先進工藝、壯大智能化操作技師和管理師隊伍，協同打通全新生產線，實現穩產高產。對復雜工藝、關鍵工序，由牡丹江總部安排操作能手、優秀技師跟班作業，確保產品質量、現場管理、運行效率等方面向牡丹江總部看齊。

同時，為了平衡訂單交付需要與加速職工培養，哈爾濱基地在起步階段實行兩條腿走路，一方面，將原來設備平移至新基地，通過返聘老職工等方式保訂單交付；另一方面，招聘有數控操作技能的年輕職工到智能化生產線培訓，加快職工隊伍的結構優化、換新成長，推動形成新企業新設備新隊伍相得益彰、相互促進的生動局面。

為了加快職工系統掌握智能設備和管理系統的操作技能，更好發揮智能化生產線效能，按照北方工具黨委安排，哈爾濱基地以主題教育為契機，深入開展中層管理干部及技術管理人員“深一線、學技能、長本領、助轉型”活動，甄選中干、技術骨干、一般管理人員代表，深入一線，與一線職工同吃住、同勞動、同創新、同攻關、學技能、長本領，至少學會一個關鍵工序操作技能，調查了解并至少解決1個實際問題，促進職工與數字化轉型共成長，更好把握數字化轉型機遇，享受數字化轉型成果。

北方工具副總經理王道軍指出：“隨著數字化轉型的深化，企業生產經營步入了平臺化操作、體系化運營全新模式，傳統意義上的技術人員、管理人員、操作人員的身份劃分和職能隔閡必須打破，增進各類人員的身份融合和職能互補勢在必行。公司黨委推進的‘深一線、學技能、長本領、助轉型’活動，既是具有北方工具特色的主題實踐活動，又是深化數字化轉型的全新探索，更是加快培養數字化復合型人才的重要途徑，具有很好的啟示意義和示范作用?，F在，105分廠、109分廠已全面鋪開，收到了良好的效果。相信有數字化澎湃前行的時代大潮，有卓越‘雙十條’先進文化的持續涵養，公司數字化復合型人才的培養，一定會行穩致遠、人才輩出?！?/p>

北方工具結合數字化工廠對人才“數職化”的要求，優化崗位與編制設置，主要遵循“一增一升一減”原則，即增加數字化崗位類型、提升職工數字化技能、減少職工總數；重點培養一批具備數字化專業技術的復合型人才，著力做好領導、管理、技能、一線以及輔助等5個層面的數字化轉型人才隊伍建設，實現線內人員減人1/2，實現“數職化”，到2025年線內減人再減1/2以上，實現現場少人化和無人化。

“推動制造業加速向數字化、網絡化、智能化發展”，是習近平總書記的明確要求。北方工具將深入學習貫徹習近平總書記關于數字經濟的重要指示批示精神，按照國家《“十四五”數字經濟發展規劃》和集團公司數字化“1135”規劃要求，更加自覺地在數字化轉型上砥礪拼搏、篤行不怠，為不斷做強做優做大我國數字經濟、建設數字中國添磚加瓦、破浪奮進。