工業互聯時代背景下的制造模式轉型與實踐

楊艷麗、袁克敵、王繼鵬、齊爽 /北京精密機電控制設備研究所

我國航天伺服技術曾經歷了長期的產品制造合格率低、質量問題多、交付嚴重短線的困擾。北京精密機電控制設備研究所堅持推進各項能力建設，持續深化機構改革，不斷完善各項體制，逐步構建了面向各項目全流程的多任務、多專業協同產、研一體化流程平臺和多條智能生產線，實現了人員、設備和產品友好交互，促進了知識、方法和經驗的共享和復用，基本形成了多任務生產和柔性化定制模式和諧共存的生產模式，初步具備了企業轉型升級的基礎，以期為“海、陸、空、天”領域提供效率更高、效果更好的服務，實現建設世界一流伺服技術研究所的愿景。

一、實施背景

1.工業互聯是傳統制造模式變革的必由之路

18世紀末，隨著蒸汽驅動的機械制造設備出現，誕生了第一次工業革命。19 世紀中后期、20 世紀70 年代先后經歷了第二次、第三次工業革命。現如今，基于信息物理融合系統的第四次工業革命已悄然而至，基于信息技術的智能制造、網絡制造和服務型制造等新模式，形成了互聯網與工業融合的新生態，將實現人與機器、人與環境和諧共生的新局面。

2.制造業的網絡化協同是高質量發展的時代召喚

基于智能互聯的時代背景，研究所提出了“數字化+智能化”兩化融合的高質量發展需求，在信息技術向傳統產業融合滲透的過渡階段，逐步完成組織形態、制造模式、生產方式的變革，不斷優化研發設計、生產制造、運營管理等資源的配置效率，形成資源集聚、多方協同、合作共贏的制造業新生態。在當前全球化市場環境、科技革命和產業變革浪潮的共同影響下，全新的制造模式變革正在制造業內部和外部醞釀成型，智能化生產、成熟任務制造、個性化定制、網絡化協同、服務化延伸正在成為制造模式變革的趨勢。

近年來，伺服技術發展迅速且應用廣泛，行業內競爭已成常態。多數航天領域新研任務和成熟任務需通過競標獲得，關鍵產品配套權爭搶激烈。無論是新研任務的市場開拓，還是成熟任務的按期保質交付，想競標成功、獲得用戶認可，均需要一套可以快速響應的軟實力機制和可以完成實體產品高效產出的硬件支撐。因此，傳統的“等、靠、要”研制模式和散態多點的人機合作多手工模式難以在競爭中贏得主動權，采用貨架產品研制模式和智能生產線成熟任務制造的模式不僅是滿足市場競爭、穩定用戶的外在客觀需求，更是企業實現轉型升級、“三高”發展的強勁內在驅動。

3.智能制造是企業轉型升級的重要機遇

智能制造是新一代信息技術與制造業深度融合的產物，是制造業實現數字化、網絡化、智能化改造升級和高質量發展的有效途徑，是新型工業化的超級引擎。

近年來，伺服技術發展迅速且應用廣泛，行業內競爭已成常態。多數航天領域新研任務和成熟任務需通過競標獲得，關鍵產品配套權爭搶激烈。無論是新研任務的市場開拓，還是成熟任務的按期保質交付，想競標成功、獲得用戶認可，均需要一套可以快速響應的軟實力機制和可以完成實體產品高效產出的硬件支撐。因此，傳統的“等、靠、要”研制模式和散態多點的人機合作多手工模式難以在競爭中贏得主動權，采用貨架產品研制模式和智能生產線成熟任務制造的模式不僅是滿足市場競爭、穩定用戶的外在客觀需求，更是企業實現轉型升級、“三高”發展的強勁內在驅動。

二、內涵和主要做法

1.實現智能制造的基本思路

（1）標準化先行奠定基礎

GJB9001C-2017 是研究所實施各項科研生產管理合同的基礎，嚴格貫徹執行并依照標準持續改進流程，是讓用戶放心、企業發展的規定動作，也是落實科研生產過程中研發、采購、生產和交付等所有經營活動的整體綱領和理論依據。

（2）能力建設驅動智能制造

實現任務智能制造需要舉全所之力，向上承載各領域用戶需求，向下整合各層級優勢資源，集軟件和硬件的能力之和，對企業研發、采購、制造和交付各個環節實施變革，構建面向智能制造需求的系統，通過各項能力的提升及應用，驅動企業的決策部署，實現生產組織協同、運營管理優化、智能制造生產與商業模式創新的新生態，進而實現企業的智能化發展。

2.機構變革、優勢互補，實現扁平靈活的組織資源新體系

（1）成立采購及供應鏈管理中心，實現供應商分散管理向供應鏈管理的轉變

采購及供應鏈管理中心的成立，加強了供應鏈的計劃統籌，推進了產品集中管理的模式發展，實現了物資、外協計劃的統一歸類、管理，供應商資源的統籌協調、統一調度，優化了物資供應模式以及需求預測與計劃之間的關系，整合了供應商資源，改善了供應鏈計劃管理，推進了按產品品類集中管理的模式，實現了由分散的任務計劃管理向集中的產品計劃管理的轉變，實現供應商的供給與各項目、各產品需求間的相對有效平衡，提升了單機級以下產品的集中供應保障能力，進一步滿足了項目生產的配套節奏需求，為保障任務的順利圓滿交付發揮了積極作用。

（2）建立了產品保證中心，實施項目質量管理與產品質量保證“雙驅動”

研究所以產品保證建設為抓手，細化質量管理職責的分工定位，選聘副主任設計師擔任產保工程師，組建了產保專業隊伍，以期做強一線面向產品的質量管控。按產品類型梳理了產保技術流程，識別了產保控制要素，構建了幾十類伺服產品保證工作模型，編制了幾百份檢查單，對標產保要素，實踐“技術+管理”“設計+工藝”全流程產品保證工作；產保工程師圍繞各類產品研制風險辨識與管控開展工作，通過實施組織型驗收，使驗收主體從以項目為主向以產品（專業）為主轉變，促進驗收計劃、驗收標準、驗收團隊、產品質量控制要點的橫向一致，完成多家供應商技術協議的優化升級。中心成立以來共執行組織型驗收計劃幾百項，完成組織型驗收近百次，充分發揮了產保的作用。2021 年，研究所產品質量問題較2020 年減少了65.2%，每百臺問題數減少77.3%，推進了項目成熟任務生產過程中的驗收、質量控制點前移等環節的資源整合。

3.統籌策劃，精益管理，為組織生產提供新動能

（1）堅持流程優化，持續做減法，有效提升批生產效率

針對成熟任務的生產交付需求，研究所項目隊伍詳細分析產品歷次試驗情況和基礎數據，充分發揮產研一體優勢，在保證產品質量的前提下，合計開展了20 多項設計、工藝等優化工作。A 項目開展了優化測試、典壽試隨整機進行、鉛封改點漆等優化；B 項目推行了殼體預制件先行、微弧氧化和典壽試項目優化等工藝改進工作；C 項目實施了測試流程優化和負載臺替代真實負載的優化工作，為成熟任務生產效率的大幅提升發揮了重要作用。

（2）以問題為導向，聚焦瓶頸和短板，實施專項治理

近年來，研究所對一類和二類單點故障模式控制和生產準備檢查都提出了更高要求，進一步強化了風險早期識別和管控，制定了五大類《項目分承包合同質量要求模板》。從源頭確保了質量要求全面性、系統性、精準性；完成了多家重點供應商多次投產前及過程專項檢查，提出百余項問題拉條掛賬閉環管理；工藝細化量化，累計完成上百種典型產品及零（組）件共計幾千條制造工步梳理，識別并確定工步控制要點幾千條，編制幾十項典型工藝量化細化標準，20 余個項目、幾百項工藝文件典型工序量化細化控制措施已落實，穩步提升了工藝精細化管理水平，累計實施了以設計開發策劃、外包外協質量提升、工藝細化量化等為代表的幾十項專項治理與質量提升行動；系統實施了質量控制點前移，強化了風險早期識別與過程管控，為任務計劃的順利實施提供了有力保障。

4.成熟新研，各取所需，提高執行效率服務各領域用戶

（1）產品化制度的確立，實現了傳統項目管理思路的“改朝換代”

2022 年，研究所通過建立新品開發、貨架建設和項目研制的流程體系和數字化研發體系，明確了多類主要產品平臺發展內容，完成了多類產品型譜代號修訂，發布了兩版型譜產品簡表，完成了《通用零組件管理規定》《新研項目貫徹產品化工作要求》等多項管理制度，上述各項工作貫穿于產品全生命周期的研制流程，基本形成了“基本型研發為主、衍生型研制為輔”的項目產品研制模式。

產品化工作要求所有新立項的產品（項目），應將產品化相關要求納入研制流程和科研生產策劃，在項目論證和研制階段應明確產品化率目標，最大限度地選用成熟產品。如采用新研和改進的設計方案，應進行必要性分析，審查通過后方可進行方案評審；后續項目轉階段前應對產品化工作策劃的落實情況進行確認，并對其中的變化情況進行審查。

該模式的確立對項目科研生產工作有著里程碑意義：一方面，為系列項目統一技術狀態，為后續項目生產的成本優化和按期交付需求奠定了堅實基礎；另一方面，為多用戶的個性化需求保留了自由空間，初步形成了項目和產品雙驅動的科研生產模式，具備了面向國際市場的研發能力。

（2）產品化思路的超前應用，為項目生產贏得紅利

近年來，A 項目充分繼承了B 系列成熟技術狀態，產品化率達到95%，提前消除了批產的技術風險，確保批產順暢；同時與C 系列組批生產，大幅降低生產成本，生產周期縮短了30%。D 項目繼承E 項目的技術狀態亦提前消除技術風險。F 項目配套機電殼體類產品開展預制件設計，采取預制件鍛造成型，結合智能生產線應用，減少加工工序，顯著提高了生產效率。在成熟任務超過百件后，精密鍛造加工預制件單件成本顯著降低；成熟任務達到上千件時，單件成本可降低約50%。上述項目對產品化的應用充分體現了這一舉措對生產效率的提升發揮了顯著優勢。

5.智能制造、提質增效，為項目交付保駕護航

（1）科學研判、主動作為，錨定目標真抓實干

智能生產線的建立基于“現場物理設備層—操作和控制設備層—監測調試層—總裝交付層—資源規劃的企業層”5 層架構。2020 年初，研究所在深入研究當前發展形勢的基礎上，科學預判未來幾年科研生產任務劇增的態勢，提前自主投入，開展了“補短板、夯基礎、做示范”等能力建設工作。其中，重點針對影響生產交付短板和影響科研生產效率的瓶頸問題，開展“補短板”條件建設；針對通用設備設施差距，開展“夯基礎”條件建設；針對規模化批產需求，按照先進制造+工業互聯的智能制造思路，啟動了多條數字化生產線建設工作。

（2）“夯基礎、補短板”，初步完成“智能制造”的轉型目標

截至2022 年，補充“補短板、夯基礎”單點設備若干臺/套，開展多條數字化生產建設，累計投資若干億元。

目前，“燃氣液壓伺服裝調”等多條數字化生產線已完成建設并投入使用，分別實現了機加由專人值守向全自動化黑燈無人的轉變；實現電子裝聯由手工焊接人工檢測向自動化貼裝和自動化檢測的轉變；實現系統裝調由單人單機、手工紙質向關鍵工序自動化、過程數據電子化、測試模式集成智能化的轉變。隨著2023 年底“泵閥精密機加”等多條生產線的建成，將形成涵蓋多項目各類伺服、全部核心部組件的數字化批生產能力。

目前，已建成的生產線通過運行測試，產能均超過建設目標，產能分別提升多倍，產品合格率也提升至98%～100%，初步實現由“傳統制造模式”向“高科技現代化制造模式”轉型的目標，有力支撐保障相關批產任務的圓滿完成。

6.戰略合作，大力協同，構建共生新布局

（1）統籌供應商布局，化解孤源供應商風險

采購及供應鏈管理中心經過調研分析，形成了以研究所內生產為主、戰略合作伙伴共同分擔、一般合作伙伴凝聚局部集中優勢的供應鏈整體布局策略，完成了重點產品的多點布局工作，實現了電機產品供應商的統籌匹配，推進了渦輪泵的雙定點工作，化解了單點供應商的孤源風險，為提高項目產品的配套交付能力貢獻了力量。

（2）堅持派駐駐廠代表制度，為項目任務圓滿完成提供保障

2021 年以來，研究所按需設立了駐廠代表制度。對重點京外外協單位進行現場綜合調度、協調，合計赴廠等重點單位下廠協調監督100 余人次，駐供應商累計約300 天，召開視頻協調會議50 余次，2021 年供應商計劃完成率由2020 年的86%提高至92%，有效促進了相關項目成熟任務生產圓滿交付。

三、實施效果

1.成熟任務交付實現跨越式增幅，有力支撐裝備建設

自2021 年，研究所推進智能制造生產線建設工作以來，各項目成熟任務交付能力大幅增長，成熟任務產品交付折成單機產品數量較2020 年增長若干百分點，完成數量首次突破歷史。2022 年批產交付數量預計較2021 年增長若干百分點，產品數量將持續突破。

A 領域伺服系統、機電伺服系統、電液伺服系統“十四五”產能目標均較“十三五”實際產量顯著增長；電靜壓伺服系統年產多套，為“十四五”新增產能類型。

成熟任務的按期保質交付，進一步提高了各項目的合同履約能力，不僅為計劃市場部門的收款工作提供前提保障，也加快了用戶裝備的現代化建設步伐。

2.科研生產模式轉型升級，體系賦能多領域服務

2020 年起，研究所自主開展了幾十項新品研發項目，新建了若干通用件，有力支撐了項目研制、市場競爭和產品成熟度的提升，自主完成若干項“三再”項目，解決了諸如臃余設計、禁限用工藝、交叉流程等百余項痛點，顯著提升了產品可靠性和生產效率，完成多類產品通用規范的編制，涵蓋若干種伺服單元產品，初步實現組批投產及驗收規范，落實了產品橫向一致管理要求，提升了產品質量一致性。

從產品專業分類看，2020 年以來，完成了多個項目產品、零件的組批投產。燃氣液壓、電液、機電伺服生產周期有所縮短，有效節約成本。

從產品配套層級看，以新一代運載火箭配套單機為例，項目間開展多批次組批生產，生產周期縮短。

從組織生產模式看，以機電伺服機構復雜殼體為例，采用預制件生產模式后，從投產算起生產周期縮短了50%，從預制件狀態算起每若干件項目生產周期縮短了75%，年生產能力顯著提升。

3.智能產線提升現實效能，構建制造企業新生態

（1）“黑燈”工廠的良好表現

該生產線自2021 年7 月投入使用至今，產能顯著提升為建線目標的件/年的144.39%。目前，生產線已實現24 小時無人值守自主換裝。

生產線建設前產出定額工時：Q0=若干（件/年）×32（小時/件）；

生產線建設后產出定額工時：Q1=若干（件/年）×32（小時/件）；

生產線年效益增長量：M=（Q1—Q0）r，式中r為小時費用；

生產線建設成本很快可實現生產線建設成本的回收。

（2）機電裝調生產線業績

根據日常工時統計，按照單項因素直接測定法“MTP”的通用計算公式：

計算如下：

r為小時費用；

生產線年效益增長量：M=（Q1—Q0）r；當年已實現生產線建設成本回收。

本文闡述了工業互聯，智能制造對強所賦能的重要作用，總結了相關經驗，在工業互聯網的發展機遇期實現“換道超車”，持續變革傳統的產、研發展模式，以實現企業跨越式、顛覆式的高質量發展。▲