轨道交通装备制造业智能化发展分析

轨道交通 装备制造 业智能化 发展分析_rJ中车唐山机车车辆有限公司，河北省唐山市丰润区，064000摘要：随着经济和信息技术的快速发展，我国轨道交通装备制造业发展正在 走向国际化，虽然全球轨道交通装备制造行业市场竞争激烈，但我国企业也逐步 靠拢国际化企业发展。本文从市场、体制以及技术等多方面入手，探究我国轨道 装备制造业数字化、智能化的发展前景，针对装备制造业数字化、智能化转型进 行综合性、多方面的分析，明确其发展现状以及发展要求，基于发展趋势提出相 应的发展建议，以推动轨道交通装备制造业转型升级的快速实现。关键词：轨道装备制造业；智能化发展；数字化转型引言近十年，轨道交通装备制造行业飞速发展，特别是高铁、城轨、地铁和大功 率机车，发展步伐逐年加快，高铁改变生活已成为不争的现实。自从轨道交通装 备制造业成为高新科技产业以来，我国轨道装备市场的规模逐步扩大，预计到 2020 年会达到3000 亿元左右，其中每年出口则高达 5亿美元；高速铁路轨道里 程则是能达到 8000公里，我国即将完成“四纵四横”铁路快速客运通道；清洁 以及新能源车辆、轨道交通车辆等也逐步占据较大的市场份额。1轨道交通及其装备制造业智能化发展的现状随着经济的快速发展，目前，智能工业装备已经成为全球制造业发展的新趋 势，各个国家都将制造业升级作为新一轮的工业革命。德国提出了工业 4.0 计划 美国提出了工业互联网计划，中国提出了中国制造 2025 计划，一系列智能制造 战略都标志未来制造业智能制造将会是发展的生力军。全球经济一体化背景下，我国本土轨道交通装备制造企业则正在积极争取主 导权，在国内形成区域制造网络，基于科技兴国的基本战略，纷纷加大自主创新 技术的研发。但是，我国轨道交通装备行业在智能制造的理论以及技术体系的搭 建上，与发达国家相比仍旧处在滞后位置，智能化程度不高，导致整体的生产水 平和生产效率与国际一流水平仍有较大差距。近年来，在国家的大力扶持下，通 过建立各类智能制造科技项目，大大推动了我国轨道装备制造业向智能化发展迈 进的步伐，在这过程中，制约制造业智能化发展的问题也不断显现。2 制约轨道装备制造业智能化发展的主要问题智能化发展要实现的就是智能制造。在推进智能制造过程中，我们总结出几 个制约轨道装备企业数字化转型的主要问题，可以从生产和管理两个方面来看。2.1 智能制造人才缺口大在智能制造的过程中，有一个凸显的问题，一些企业专业性的技术人才缺口 非常大，从而使得智能制造工作的开展存在着较大困难。智能制造的核心是建立 智能工厂和数字化车间，发展智能装备，实现智能生产。随着智能制造的推进， 企业的岗位设置正悄然发生变化。在智能生产企业，一些传统岗位，比如工时审 核员、晒图员等岗位正在消失，而设备维护维修人员，数控操作编程人员，机器 人应用技术人才需求旺盛。尤其是与机器人技术相关的项目管理工程师、机器人 系统集成开发工程师、技术支持工程师、安装调试维护工程师的缺口巨大。按照工信部的发展规划，到 2020 年，全国工业机器人装机量将达到 100 万 台。目前工业机器人应用技术人才缺口 20 万人，并且还以每年 20的速度增长 而在智能装备企业，岗位人员对机械、电气、自动控制等基础知识都有要求，如： 计算机辅助制造、电工电子技术、精度检测与公差配合、液压与气动技术应用； 工业自动化领域的核心技术PLC、伺服控制技术、传感器检测技术、工业网络控 制技术、组态技术等都成为必备的基本功。岗位需求人数以设备制造、维护维修 岗位需求人数居多，而现场编程调试、系统集成、设备改造、功能开发等岗位人 数虽然较少，但技术含量明显较高。面临人才缺失是一方面问题，另一方面，原有的员工技能必须向智能化操作 技能拓展、转型，而这个过程往往更加艰难漫长。2.2 制造工艺面临转型智能设备的上马，数字化产线的落地，这意味着轨道交通装备制造业原有的 制造技术、制造工艺得到颠覆。生产流程向智能化流程转型，智能化码放物料、 自动化焊接、打磨等，将原有的手工操作过程全部替代。原有的系统规范的制造 工艺及技术管理必须去适应智能化转型，新的制造工艺在实际生产中逐步地摸索 经验也在实践中积累，但同时带来质量等各类问题，这些问题，将不可避免地制 约原有的生产节奏。数字化、智能化转型是向更先进的转变，需要从一条S型曲 线跳到另一条 S 型曲线，但是新的 S 型曲线的下端，效率提升比较缓慢，而形成 系统规范的新的智能化生产工艺还有一段很长的路要走。2.3 配套产业需要同步发展在轨道装备制造业智能化发展的进程中，配套产业的智能化程度往往同等重 要。例如配套部件的供应商、工装设计厂家、物流配送行业等，这些行业已经与 轨道装备制造主机厂有着密不可分的联系。工装设计能力是否能跟得上智能设备 的发展、配件供应国产是否能够满足是否必须进口、物流配送智能化程度、产品 物料品质是否能与智能设备匹配保证产品生产质量甚至一些相关产业“大而 不强”，产品质量不高，企业管理落后，在轨道装备智能化发展的过程中面临着 被淘汰的风险，这些行业是否能够配套发展影响着轨道装备制造业智能化转型的 进程。2.4 组织管理模式需要升级制造生产线转型升级，与此同时组织的管理模式同样需要升级。但是企业建 立起来的高效组织架构害怕变革会带来混乱，因此原有的组织架构和管理模式很 难被打破，这从一定程度上制约了向数字化企业转型的步伐。颠覆传统往往很难，因而大多数企业更倾向于在严格设定的小众细分项目中 逐步采用创新技术，使之不至于停止仍然运行良好的企业机器，但仍然不能停滞 组织管理向智能化转型的适应性改变。智能制造推进过程中面临的瓶颈问题正如上文所述，问题的背后是企业面临 的一套极其复杂的数字化转型管理模式升级。3轨道装备制造行业数字化转型的目标、方向和路径如何实现复杂的数字化转型管理模式升级，首先要从战略层面了解是企业数 字化转型的目标、方向和路径。3.1 目标越来越多的企业意识到，数字化转型必须要将企业的核心业务进行一体化运 作，将其作为整个信息化管理的平台，必须要实现企业主体业务信息化支撑的全 覆盖，这样才能够实现企业的规范管理。制造企业具备完善的网络信息数据，可 实现自身的虚拟仿真能力，并且具备三维虚拟制造的技术信息与设备之间具有统 一的连接网络，企业的业务流程以及产品的研发周期等等能够实现全方位的信息 化流程管理。生产过程中，需要推进信息化管理，并且将信息化管理制度与企业 的自身管理进行深度的融合。数字化转型要实现的目标就是如何将这些信息、数 据融合并联系起来呈现在管理者面前，最终实现信息指导决策的智慧管理和智能 制造。3.2 方向构建工业互联网平台工业互联网平台是智能制造的基础平台，它是实现企业数字化转型的重要手 段，构建涵盖工业设备、原材料、产品、在制品、工控系统、管理系统以及人的 工业全要素互联网络系统的工业互联网平台成为企业实现数字化转型的前进的方 向。工业互联网平台是面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于云平 台的海量数据采集、汇聚、分析服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、 高效配置。工业互联网平台解决的是企业互联的问题，不仅仅是设备的互联，还 包括研发、协同设计、客户参与、营销、撮合、通路、供应、总成、物流、调试 服务、售后、反馈等完整产业链条的互联。工业互联网是工业智能化的“血液循 环系统”。工业互联网是新一代信息网络技术与现代工业技术深度融合的产物， 是制造业数字化、网络化、智能化的重要载体，也是全球新一轮产业竞争的制高 点，正成为领军竞争的新赛道、全球产业布局的新方向、制造大国竞争的新焦点3.3 路径基于工业互联网平台的制造企业智能制造解决方案，由智能决策、产业互联、 智慧管理、智能工厂、基础平台五层构成。这五个层级之间互相关联，各自独立 又紧密相关。企业数字化转型可以从三个层面推进：第一个层面是内通，实现生 产效率提升，对应的是智能工厂及其下层的基础平台、生产现场层；第二个层面 是外联，实现价值链延伸，对应的是智慧管理层；第三个层面是构建产业生态， 实现平台化运营，对应的是产业互联层。不同企业可以根据企业的不同现状，从 不同层面发力，实现数字化转型。1.内通构建信息化、数字化、智能化制造平台，实现效率提升，助力企业 高效发展“内通”是指企业内部互通，转型主要从生产效率提升方面切入，一般而言是ERP （全称企业资源企划，是指企业通过数据记录好分析，持续改进企业经营方法，是一个工具，相当于每个企业的实施体检报告，用数据反映着企业的各项 生命指标，让管理决策更加理性。）和智能工厂结合。这个阶段，主要是人、料 设备、业务的互联互通，打破过去只做局部信息化造成的不同业务系统间的信息 孤岛，实现ERP与智能工厂以及智能装备之间无缝集成，同时实现信息共享、数 据互联，从而通过一体化来提升企业的生产效率、管理效率。智能工厂的功能包括：工业互联、工艺管理、生产过程监控、生产排程、车 间作业管理、物料管理、能源管理、质量管理、设备管理、工装与工具管理、物 流管理、健康安全环保管理、人员管理、生产辅助调度等。具有广泛适配性的工业物联网平台是构建智能工厂的基础设施。该平台由设 备模型、数据采集、规则引擎、可视化监控等模块构成，适配工业领域常见的通 信协议、多种品牌的数控系统及 DSC/PLC 控制器，实施采集各类设备数据，并完 成数据清洗、标准化转换和存储，方便 ERP、MES 等业务系统调用。借助这个平 台，企业能够实现与不同类型设备的快速连接，实施采集设备数据，快速下达生 产指令，实现生产过程透明化，动态掌握生产进度。1.外联创建高度互联的“产、学、研”协同产品设计平台，即全生命周期 管理，延伸企业价值链，夯实企业核心竞争力“外联”是指在产业链上做价值延伸，实现生产、产品、服务的智能化、网 络化、协同化。这个阶段要打通企业内外部价值链，实现个性化定制的柔性制造 网络化协同制造和设计制造一体化。未来十年，将是PLM快速发展的十年。PLM全称为全生命周期管理。PLM主 要解决企业产品数据标准化和产品研发过程标准化问题，能帮助企业优化业务模 型和数据模型，并固化在系统中，形成企业的工作准则。PLM是企业数字化转型 的重要路径之一，PLM将助力企业创建“产、学、研”协同产品设计平台，实现 设计制造网络协同一体化。PLM实施的目的就是将企业的项目流程、企业标准编码体系，以及组织结构 及审批、发放、数据状态等规则，优化并固化在系统当中，建立一套规范。同时 当企业的组织结构及流程发生变化，企业可以通过自定义的方式实现持续的改进 机制。一个产品研发项目过程，不管是批量生产，还是单件小批，研发流程里不光 只是设计工程师参与，制造工程师、工艺工程师等都要参与其中。设计制造一体 化所要做的是将产品从设计、工艺计划，生产准备计划、生产计划执行，到最后 的安装调试等过程定义成完整的项目。统一编码是设计制造网络协同一体化的基 础。在信息技术已高度发达的今天，集成技术已不是难题，而数据规划的不合理 和数据的不一致才是信息不畅的根本原因。BOM是设计制造网络协同一体化数据 的根。工艺管理是设计到制造网络协同一体化的纽带。在项目管理的支撑下，实 现了设计制造网络协同一体化的数据协同和业务协同，打通了企业的业务通路和 数据通路。1.构建产业生态搭建智能“云”管理平台，实现多层次、多途径的精准、 高效管理，产业生态融合“生态”指行业龙头企业，凭借产业链优势，借助工业互联网平台来构建产 业链生态，把产业链生态中协作企业的产品、用户、供应商、业务流程、信息、 数据全部联通起来，实现向平台化运营的商业创新与业务转型。“云”管理平台也可用于整合公司内部各分公司和各子公司的资源，由传统 的数据孤岛转化为信息化协同管理。通过将信息技术、现代化管理技术与制造技 术相结合，实现企业间的协同和各个环节资源的共享。作为核心企业，在基本实现面向企业内部的生产效率提升、面向外部的价值 链提升的基础上，进一步走向面向开放生态的平台运营，是核心企业走向平台化 社会化的必然追求。结语随着信息技术的进步，我对轨道交通装备行业智能制造的现状进行了分析， 判断了我国智能制造业的发展趋势，总结了在数字化企业转型过程中面临的问题 对实现轨道装备制造企业数字化转型的目标、方向和路径给出建议，为实现我国 轨道交通装备行业智能化转型的快速发展奠定良好基础。参考文献：1 魏娜数字化工厂的提出及其关键技术J.科技创新导报,2009(2):238.2 李玺.数字化工厂技术及其应用J.炼油与化工,2016,27(5):55-58.3 吴云峰，等.面向设计与制造的数字化工厂平台J.中国制造业信 化,2011,40(1):1-5.4 刘志.关于数字化工厂建设的探索与实践J.科学与财富,2014(4):132.5 李玺.数字化工厂技术及其应用J.炼油与化工,2016,27(5):55-58.6 企业数字化：目标、路径与实践中信出版集团，2019.1