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走近“智能制造”:中车是怎样炼成的?

2016年02月03日 08:29中国机床商务网点击:428

  【中国机床商务网 机床上下游】2015年6月刚刚由南北车合并而成的中国中车股份有限公司(下称中车),是目前国内轨道交通装备领域唯一的列车供应商。中车旗下有52个控股子公司,18万余名员工,如今,这个全球最大轨道交通装备企业,正在试图从优秀的子公司开始,推动整个集团向智能制造转型。
  

走近智能制造:中车是怎样炼成的?(图片来自百度)
 
  中国中车计划通过智能制造转型达成四个指标:研发效率提高30%、产品不合格率降低30%、节能减排率提高30%、劳动生产率提高40%。中车测算,这一目标将在五年后实现。
  
  智能化的前提是信息化
  
  在被称作动力之都的湖南株洲,有四家中国中车下属子公司,在株洲田心工业园区,株洲电力机车研究所(下称株洲所)旗下的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)生产车间是目前中车最先进的生产车间之一。
  
  在中车完成合并的同时,工信部发布了首批智能制造专项项目,在94个项目中,中车旗下三家公司的五个项目入围,其中有三个在株洲所。
  
  国务院去年5月下发的《中国制造2025》行动纲要,2002年始提的“两化融合”(信息化与工业化深度融合)依然是核心内容之一,而“智能制造”是“两化融合”的主攻方向。
  
  中车对下属子公司的信息化水平进行了评估分级,株洲所位列A级,A级还包括三大动车主机厂商(唐山公司、四方股份长客股份)和两大货车龙头企业(齐齐哈尔公司与长江公司)。
  
  “南车”和“北车”合并为“中车”
  
  中车信息化负责人向记者介绍,中车将企业的管理和制造水平分为三个等级:精细化管理、精益化管理和智能化管理。被评为A级,意味着已经实现了精细化管理,企业两化融合水平较好,业务各个流程的电子化全线覆盖。并且已经进行了一部分精益化管理的尝试,在这个阶段,要求企业通过信息化手段进行管理、技术、商业模式创新。
  
  中车另一名主管信息化的高层人士对记者表示,目前中车制造的高铁动车组产品已是国际一流水平,但工业基础和管理精益化程度与优秀跨国公司比还有差距。中车推进数字化、智能化,前期的重心会放在骨干企业的关键工序、关键车间的智能化改造。简单讲就是择优推进。从产品来看,目前最适合做的是动车组和高端机电一体化产品。
  
  三大动车主机厂商和株洲所悉数位列A级,一方面是由于其产品本身研发制造水平;另一方面,当初高铁技术引进的过程中,不仅仅引进了国外的技术,也引进了对方的管理,这一点让相关厂商至今受益。
  
  中车唐山机车车辆有限公司的历程是近年来突出的信息化案例。当年引进高铁技术,唐山公司与西门子合作,开发了CRH3型动车组。合作伊始,西门子就要求唐山公司引进ERP(企业资源计划)系统,西门子用的是SAP公司的ERP系统,也要求唐山公司使用这一系统,为此西门子拉了一条国际专线连回本部,远程使用SAP系统。
  
  原北车高层则要求原封不动按照西门子的要求做,“先僵化,再固化,最后再谈优化”。从2006年开始,唐山公司花了将近一年半的时间部署ERP,据唐山公司副总工程师刘春明介绍,公司几乎花了2006年的全部利润来实施SAP的ERP系统。2007年,这一系统正式上线。在这套ERP系统的基础上,唐山公司不断优化,构建了覆盖设计、制造、检修、售后等各个环节的信息化管理统一平台。
  
  唐山公司并不是孤例,中车株洲电机公司在高铁技术引进过程中与川崎重工合作。株洲电机首席设计师龙谷宗告诉记者,引进之前,中方的问题在于技术管理平台较弱,通过引进改变了管理模式。比如国内此前普遍采用开口扳手,用同样的扳手紧不同尺寸的螺丝,而日方则是专用的扳手,转动多少都要记录下来,“这就是平台建立的过程,达到量化、可追溯的结果”。
  
  平台的建设、信息化的推进会改变原来的研发、制造体系,这个过程自然不会一帆风顺。
  
  唐山公司在建立ERP系统之后,高铁、城轨列车产品的研发已经采用三维工具来设计,但原有的成熟产品如碳钢客车在很长时间里依然沿用原有的二维设计平台。这是因为研发人员不愿意甩掉已经熟悉的图纸设计法,三维设计软件需要重新学习,整个设计流程都需要重新建模。转换初期,这反而会大大降低效率。
  
  针对这一现实难题,唐山公司对成熟产品进行了标准化和模块化,在三维设计工具的基础上开发了专门针对这些产品的开发工具,使之能与参数化的模型图进行连接,工程师在这个专有设计平台上录入尺寸、角度等参数,就可以自动生成相应零部件的三维模型。如此,工程师即使没有系统掌握三维设计软件,也能开展工作。
  
  2015年,唐山公司首次利用这套系统进行客车开发,开发周期与此前的系统相当。预计在工程师熟悉这套系统之后,后续产品的设计效率还会大幅提高。
  
  信息化就是流程化和模块化

  
  中车旗下的不少企业已有多年技术积累,设计、制造出符合特定要求的产品已不是难事,如何利用好已有的技术基础,通过数字化、信息化的手段来提高研发、设计、制造等各个流程的效率,降低成本,是他们当下的关注焦点。
  
  这其中至少需要两个条件,其一,将原有的技术研发基础、资源模块化、谱系化,变成更加容易获取的资源;其二,系统梳理设计、研发、制造等各个环节的流程,在此基础上进行数字化,优化整个设计、制造过程。
  
  齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司是中车旗下的货车制造龙头公司,也是中车的信息化A级企业之一。货车的制造技术没有动车复杂,结构相对简单,零件数也较少,但货车的交付要求较高,用户需求经常变化。基于此,齐齐哈尔公司建立了快速设计系统,在这个系统里,产品的基本模型都已经被定义好,设计师在拿到用户需求之后,可以在此系统内根据已有的敞车、篷车等系列平台,选择对应的参数,选配出需要的产品结构。
  
  这套系统能够搭建的基础是产品数据管理。齐齐哈尔公司副总工程师周来胜对《财经》记者表示,要做快速设计,就要把产品梳理成相应模块,形成相应参数,然后模型化。公司正在梳理几十年来积累的经验,这个工作量非常大。随着个性化需求增多,梳理过程中也要分清哪些是公用的、哪些是个性化的,过程会相当复杂。
  
  根据定制化需求调整生产能力,实现柔性制造是当今制造业的潮流。但柔性制造也是有条件的,它要求定制化产品之间差异不能太大。“好比要做一款轿车,不可能让卡车生产线去做。”株洲所专家对《财经》记者比喻道。
  
  西门子设在成都的数字化工厂被业内视作国内智能制造的标志性工厂,这个工厂能生产50多种不同的产品。据中车专家分析,该工厂的资源公用率高达40%至50%。“谱系化、标准化是前提,没有这个前提,不可能实现大规模个性化定制。”该专家表示。
  
  业务流程梳理是另一个被多家企业反复提及的要点。
  
  株洲所在几年前与东方电气在电动汽车领域合作,曾立过电机驱动系统先进制造技术的项目。株洲所制造中心副主任易卫华对《财经》记者回忆说,起初他理解项目就是要完成一条自动化程度很高的生产线,通过引入机器人、机械手来减少工人。随着工作推进,易卫华发现搭建硬件并不难,难的是如何有效支撑、管理硬件,“核心的就是流程”。
  
  后来,易卫华团队花了三年时间,用一个24人的团队标准化了112个流程,相关流程涉及到制造相关的SAP、MES(生产执行系统)、PLM(产品周期管理)等所有端到端的信息系统,完成梳理之后,再采用麦克哈默的流程优化原则进行优化。
  
  易卫华以工程设计变更为例作了进一步说明。此前,工程师在接到设计变更之后,要转化为现场部门的执行要点,这一环节需要主管领导审核签字,审核主要针对参数的规范性。优化之后,易卫华团队把更改参数过程中相关的要求表单化,把以往的审核经验数据直接做进流程驱动平台。在接到设计变更,填写变更数据的时候,平台会自动提示如何规范。如此,这一步人工审核环节即可省略。
  
  不仅在管理自动化设备上如此,搭建企业的信息化平台也是如此。比如现场采集的工装数据,可以进行防错分析,可以进行质量追溯,也可以统计使用率做关联分析,管理人员需要思考清楚这些问题,然后在信息化平台中实现。
  
  在梳理流程之前,株洲所的信息化平台已经建立起了一部分,然而之前的使用效果并未完全达到预期。一部分业务是“两张皮”,实际操作流程与信息系统流程不一致,甚至会有业务人员抱怨IT系统“不好用”,“很傻”,“反人类”。
  
  对此,易卫华的体会是,以后会越来越需要业务人员和IT人员互相跨界,既要懂业务流程,也要懂IT。
  
  先梳理流程,后推进信息化,这是株洲所的经验。“信息化只是支撑手段。”易卫华强调。
  
  “组织和流程是道,信息化是术”
  
  虽然一些优秀子公司已在提升制造能力上做出了不少尝试,不过对于中车这个正式挂牌不到半年的集团公司来说,南北车的融合才刚开始,旗下众多公司的能力参差不齐,推进智能制造将是一项长期工作。
  
  德国的工业4.0体系中,现代工业划分为四个阶段:机械化、电气化、数字化、智能化。对于中车集团所处的位置,中车有关专家对《财经》记者表示,目前一些骨干企业已经接近数字化阶段。交通运输部信息化领导小组特聘专家、北京交通大学教授贾利民也认为,目前中车整体处在从2.0向3.0转型阶段,个别企业的个别业务处于深化3.0的同时向4.0过渡的阶段。
  
  数据显示,在信息化投入规模上,中车依然还有很大提升潜力。目前中车每年的信息化投入大约占企业销售收入的0.3%,IT员工人数大约占总员工数的0.62%,这一比例在国企中处于平均水平。不过,从全球制造业平均水平看,信息化投入占总收入比例为1.7%,IT员工占比为1.8%,中车分别只有国际平均水平的六分之一和三分之一。
  
  已有的投入在现阶段所产生的经济性现阶段也还难以评估。贾利民认为,企业的信息化投入有阈值效应,在没有达到某个阈值之前,效益不会显现出来,现阶段中车还没有达到阈值。
  
  中车对智能制造的前景非常看好。中车高层人士认为、数字化、智能化的投入将提高效率、降低成本,此外还有品牌效益和质量保证。中车内部测算的结果是,传统投入的回报率大约是5%,智能化、数字化投入,如果方向正确,回报率能达到15%-25%。
  
  中车的信息化投入方向正在渐次升级。中车有关专家介绍说,此前的投入,主要是站在人的角度来建立信息软件,以后要考虑面向控制设备的投入,使制造环节的信息更加全面、标准。
  
  贾利民对记者分析,“柔性制造的核心是执行过程自动化、执行过程的状态获取和结果实时反馈,也就是将机器设备等物理对象数字化、建立数字化镜像及其互操作。”目前中车信息化投入主要在行政和资源管理方面,以及研发、设计阶段的数字化工具与平台投入,但在制造执行过程中的自动化投入,在设计过程、制造过程、资源配置过程、市场交互过程和行政管理过程的网络化互联化投入还远远不够。
  
  人才是另一个议题。随着自动化程度的提高,生产线上的工人将大幅减少,但这并不意味着人员规模会降低。株洲所专家介绍说,虽然现场工人会减少,但是生产线的智能化管理和智能服务人员的要求会更高,需要更多的工程师团队进行支持。
  
  还有更庞大的基础工作需要推进,南北车合并已半年多,目前依然沿用原有的采购平台。而在基础物料的编码上,原南北车自己的各家企业之间也还没有统一。据了解,在南北车合并之前,原北车曾经花了大约六年的时间,统一了旗下大约三分之二企业的物料编码,涉及超过原北车利润总额80%的主要企业。合并之后,这种基础信息化工作还需要在集团层面继续推进,也绝非短期内可以完成。而推进这种基础工作的前提,是集团层面的组织和管理完成实质性变革。
  
  南北车的顶层机构已完成了合并,旗下企业和资源的深度整合正在进行。在合并之前,南北车都已有相对完整的制造供应链。南北车合并的主要推动力是避免同业竞争,合力开拓海外市场。在此背景下,南北车旗下的企业、资源如何整合,标准以谁为准、如何制定,都还需要顶层设计。“组织和流程是道,信息化是术。”一位接受记者采访的专家如此总结。
  
  贾利民在受访时也表示,应该首先确定管理架构、资源配置机制、骨干流程、流程间互联机制,然后再推进如物料统一编码这样的基础信息化以及制造过程中的基础自动化。
  
  对于刚刚成立的中车集团而言,优秀企业已经率先向4.0迈进,而整个集团要实现四个智能化的既定目标(产品智能化、装备智能化、生产智能化、管理智能化),路途还很遥远。
(来源:财经网)

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