文/傅维臣

关键词：智能制造  中车株机  数字化工厂  轨道交通装备制造业

     中车株洲电力机车有限公司（简称中车株机公司）以轨道交通装备核心部件——转向架的智造升级为试点，建设轨道交通车辆转向架智能制造车间，全面推动企业智能化转型升级，引领我国轨道交通装备制造业生产模式变革。
    
一、生产方式面临的问题和挑战
     目前轨道交通装备国际市场竞争格局时刻变化、竞争不断加剧，轨道交通装备正在由“批量大、客户单一、品种少”向“小批量个性化、短周期柔性化、低成本绿色化”转变。随着中车株机公司国际化进程加速，目前呈现出典型的跨地域、跨业务的集团型业务架构，但同时也面临亟需解决的生产制造问题：
     1.转向架是轨道交通车辆最重要的部件之一，客户对产品全生命周期、质量追溯要求越来越高。
     2.产品设计与工艺是两个独立的体系，二者不能进行数据交互与反馈，未能并行协同，设计周期长。
     3.面对全球不同客户，交付的产品大多数基于不同的标准进行设计和生产，多个项目并行，公司生产方式无法灵活应对。
     4.采用人工计划拉动物流配送，效率低、准时/准确率低、齐套性差。
     5.产品质量控制手段单一，质量稳定性受人为因素影响较大，产品质量追溯管理难度较大。
    
二、智能制造规划及实践
1. 智能制造总体规划
     中车株机公司以“制造强国”战略为指导，针对转向架研发、工艺设计、生产制造、质量检验的价值流，应用数字化工艺设计、先进制造装备、形迹化物流配送、数字化质量管控，通过各类系统集成，打通生产制造神经网络，实现业务流、信息流、实物流的互通互连，达成全流程的生产信息追溯，转向架由传统模式单机手工作业转变为工位制节拍化生产，全面推动企业向智能化转型。
2. 转向架智能制造实践
     智能制造主要从工艺管理、生产管理、数据管理、物流管理、质量管理五个方面开展：
（1）创建设计工艺一体化的工艺管理模式
     建立基于三维数字化模型的数字化、结构化的产品研制新模式，即搭建以产品工艺设计、工艺资源库、工艺装备设计、工艺研发、工艺管理五大功能模块为核心的TCM系统，实现工艺设计、工艺管理向标准化、信息化、结构化转变。一是建设以BOM为核心的系统化数据流，以设计BOM为单一数据源，打通设计、工艺、制造业务过程，实现TC与WMS、ERP、MES等系统数据的无缝对接；二是搭建TCM系统，使工艺与设计基于同一平台工作，真正实现数据共享，使得工艺设计能有效利用设计图纸或模型等数据，在设计的各个阶段进行项目跟踪，开展相应工艺工作，工艺与设计形成良好互动。
（2）搭建生产制造柔性化的生产管理模式
     以“先进性、兼容性、标准化、可靠性、可扩展性”为原则，按产线进行工艺流程的分析与优化、工位制节拍化设计，同时考虑工装的通用化、自动化，建设11条转向架智能化产线，涵盖加工、装配、焊接、涂装、物流等生产全过程；对产线设计过程中与现有工艺的不同点进行模拟验证，在生产过程中进行详细的大节拍分析，确保产线设计的可靠性、生产的均衡性，实现生产排程智能化、生产过程无纸化、现场管理可视化，制造模式由任务导向转变为订单需求导向。
（3）创立工位归集的标准数据库管理模式
     以工位归集为目标，高度重视数据协同，从设计、工艺、制造、物流、设备、工装工具等各个环节进行系统梳理，采集数据、搭建标准化资源库，有效实现数据重用；实现线上多层级穿透式指挥，由单一维度分析管控变为可按不同领域、部门、车型、产线多维度关联分析，增加制造过程协同性，提高业务运营及管理的整体工作效率。中车株机公司应用TCM平台建立了42条生产线、划分了247个生产工位、34个产品缓存区。
（4）建立形迹化、齐套化的物流配送模式
     分析转向架生产物流来源、物流配送分类、计划来源、物料生产领用、物料检验、物料接收、自制件流转、物料标识、异常管理、生产退料和产出转运的现状及存在的问题，通过智能物流体系的搭建以工位制仓存、工位制齐套分拣、工位制配送对产线进行点对点配送，实现转向架生产物流配送形迹化、信息化、精细化、智能化。一是引入行迹化配送工装，实现工装器具通用化、模块化、行迹化的设计，提升物料的齐套性和目视化，可直接通过物料摆放来进行齐套确认；二是物流管理系统与ERP、MES、设备管理系统集成，实现以运行调度指挥、智能资源管理、作业执行与监控、智能决策支持。
（5）创新在线检测信息化的质量管控模式
     在转向架智能化升级中形成质量策划、过程控制、质量检验和质量改进的业务价值流。一是通过创新在线质量检测技术、自动化检测、自动计量校准，实现质量检测信息化；二是通过便捷的数据录入、过程记录无纸化，实现质量记录电子化；三是搭建标准化条码平台、建立质量结构树，实现质量追溯结构化。产线质量在线监控与追溯全覆盖，解决传统生产模式下因人工操作造成的漏检、错检、质量波动较大、稳定性差等问题，大幅度提升产品质量检测效率和效果。
    
三、发挥行业引领示范作用
1. 提升企业生产效率效益
     项目实施以来，中车株机公司先后在上海、广州、宁波、马来西亚、捷克等21个项目中推广，产生了显著效果。2019年，公司运营成本降低21.72%、产品研制周期缩短51%、生产效率提高30.12%、能源利用率提高5.47%。
2. 引领行业智能化转型升级
     中车株机公司根据行业属性和本单位推进转向架智能制造过程的特点，制定了2项国家标准、13项企业标准和19项技术规范，获得4项国内发明专利授权、14项登记软件著作权；建立了智能制造在轨道交通领域的应用准则，以及基于智能制造新模式的数字化工厂的建设实施和生产管理流程标准，为我国轨道交通装备制造业建立了一个可复制的基于智能制造新模式的数字化车间建设模式和管理流程规范，并提供了参考和依据。
     中车株机公司“轨道交通车辆转向架智能制造车间项目”于2015年获得工信部智能制造新模式专项批复后启动实施，当时国内无成熟经验可借鉴，国外又面临技术壁垒和信息封锁，历经4年多的探索和自主创新规划建设，于2019年4月正式通过验收并投入使用。
     在此基础上，中车株机公司正在推广实施转向架智能制造（二期）、智能涂装、智能物流等项目，推动新一代信息技术与制造深度融合。■

作者单位 中车株洲电力机车有限公司
栏目主编 程丹丹