數(shù)字化賦能基礎設施制造升級的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗研究

郭寶琳

摘要：智能制造作為我國新基建的主攻方向，正在驅(qū)動我國基礎設施制造行業(yè)數(shù)字化和智能化升級。文章基于中車株洲電力機車有限公司高端智能制造體系的探索性案例研究，深度剖析了城際高速鐵路和城際軌道交通企業(yè)的高端智能制造體系的構(gòu)建與治理。本研究完善了工業(yè)數(shù)字化和智能制造相關研究，擴展有關新基建領域的高端智能制造實踐經(jīng)驗探索研究，為中國新基建產(chǎn)業(yè)鏈中的制造企業(yè)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實施智能制造及搭建智能制造體系戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與實踐參考。

關鍵詞：工業(yè)數(shù)字化;智能制造;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);案例研究

一、引言

2020年3月，中央政治局常務委員會提出“加快包括城際高速鐵路和城市軌道交通在內(nèi)的七大領域新型基礎設施建設進度，并推進數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務的基礎設施體系建設”。由此可見，“新基建”將會驅(qū)動各行業(yè)數(shù)字化和智能化升級。目前，我國京津冀、珠三角、長三角等20多個城市群內(nèi)要實現(xiàn)各種要素流動，城際鐵路是不可或缺的。然而，在軌道交通企業(yè)的高端智能制造體系構(gòu)建方面，已有理論研究并不能發(fā)揮指導作用。一方面，還沒有研究涉及軌道交通產(chǎn)業(yè)高端智能制造轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)容，并且智能制造體系構(gòu)建相關研究對如何構(gòu)建與治理也還沒有統(tǒng)一答案。另一方面，智能制造雖是我國新基建未來的發(fā)展方向，但仍處于概念階段，還未取得階段性成果，學者們對該領域的研究還處于探索階段，亟須系統(tǒng)地理論研究和對企業(yè)實踐的系統(tǒng)總結(jié)與提煉。

綜上所述，怎樣在互聯(lián)網(wǎng)時代實施高端智能制造，從而實現(xiàn)新型基礎設施體系的建設，這是中國新基建體系建設面臨的理論及實際問題。仍缺乏學者們對高端智能制造體系構(gòu)建的理論探討，對軌道交通產(chǎn)業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的實踐也關注不足。因此，本文結(jié)合智能制造與體系構(gòu)建相關研究，運用探索性案例研究解答以下問題：一是我國軌道交通產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何實施智能制造？二是中國軌道交通產(chǎn)業(yè)企業(yè)如何建設與治理高端智能制造體系？本文的研究對象為軌道交通整車制造領先企業(yè)——中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造實踐，基于對中國軌道交通整車制造企業(yè)的高端智能制造體系構(gòu)建過程與治理體系的探索，研究完善智能制造相關研究，擴展有關新基建領域的高端智能制造實踐經(jīng)驗探索研究，為中國新基建產(chǎn)業(yè)鏈中的制造企業(yè)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、實施智能制造及搭建智能制造體系戰(zhàn)略提供理論依據(jù)與實踐參考。

二、研究設計

（一）研究方法選擇

本研究對于研究方法的選擇，主要基于以下兩方面原因：一是我國高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建還處于探索階段，尚不能采用大樣本實證方法進行研究。二是有關高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的議題已多次在大型國際會議論壇中被提及，但對高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的微觀實施過程及文獻理論研究不足，利用實證方法研究高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的路徑存在一定的誤差，其結(jié)果難以詮釋高端裝備制造企業(yè)智能制造體系構(gòu)建的路徑，因此本文選擇利用單案例研究方法。

（二）研究案例選擇

本文選定了典型軌道交通整車制造領先企業(yè)——中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造實踐作為研究對象。中車株洲電力機車有限公司是湖南千億軌道交通產(chǎn)業(yè)集群龍頭企業(yè)，除此之外，其城軌交通裝備智能制造體系構(gòu)建的探索也取得了一些初步成效，其構(gòu)建的高端智能制造體系在業(yè)界有足夠的代表性和影響力，滿足案例選擇的典型性與理論抽樣原則。另外，隨著中車株洲電力機車有限公司的智能化發(fā)展越來越快，借助搜索引擎，可以對中車株洲電力機車有限公司高端裝備智能制造體系構(gòu)建的相關內(nèi)容進行檢索，并借助各網(wǎng)絡平臺、網(wǎng)絡媒體及社交網(wǎng)絡等獲取其最新有關高端裝備智能制造體系構(gòu)建的相關內(nèi)容。這些都符合案例研究的便利性與數(shù)據(jù)可得性原則。

（三）數(shù)據(jù)收集與整理

本研究的案例數(shù)據(jù)收集主要來自兩個途徑：一是中車株洲電力機車有限公司官網(wǎng)的信息，主要包括公司官網(wǎng)公布的信息、公司發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展目標等。二是其他新聞網(wǎng)站搜集到有關中車株洲電力機車有限公司高端智能制造體系構(gòu)建的資料信息。通過以上兩種渠道收集到的資料，并將其整理歸類，增強數(shù)據(jù)的全面性和可靠性，從不同角度進行研究。

三、案例概況

中車株洲電力機車有限公司成立于1936年，是國內(nèi)軌道交通裝備制造行業(yè)的龍頭企業(yè)。公司業(yè)務以電力機車、動車組、儲能有軌電車等新型技術(shù)及公共交通車輛、關鍵零部件為主，并重點拓展專有技術(shù)機電設備等領域的產(chǎn)品、維護和總控服務。目前，公司總資產(chǎn)291億元，在中國及海外擁有21家子公司。以《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃為支撐，智能化發(fā)展成為“制造強國”和“交通強國”發(fā)展的核心。智能化將引領中國高端裝備制造企業(yè)實現(xiàn)業(yè)務數(shù)字化和智能制造轉(zhuǎn)型升級。在此背景下，中車株洲電力機車有限公司在機車車輛的整車制造領域不斷探索智能化、數(shù)字化發(fā)展之路，助力軌道交通高端裝備智能制造系統(tǒng)的建設。

2016年，在金蝶公司的支持下，中車株洲電力機車有限公司啟動了智能制造項目。隨后，中車株洲電力機車有限公司成功推出全球首條智能轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線，與傳統(tǒng)的人工操作方式相比，智能轉(zhuǎn)向架制造生產(chǎn)線成功實施后大大降低了運營成本和產(chǎn)品開發(fā)周期，整個轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)效率提高了1/3，為企業(yè)及行業(yè)探索了一套成功經(jīng)驗。2018年，中車株洲電力機車有限公司與多家企業(yè)共同創(chuàng)建國創(chuàng)科技，推出軌道交通裝備行業(yè)首個云平臺——“智軌云”。“智軌云”的推出將有利于全面實施高層次設計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字化運營。

四、案例分析及發(fā)現(xiàn)

（一）中車株洲電力機車有限公司高端智能制造體系頂層設計

中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造實踐表明構(gòu)建高端智能制造體系的首要任務是做好頂層設計，在明確了企業(yè)現(xiàn)階段所面臨的問題及挑戰(zhàn)后，選擇適合的業(yè)務架構(gòu)和實現(xiàn)途徑。我國制造企業(yè)雖在20世紀90年代開始快速推動業(yè)務的信息化發(fā)展，但絕大多數(shù)企業(yè)的信息化實踐成效遠不達預期。中車株洲電力機車有限公司也不例外，中車株洲電力機車有限公司存在信息系統(tǒng)之間缺乏有效的協(xié)同與集成等問題，嚴重影響生產(chǎn)效率。經(jīng)過多年的信息化、智能化探索，現(xiàn)中車株洲電力機車有限公司在橫向上實現(xiàn)上下游企業(yè)間的業(yè)務集成，縱向上打通內(nèi)部業(yè)務系統(tǒng)，為城市軌道交通高端智能制造體系制定頂層設計，從而實現(xiàn)“價值倍增”。具體而言，無論在企業(yè)運行層面，還是工廠連接自動化及工廠優(yōu)化和執(zhí)行層面，都是由一個數(shù)據(jù)集成中心提供支持。在企業(yè)運營方面，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃、設計、采購和生產(chǎn)，在互聯(lián)互通和工廠自動化層面整合生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、設備運作狀態(tài)和質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，在工廠優(yōu)化和執(zhí)行層面可完成智能排成和調(diào)度可視化。中車株洲電力機車有限公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型頂層設計如圖1所示。

（二）中車株洲電力機車有限公司高端智能制造體系建設

在高端智能制造體系頂層設計指導下，中車株洲電力機車有限公司通過與金蝶軟件合作整合PLM、ERP、MES、產(chǎn)線中控等業(yè)務系統(tǒng)，實現(xiàn)制造活動的縱向集成。同時打通上下游企業(yè)之間的橫向價值鏈，實現(xiàn)研發(fā)、計劃、供應、生產(chǎn)的業(yè)務協(xié)同，構(gòu)建軌道交通整車裝備高端智能制造體系。其中，中車株洲電力機車有限公司的轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線是其高端智能制造體系的重要硬件體系組成部分，中車株洲電力機車有限公司的轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的成功推出使得11條子生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)了最大化協(xié)調(diào)運作，最大限度地減少了等待的時間，大約20分鐘就能生產(chǎn)出一個車輪。生產(chǎn)車間智能監(jiān)控設備在線采集質(zhì)量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電子化存儲、電子化管理及快速追溯與查找，從而解決了生產(chǎn)指令聽不見、設備故障看不見、生產(chǎn)參數(shù)抓不住的“聾啞”問題。在生產(chǎn)運營方面， 生產(chǎn)工作人員減少50%，運營成本降低20%，產(chǎn)品開發(fā)周期縮短35%以上，相比傳統(tǒng)的人工操作方式，轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率增加了30%。由此可見，轉(zhuǎn)向架智能制造生產(chǎn)線的成功實施大大提高了生產(chǎn)效率和運營效率，不僅如此，轉(zhuǎn)向架智能生產(chǎn)線的成功上線縮短了我國軌道交通轉(zhuǎn)向架數(shù)字化、智能化技術(shù)應用與世界先進水平的差距。在軟件體系構(gòu)建方面，中車株洲電力機車有限公司在金蝶的技術(shù)支持下，推出第一個面向軌道交通裝備行業(yè)的云平臺——“智軌云”，這一舉措將產(chǎn)業(yè)集群全部牽引到行業(yè)云平臺上，重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈上下游關系，實現(xiàn)由輸出產(chǎn)品向輸出“制造+服務”的經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變。

（三）中車株洲電力機車有限公司高端智能制造體系治理

中車株洲電力機車有限公司格外重視和關注軌道交通企業(yè)發(fā)展過程中的“生產(chǎn)成本”和“交付周期”兩大要素，因此中車株洲電力機車有限公司采用的是“邊設計、邊采購、邊生產(chǎn)”的制造模式，但是在實施過程中，存在上下游公司和公司內(nèi)部系統(tǒng)沒有得到有效整合和協(xié)調(diào)等問題。為此，中車株洲電力機車有限公司與金蝶合作打造的一體化協(xié)同管控平臺實現(xiàn)了PDM、ERP、MES業(yè)務之間的數(shù)據(jù)集成，成功打造了高端智能制造治理體系。中車株洲電力機車有限公司與金蝶攜手打造的城軌交通高端智能制造治理體系，成功實現(xiàn)了計劃、采購和供應鏈協(xié)同及制造協(xié)同，通過供應鏈協(xié)同及工廠協(xié)同有效解決了生產(chǎn)缺料、生產(chǎn)進度管控難等問題，將作業(yè)準時完工率提升至96%。使得中車株洲電力機車有限公司的產(chǎn)品交付周期相較于競爭對手縮減了一半，產(chǎn)品的價格更加便宜。

五、結(jié)論與啟示

（一）研究結(jié)論

本次案例分析以國內(nèi)高端軌道交通裝備行業(yè)龍頭企業(yè)中車株洲電力機車有限公司作為案例研究對象，探討了中車株洲電力機車有限公司工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型及高端智能制造體系的建設與治理。本文主要的研究結(jié)論如下：第一，高端智能制造體系的建設需要同時考慮互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟的運行特征與高端裝備制造業(yè)自身所具備的要素。中車株洲電力機車有限公司在高端智能制造體系構(gòu)建過程中所推出的“智軌云”行業(yè)云平臺重構(gòu)了軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)鏈上下游關系，這是跨行業(yè)、跨領域高端智能制造體系發(fā)展的成功嘗試。第二，高端智能制造體系的治理需要在打通上下游企業(yè)的業(yè)務數(shù)字鏈條的同時，實現(xiàn)高端智能制造體系業(yè)務數(shù)字鏈開放與封閉的協(xié)調(diào)發(fā)展，并吸引第三方參與，從而促進高端智能制造體系持續(xù)、健康發(fā)展。中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造體系對內(nèi)部的業(yè)務數(shù)字模塊和外部的業(yè)務數(shù)字模塊之間的不同治理模式，成功實現(xiàn)了計劃協(xié)同、采購協(xié)同和供應鏈協(xié)同及制造協(xié)同，促進了高端軌道交通裝備行業(yè)上下游企業(yè)間及內(nèi)部業(yè)務系統(tǒng)集成和協(xié)同持續(xù)發(fā)展。第三，目前，中國軌道交通裝備制造企業(yè)雖然具有了一定的工業(yè)化基礎，但信息化發(fā)展水平差異較大，我國軌道交通裝備制造業(yè)需探尋符合自身特色的發(fā)展路徑，實現(xiàn)智能化轉(zhuǎn)型升級是智能制造發(fā)展中的關鍵環(huán)節(jié)，中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造體系為我國軌道交通裝備制造業(yè)企業(yè)實施智能制造提供可借鑒的寶貴經(jīng)驗，同時也是高端智能制造體系構(gòu)建的學習范例。

（二）研究啟示

本次案例對中車株洲電力機車有限公司的高端智能制造體系頂層設計、體系建設和治理的探討，對于中國城際高速鐵路和城際軌道交通制造企業(yè)推進智能制造，發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，從而實現(xiàn)智能制造的轉(zhuǎn)型升級具有如下三方面的啟示。

1. 在頂層設計方面，國家需出臺對智能制造的具體政策引導與法律規(guī)范，為高端軌道交通裝備制造行業(yè)的智能制造發(fā)展給予更多政策性和法律方面的指導和幫助。現(xiàn)階段，發(fā)達國家也在大力推動制造業(yè)的發(fā)展，并出臺了支持制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的政策措施，如德國的“工業(yè) 4.0”、法國“工業(yè)未來”計劃等。我國已將智能制造確定為新基建建設的重點發(fā)展方向，由于我國新基建領域的智能制造發(fā)展仍處于起步階段，仍然存在對智能制造的相關技術(shù)研發(fā)支持不足、對智能制造的運作模式不明確等問題。在此背景下，國家有必要出臺有關城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)的智能制造相關的具體實施方法，給軌道交通產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)提供更多的智能制造轉(zhuǎn)型升級政策性指導和幫助。

2. 在城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方面，軌道交通產(chǎn)業(yè)需提升關鍵技術(shù)的研發(fā)能力和水平，以及突破產(chǎn)業(yè)高端智能制造的共性關鍵技術(shù)難題，構(gòu)建各項軌道交通產(chǎn)業(yè)高端智能制造的標準體系。隨著數(shù)字化、智能化的不斷發(fā)展，我國現(xiàn)階段出現(xiàn)了各式各樣的智能制造共性技術(shù)和產(chǎn)品，但這些智能制造共性關鍵技術(shù)和產(chǎn)品都沒有專門的平臺進行統(tǒng)籌整合，阻礙了智能制造共性關鍵技術(shù)和產(chǎn)品的共享、交流，不利于軌道交通產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平的提升。因此，軌道交通產(chǎn)業(yè)應大力打造行業(yè)技術(shù)操作系統(tǒng)平臺，制定行業(yè)通用技術(shù)標準，加強軌道交通產(chǎn)業(yè)智能制造相關技術(shù)和產(chǎn)品的共享性和通用性，助力城際高速鐵路和城際軌道交通產(chǎn)業(yè)智能制造生態(tài)體系的建設。

3. 在城際高速鐵路和城際軌道交通企業(yè)戰(zhàn)略方面，軌道交通產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)需帶領產(chǎn)業(yè)上下游相關企業(yè)一起探索和實踐高端智能制造體系的治理模式，在連接產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)的業(yè)務數(shù)字鏈條的同時，實現(xiàn)高端智能制造體系業(yè)務數(shù)字鏈的開放與封閉的協(xié)調(diào)均衡發(fā)展，提高上下游企業(yè)協(xié)同運作的效率，共同探索高端智能制造體系構(gòu)建的治理解決方案，實現(xiàn)上下游相關企業(yè)的整體數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻：

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[2]劉美琳.四大城市群“新基建”競爭：七大領域各有優(yōu)勢，城市格局迎洗牌[N].21世紀經(jīng)濟報道，2020-04-06（009）.

（作者單位：廣東工業(yè)大學經(jīng)濟與貿(mào)易學院）