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面向产品全生命周期的智能化改造

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面向产品全生命周期的智能化改造

Management Innovation 管理创新 68 2019年第六期 69 2019年第六期 中车长春轨道客车股份有限公司 (以下简称中车长客)以动车组、城 市轨道车辆、铁路客车三大产品平台 为核心,构建了轨道客车新造、检修 及运维三大主营业务,是我国大型轨 道客车研发、 制造、 检修及出口基地。 中车长客基于新一代信息技术和先进 制造技术, 以数字化贯通全制造过程, 以关键制造环节智能化为核心,以网 络互联为支撑,通过智能装备、智能 物流、制造执行系统的集成应用,实 现了对产品设计、工业布局、工艺设 计、生产制造、维修维护的产品全生 命周期的优化控制,提升了公司运行 质量和效率。 一 、明确智能化改造的总体思路 和实施路径 1. 总体思路 以“数字化、网络化、智能化” 为主线,大力推进“互联网 技术创 新” “互联网 管理创新”和“互联 网 商业模式创新” ,解决数据不准 关键词 智能化 数字化 仿真 集成应用 产品全生命周期 中车长客 文/中车长春轨道客车股份有限公司 确不共享、 信息孤岛多、 业务协同差、 离散型制造效能低、适应用户个性化 需求能力不足等问题,建成与公司战 略目标和发展进程相适应的全方位数 字化应用平台, 加快企业智能化建设, 围绕数字化设计、智能化制造、信息 化管理, 从数字化运营、 数字化研发、 数字化生产及数字化服务等方面,持 续打造企业新型能力。 明确 3 个阶段实施目标 一是解 决好智能化的认知、智能化所需的管 理内容、数据积累和流程建设问题。 二是实现经营活动和技术工作两项主 要业务流程的智能化。三是实现企业 整体及各项工作的智能化,确保实现 “长客制造”向“长客智造”的转型 升级。 2. 组织与流程变革 中车长客股份公司依据“目标 - 主流程 - 系统”的承接关系,按照瞄 准目标定位、理顺业务流程、明确节 点功能、明晰输入输出、设定组织机 构、提升基础与管理的六步法则,推 进公司管理的体系化、流程化进程。 实施研发、工艺、经营、业务等多个 系统的改革,通过这些改革,使公司 组织架构更合理,流程更顺畅,机制 更灵活。用“卓越业务流程”的理 念和方法推动对企业流程的再造及固 化,对各系统的接口关系、信息流、 实物流、资金流的运转模式进行梳理 和优化,确保管理与信息化的深度融 合,实现管理可视化和运营体系的智 能化。 3. 明确整体架构 为解决公司原有信息系统暴露 出业务数据分散、系统之间缺乏集成 等问题。中车长客坚持按系统建设规 划改造经营管理平台(ERP) ,从源 头上解决现存问题,杜绝新的信息孤 岛产生,实现经营管理平台由分散向 集中的阶段性跨越。在平台建设过程 中,紧紧抓住各业务领域的特点,实 现系统与业务的紧密结合。以建立健 全业务管控体系为核心,加强对企业 资源的有效控制, 提升业务运行效率。 面向产品全生命周期的智能化改造 从数字化运营、数字化研发、数字化生产及数字化服务等方面,持续打造 企业新型能力。 Management Innovation 管理创新 68 2019年第六期 69 2019年第六期 中车长春轨道客车股份有限公司调试工罗昭强在对高速列车驾驶室内的设备进行 调试,其创造的“高速列车整车调试环境模拟技术及应用”荣获“国家科学技术 进步奖”二等奖 一是促进以业务流程为导向的跨部门 协同工作和信息共享 ; 二是促进各类 资源的优化配置和生产成本的精准核 算 ; 三是实现不同业务环节之间、业 务和财务之间的紧密集成,大幅提高 工作质量和效率; 四是强化过程控制, 全面规范业务管理 ; 五是 ERP 系统 与研发工艺、生产制造执行、质量管 理、运维管理等系统的紧密集成,实 现业务数据的共享和一致,极大地提 高经营管理效率。 通过公司经营管理平台的改造, 满足统一市场营销、统一技术研发、 统一采购物流“三统一”的企业运营 模式要求,大幅提高公司的管理效率 和管理水平,加强市场应变能力和响 应速度。 二 、着力推进产品协同研发和虚 拟仿真 1. 建立以产品全生命周期数据为 核心的企业级BOM管理体系 针对多种设计工具与平台并存造 成数据不集中的问题,中车长客搭建 了基于 CREOPLM 的产品协同研发 平台,对公司原有的 AUTOCAD、UG、 SolidWorks、CATIA-VPM、ProE -Intralink 等多设计工具与多数据管理平台进行 了整合,解决了多种设计工具无法进 行数据交换的问题,实现了数据联 通。基于此平台开展了全三维的产品 设计、产品仿真、虚拟验证,提高了 产品研发、制造效率和质量。 通过 PLM 与 CREO、 Partsolution、 SAP 等系统的集成,构建了以产品全 寿命周期数据为核心的企业级 BOM 管理体系,打通研发、工艺、制造、 检修、运维、售后等各环节的产品数 据信息流,实现产品数据的共享,保 证产品数据的一致性与准确性。同 时,通过产品平台和模块化设计平台 的搭建,实现快速设计、快速制造, 形成快速定制满足市场多样化需求的 能力, 全面支撑动车组、 城铁、 地铁、 普通客车的产品研发与制造。 2. 搭建涵盖产品研发多专业的虚 拟仿真平台 为提升设计可靠性、可用性、可 维护性、安全性,降低全生命周期产 品维护成本,近年来,中车长客大力 推广产品研发过程智能化仿真分析技 术,目前仿真分析技术基本涵盖轨道 车辆各个领域,具备了强度、疲劳、 动力学、碰撞、声学等 12 个领域的 智能化虚拟验证能力。中车长客搭 建了统一的 SDM 协同仿真平台,与 PLM 和 TDM 系统建立仿真与设计、 试验间数据交互,实现了基于多学科 耦合分析的仿真分析与设计、试验等 各领域间的协同。利用高度集成化的 流程引擎,快速搭建仿真流程,实现 仿真过程的可视化。 3. 搭建产品制造过程仿真平台 为实现生产过程对工艺环境(包 括设备、工装、工具)的仿真,中 车长客面向高铁平台积极开展了制造 过程智能仿真的探索与应用,实现了 对铝合金车体大部件全加工过程的仿 真,通过对 VeriCUT 软件系统的应用 和开发,实现了大型焊接部件的测量 过程与加工过程的现场仿真,大幅提 高铝合金机加的首车加工效率和准确 率。 通过开展达索 Delmia 软件的应用, 实现了对高铁转向架平台产品复杂装 配过程的车间级智能装配仿真,广泛 开展了人机分析以及装配可视性、可 达性的仿真分析,实现了高端产品装 配过程的全面优化。 4. 建立全球协同设计网络平台 中车长客股份公司在 CREOPLM 设计平台基础上,基于企业级服务总 线搭建统一的体系架构,通过采取搭 建主副站点服务器与专线拉通相结合 集中部署的方式,构建了以长春为中 图片来源视觉中国 Management Innovation 管理创新 70 2019年第六期 71 2019年第六期 心,以北京、上海、重庆,以及美 国、澳大利亚为分支的全球协同设计 网络,实现了“三国六地”间跨专 业、跨区域的全球协同研发。基于全 球协同设计网络各系统数据的互联互 通,统筹规划和管理 IT 资源,使协 同研发平台体系建设始终贯彻统一的 规划、 思路和步骤, 有效支撑集团化、 全球化业务拓展。 三、生产过程智能化改造 1. 建立上下贯通、一体化的生产 管理体系 为了适应产品品种多,批量小, 产品结构复杂, 物料种类及数量众多, 工艺覆盖加工、焊接、探伤、装配、 调试等多专业的特点,中车长客结合 节拍化工位制流水生产线的精益生产 理念,以 ERP 系统和 MES 系统为载 体,通过流程梳理和再造,依托工作 中心管理体系的重新构建,推进以工 位(机台)为最小工作单元的基础管 理和作业管理标准化工作,开展生产 管理平台的数字化改造。围绕人员、 设备、料件、技术、环境、质量、生 产、成本、安全等管理要素,打造上 下贯通、一体化的工位管理链 , 形成 支撑生产线运行的高效化工位管理体 系,实现现场管理表单化、运行目视 化、问题透明化、数据即时化 ; 形成 标准化的工位管理输入输出要求,提 高工位管理效率, 最终实现生产由 “救 火式管理”向“预防性管理”转变。 改造后的生产管理平台可实现以 下管理目标 一是生产制造过程的透 明化及信息共享。 二是实现对企业级、 部门级、车间级三级计划体系的实时 监控、联动及过程控制。三是实现生 产过程关键数据的实时采集和统计分 析。 四是生产过程质量问题快速反馈、 追踪、闭环处理以及在线统计分析。 五是实现生产现场图文档电子看板, 支持现场人员快速查询图纸、工艺及 质量检测等文件。六是对生产过程关 键设备状态、运行时间进行数据采集 和监控,遵循 TPM 管理模式,对设 备点检、保养、维修、备件更换等进 行全面管理,提高关键设备的综合利 用率(OEE) 。七是实现拉动式生产 和看板管理,实现工序级物流管控。 八是实现对生产过程中的错误工艺、 遗漏动作进行监控和报警,并根据采 集的过程数据进行生产绩效分析。九 是实现能耗数据的自动采集,提高生 产成本核算的精细化程度。 2. 设备的数字化、智能化改造 为了提高生产效率,保证产品高 品质、高安全、高可靠,中车长客积 极谋划顶层设计,对生产制造平台进 行装备的智能化改造,在对既有自动 化装备进行智能升级的基础上,不断 引进具有智能化、数字化功能的重大 装备。 其中,螺栓智能拧紧系统,可以 在对螺栓施加力矩的过程中实时检测 扭矩上升曲线、经过的转角等过程参 数,保证螺栓达到预期要求的预紧, 实现了对操作过程的智能监控、数据 无线传输,有效地控制了质量风险 ; 使用精益理念和工具,按照精确到分 钟的节拍时间规划了高速动车组转向 架组装柔性流水自动线,采用人不动 料动的方式进行组装,利用 AGV 自 动输送,按照节拍时间配送物料,可 实现多种动车组转向架同时并线生 产 ; 采用轮对智能检测设备,对轮对 加工、 组装精度进行自动测量和记录, 及时纠正偏差,实现了无接触式高精 度检测和档案数据系统存储。 四、供应、物流的数字化改造 1. 推进供应链管理数据的协同集成 一是规范主数据管理。物料主数 据按大、中、小类进行分类管理,大 类6类,中类332类,小类 1531类。 供应商主数据按生产商、代理商、经 销商等进行分类管理,实现供应商资 质与物料分类对接管理。 二是规范供应商基础数据管理。 供应商信息管理扩展为供应商联系 人、供应商资质、供应商基本信息、 供应商生产设备、供应商专利许可管 理、供应商授权人管理等,实现供应 商基础信息检索和管控。 三是规范物料需求及交付计划管 理。通过 ERP 系统触发物料需求计 划,供应商通过 SRM 系统接收配送 指令,并将 SRM 系统的送货信息同 步到 ERP 系统,审核后形成到货通 知单,进入库房清单入账,并将物资 入库信息回传至 SRM 系统,供应商 同步接收物资入库信息,减少冗余环 节,提高工作效率 20 以上。 四是规范资金结算数据管理。通 过 ERP 系统每周自动创建对账单, 发布到 SRM 系统,供应商依据对账 单开具网上发票,审核通过后自动回 传至 ERP 系统生成发票预制凭证 , 取 代人工预制发票, 提高效率 40 以上。 五是规范技术配置变更数据管 理。通过 ERP 系统自动分解技术变 更信息,将技术变更信息发布至 SRM 系统, 供应商在线签收、 落实和执行, 提高执行效率 50。 Management Innovation 管理创新 70 2019年第六期 71 2019年第六期 六是规范采购质量数据管理。通 过 ERP 系统自动触发已创建的质量 不符合通知发布至 SRM 系统,供应 商接收后回复整改措施,并进行质量 问题处理过程跟踪,直至关闭。 七是规范采购寻源过程数据管 理。采购寻源过程全部在线上完成, 流程规范,可随时监控审查,通过 SRM 系统完成寻源记录、统计、比 价等工作,分析价格变动趋势,掌控 采购价格动态,自动形成价格报表, 构建物资采购价格体系数据库。 2.基于数据实时采集的厂内物流 数字化改造 中车长客通过实施基于数据实时 采集技术的智能物流改造,将智能物 流打造成了企业降本增效的“第三利 润源” 。 一是研究和应用先进物流技术和 作业手段,构建基于数据实时采集技 术、一体化储运工装应用、库房存储 工艺布局科学合理、节拍化及准时化 配送的智能物流管控模式。 二是拓展、 延伸应用中心库房数据实时采集、条 码扫描技术,引入超高频 RFID 系统 并对接 SAP 系统,引领实物流高效 流转。三是应用手持终端及电子标识 在工作现场完成物料入、出库操作, 物料随机存储,并实现物料存储系统 的定位管理,实现仓储资源利用最大 化。四是通过电子标识编号、物料流 转过程与时间进行绑定,实现物料的 先进先出、批次管理。五是将数据实 时采集、条码扫描技术延伸至下游生 产车间库房,取消纸介交接,工序物 流纳入 SAP 系统,实施统一、规范 管理。 五 、基于大数据的远程运维与诊 断管理 1. 搭建数字化产品运维管理平台 中车长客股份公司以满足用户需 求为导向,以提升服务意识、服务技 术、 服务能力、 服务质量为管理核心, 以结果透明、过程可视、知识提取、 智能服务为战略目标, 以制度规范化、 流程化,流程标准化、表单化,表单 结构化、信息化,信息网络化、智能 化为发展路线,通过 8 项实施步骤建 设数字化的运维管理平台(MRO) 。 一是总体业务设计,数据表单、 管理流程、操作界面 3 个维度优化 ; 二是业务调研, 管理方法、 规则研究, 设计与其他系统的接口 ; 三是功能设 计、组织结构优化、岗位职能调整 ; 四是详细业务设计与优化, 需求分析, 原型设计 ; 五是制定功能模块规划, 进行架构设计,确定总体方案、技术 路径 ; 六是技术资料结构化,报表报 告结构化、关联化 ; 七是制定故障模 式、构型管理体系标准,进行数据结 构设计和编码设计 ; 八是试用培训, 调整优化。 2. 搭建动车组故障预测与健康智 能管理平台 为了解决动车组故障数据获取不 及时、故障处理成本高等问题,中车 长客股份公司经过充分调研分析,结 合公司业务,建立了动车组故障预测 与健康智能管理平台。 通过该平台,车辆能够接收车载 数据进行自动预警,提高预警效率和 准确性。通过平台进行专家远程会诊 和应急指挥,降低故障对运营秩序的 影响, 及时准确下发故障与维修建议, 服务站提前安排人员, 准备技术文件、 工具和料件,保证动车组故障得到及 时维修,缩短辅助作业时间,形成结 构化故障字典、典型故障案例、作业 指导书等技术文件。通过科学编码对 技术文件建立索引,技术人员可在移 动终端进行快速查询,提升技术诊断 的准确性 , 提高检修质量和检修效率。 将流程化的作业步骤、 信息传递节点、 信息过程时效性、结构化表单固化到 信息平台中,形成标准的工作流,并 借助虚拟的服务调度进行信息传递、 闭环监管,提高流程执行过程的透明 度和管理者的决策效率。 通过数据积累,逐步建立故障现 象、故障原因、维修手段之间的统计 逻辑,形成专家知识库,为同类故障 诊断、维修提供智能支持,报工结果 自动关联动车组履历、物流返修等业 务。 通过扫码技术快速查询物料信息、 变更物料状态,实现部件运用、维修 的全程跟踪与过程质量管理,实现以 工作流形式开展业务运作,保证信息 数据积累。在记录业务执行过程、提 高工作效率的同时,也提高了信息的 准确性、及时性、闭环率。通过统计 逻辑驱动专家逻辑,更好地指导管理 和技术服务,实现高度集成化、自动 化、智能化的运维模式,业务覆盖率 达到 100,能够全方位地保障公司 动车组产品的运用安全。■ 本文系第24届全国企业管理现代化创新成果

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