狄 飛， 李晶瑩， 吳進(jìn)軍， 王 營， 文 武

（1.中國機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司， 北京 100044； 2.中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心， 北京 100044）

0 引言

隨著軌道客車裝備產(chǎn)品制造過程復(fù)雜度的提高，離散且少數(shù)企業(yè)沒有一定能力去完成新產(chǎn)品開發(fā)、制造、運(yùn)維帶來的知識、技能和裝備需求。這促使制造企業(yè)逐步改變傳統(tǒng)的制造模式，建立一種以市場為導(dǎo)向，滿足個(gè)性化需求制造，融入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式，以提高制造企業(yè)對動(dòng)態(tài)多變的制造業(yè)市場需求做出快速應(yīng)變的能力。一方面，完整的軌道客車裝備產(chǎn)業(yè)鏈上有產(chǎn)品流、信息服務(wù)流、資金流等資源流， 而信息服務(wù)流發(fā)揮著最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵的載體作用。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同將信息服務(wù)流與制造過程緊密結(jié)合，利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)能夠精準(zhǔn)全面的追蹤和分析顧客需求，基于這些信息服務(wù)構(gòu)建需求分析模型，形成軌道客車裝備整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造解決方案， 使服務(wù)設(shè)計(jì)理念不斷優(yōu)化，解決服務(wù)信息孤島、服務(wù)需求等問題實(shí)現(xiàn)離散制造企業(yè)制造資源協(xié)同化， 共同提升軌道客車制造服務(wù)能力。

1 軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)需求

軌道客車裝備包括鐵路客運(yùn)與城市軌道客車運(yùn)輸所需各類裝備，是軌道交通裝備的重要組成部分，屬于高端裝備制造業(yè)之一。 根據(jù)表1 中《都市快軌交通》前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理世界各大洲城市軌道交通運(yùn)營里程的數(shù)據(jù)顯示，亞歐軌道交通行業(yè)相較其他各洲發(fā)展前景最好。 對于國內(nèi)軌道交通發(fā)展情況來看， 據(jù)德國SCI Verkehr 公布的市場份額情況來看， 至2020 年中國中車在全球軌道交通裝備行業(yè)占比已超過全球一半份額，處于行業(yè)主導(dǎo)地位。 面對軌道客車行業(yè)，具有發(fā)展需求量大、高能耗等特點(diǎn)，在提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)要減少生產(chǎn)和消費(fèi)過程中的資源消耗與污染排放，逐步由資源消耗大、污染排放多的粗放制造向綠色制造轉(zhuǎn)變，由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變，大力推動(dòng)具有軌道客車裝備制造特色的服務(wù)業(yè)的發(fā)展，使其形成制造企業(yè)動(dòng)態(tài)服務(wù)流模式。

表1 截止2020 年底世界各大洲城市軌道交通運(yùn)營里程占比情況（%）

目前，軌道客車裝備制造業(yè)市場正在由“產(chǎn)品制造導(dǎo)向”朝著“產(chǎn)品制造服務(wù)導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變。 而產(chǎn)品服務(wù)導(dǎo)向型需求意味著客戶不再僅僅滿足于從企業(yè)獲得具體產(chǎn)品， 而是傾向于獲得由產(chǎn)品和與產(chǎn)品相關(guān)的設(shè)計(jì)研發(fā)、制造、運(yùn)維、技術(shù)支持、再制造等全生命周期一系列服務(wù)組成的動(dòng)態(tài)產(chǎn)品服務(wù)流。 這就要求整條軌道客車裝備制造企業(yè)將所在產(chǎn)業(yè)鏈上下游的各種資源進(jìn)行整合和集成應(yīng)用，如圖1 所示，發(fā)展以客戶為中心的系統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)或一體化的產(chǎn)品服務(wù)解決方案。 同時(shí)軌道客車裝備產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定制化要求高、制造技術(shù)高、使用周期長等特點(diǎn)， 裝備產(chǎn)品的上述技術(shù)特征對從售前咨詢、物流運(yùn)輸、安裝試用、使用培訓(xùn)到運(yùn)營維護(hù)、報(bào)廢回收等環(huán)節(jié)涉及的服務(wù)，提出了更專業(yè)、更復(fù)雜的要求。 因此，為實(shí)現(xiàn)軌道裝備制造業(yè)的價(jià)值鏈延伸，優(yōu)先保證裝備制造企業(yè)更好更快地提升產(chǎn)品服務(wù)水平。

圖1 軌道客車裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈

軌道客車裝備的復(fù)雜程度高， 所需制造資源信息量大。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，主機(jī)廠與供應(yīng)商之間的生產(chǎn)計(jì)劃、物料信息、庫存信息、物流信息、供應(yīng)商制造資源信息等資源信息一般通過傳統(tǒng)交流方式進(jìn)行，其溝通效率低、反饋不及時(shí)、相關(guān)信息數(shù)據(jù)可溯源性差。導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈資源管理效率低、可控性差，直接影響主機(jī)廠的資源調(diào)度和生產(chǎn)計(jì)劃。 亟需構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的產(chǎn)業(yè)鏈資源管理模式，建立即時(shí)的信息交互機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)業(yè)鏈資源的高效、透明、可溯源管理，提高產(chǎn)業(yè)鏈資源配置能力，提升產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)生產(chǎn)效率，降低裝備產(chǎn)品及零部件生產(chǎn)成本。軌道客車裝備制造過程中有幾十家乃至上百家配套供廠商為主機(jī)廠提供服務(wù)， 傳統(tǒng)的管理方式已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下復(fù)雜的業(yè)務(wù)往來關(guān)系。 同時(shí)， 多數(shù)供應(yīng)商由于其規(guī)模不大，資金不足等原因，生產(chǎn)過程信息化程度有限，尚無法滿足網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造要求。 這就需要主機(jī)廠構(gòu)建一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的供應(yīng)商管理模式， 對客戶和供應(yīng)商的詳細(xì)信息進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的共享共用，為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)提供支撐。

2 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造云服務(wù)平臺發(fā)展

為延伸和發(fā)展制造業(yè)信息化技術(shù)，李伯虎院士[1]等提出了云制造技術(shù)， 并指出服務(wù)化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。在云制造資源集成服務(wù)模式下，尹超等[3]基于Web 服務(wù)建立了外協(xié)加工資源語義描述，有效解決了異構(gòu)外協(xié)加工資源組合和互操作問題， 實(shí)現(xiàn)了外協(xié)加工資源的快速共享和高效利用。 在實(shí)現(xiàn)服務(wù)化平臺過程中，需要進(jìn)一步提升制造資源共享度，為此程思遙[4]建立了云制造環(huán)境下的資源模型和服務(wù)模型，并提出了云制造資源服務(wù)管理體系結(jié)構(gòu)和云制造服務(wù)選擇評價(jià)指標(biāo)體系，并結(jié)合應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)了為用戶提供云制造服務(wù)評價(jià)方案的功能。 張又孔[5]在項(xiàng)目制造一體化過程管理需求分析和裝備類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造一體化管理業(yè)務(wù)建模的基礎(chǔ)上構(gòu)建設(shè)計(jì)制造一體化管理平臺，能夠滿足項(xiàng)目制造生產(chǎn)模式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)計(jì)劃排產(chǎn)一體化管理。

根據(jù)2021 年第一季度數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同化企業(yè)比例為38.1%， 開展服務(wù)型制造的企業(yè)比例為28.2%，工業(yè)平臺應(yīng)用率為48.8%， 仍存在裝備制造產(chǎn)業(yè)布局分散、產(chǎn)業(yè)鏈條不完善、協(xié)同制造系統(tǒng)尚未建成等問題。 針對網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)對象、 服務(wù)技術(shù)及其他服務(wù)構(gòu)建了如圖2 所示的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)流程， 而云制造是網(wǎng)絡(luò)制造模式中的一種， 服務(wù)是在云制造的基礎(chǔ)上更加突出網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的重要性， 是一種以用戶為中心的制造服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)分布式資源的按需分配，實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)提供商之間的協(xié)作交互。

圖2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)流程

3 面向軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)

隨著軌道客車等高端裝備制造業(yè)面向數(shù)智化發(fā)展，制造服務(wù)業(yè)在裝備產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、過程、服役、運(yùn)維等全生命周期階段也發(fā)揮著越來越重要的角色， 但在此過程中依然面臨著制造企業(yè)離散、制造知識碎片化、制造資源利用率等問題，構(gòu)建其云服務(wù)平臺能夠保障全面服務(wù)于軌道客車制造產(chǎn)業(yè)鏈，有效利用制造知識支持產(chǎn)品全生命周期階段，在生命周期階段內(nèi)形成服務(wù)流，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上中下游之間協(xié)同發(fā)展，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)資源共享，滿足了不同制造業(yè)務(wù)中工作流程的定制需求，一定程度上解決了信息孤島、制造企業(yè)離散化等問題。

針對國內(nèi)軌道客車運(yùn)營及維護(hù)特點(diǎn)，崔艾嘉[6]構(gòu)建了軌道客車生命周期成本模型， 有利于幫助國內(nèi)客車制造企業(yè)傳統(tǒng)的采購決策觀念。 為完善軌道客車轉(zhuǎn)向架研發(fā)管理，王克強(qiáng)等[7]針對研發(fā)過程不規(guī)范、設(shè)計(jì)人員獲取產(chǎn)品相關(guān)信息困難等問題， 研制了一套基于B/S 架構(gòu)的軌道客車轉(zhuǎn)向架研發(fā)過程管理系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了分層結(jié)構(gòu)管理模式等。唐婷[8]針對軌道客車全壽命周期業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)提出高效可靠的數(shù)據(jù)混合存儲(chǔ)方法， 通過挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值為設(shè)計(jì)者和決策者提供數(shù)據(jù)支持實(shí)現(xiàn)了軌道客車裝備產(chǎn)品履歷管理、費(fèi)用管理、分析與統(tǒng)計(jì)以及數(shù)據(jù)遷移等功能。

對于軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)平臺技術(shù)發(fā)展情況而言，根據(jù)軌道客車裝備制造業(yè)相關(guān)企業(yè)調(diào)研分析得出，現(xiàn)有基礎(chǔ)與待提升技術(shù)對比如表2 所示。

根據(jù)表2 相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)情況， 在建設(shè)軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)平臺過程中仍然需要數(shù)據(jù)倉庫、 共性技術(shù)資源池、支撐技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的提升，具體技術(shù)內(nèi)容如圖3所示。

圖3 待提升的云服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)模型

表2 軌道客車裝備制造業(yè)相關(guān)企業(yè)調(diào)研情況對比統(tǒng)計(jì)

3.1 形成數(shù)據(jù)倉庫

目前國內(nèi)的軌道客車裝備制造業(yè)企業(yè)已積累了相當(dāng)豐富的工藝設(shè)計(jì)知識和大量的制造資源數(shù)據(jù)， 但這些工藝知識和制造資源數(shù)據(jù)并沒形成規(guī)范性體系架構(gòu)， 先進(jìn)工藝應(yīng)用程度不高，不利于企業(yè)快速查找、重用和共享，制約了我國制造業(yè)的發(fā)展速度和管理水平的提升。因此，亟需建立含有軌道客車基礎(chǔ)零部件數(shù)據(jù)庫、 基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)庫、 軌道客車標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)庫以及供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)庫，根據(jù)數(shù)據(jù)庫定義產(chǎn)品基本屬性，并對所定義的屬性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

3.2 建立共性技術(shù)資源池

對于共性技術(shù)資源池建設(shè)， 目標(biāo)就是要建立規(guī)范性的制造工藝過程知識目錄體系， 形成軌道客車裝備制造高質(zhì)量的資源知識庫， 全面提升制造能力與制造企業(yè)平臺集成度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備廠家信息數(shù)據(jù)接口統(tǒng)一，為傳輸生命周期過程信息清除阻礙。

3.3 完善支撐技術(shù)

目前制造企業(yè)已對高速動(dòng)車組等關(guān)鍵部件狀態(tài)進(jìn)行采集試點(diǎn)，能夠分析相關(guān)部件的運(yùn)行走行部指標(biāo)參數(shù)，并依據(jù)指標(biāo)參數(shù)判斷產(chǎn)品亞健康狀況。 在建設(shè)過程中可通過跨平臺、多元化的技術(shù)支撐，建立以用戶需求為中心服務(wù)信息管理平臺，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量管控體系，從而達(dá)到服務(wù)模式的創(chuàng)新。

4 基于服務(wù)流的管理信息架構(gòu)

基于云制造環(huán)境下的軌道客車裝備制造業(yè)，服務(wù)不只是針對于制造過程，還需要對軌道客車裝備產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)服務(wù)化管理。因此，提出一種基于服務(wù)流的管理信息架構(gòu)，如圖4 所示，在此過程中，服務(wù)流是面向用戶、生產(chǎn)商及合作商、供應(yīng)商三者之間進(jìn)行服務(wù)，形成一種可見性能力。

圖4 基于服務(wù)流的軌道客車裝備產(chǎn)品制造管理信息架構(gòu)

該管理信息架構(gòu)主要分為基本管理、數(shù)據(jù)管理、協(xié)同管理、制造管理和運(yùn)維管理五部分，使得信息服務(wù)流貫穿于整條軌道客車裝備產(chǎn)業(yè)鏈中， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息集成化管理模式。 一方面，信息服務(wù)流模式是面向軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)平臺的重要功能之一， 建立制造企業(yè)的服務(wù)流管理模式的目的就是要優(yōu)化企業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造信息管理系統(tǒng)各要素的組合， 基于服務(wù)流模式下使得信息系統(tǒng)各要素之間形成強(qiáng)大的協(xié)作能力，發(fā)揮企業(yè)間優(yōu)勢，保障企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 另一方面， 將服務(wù)與制造過程融為一體，在云服務(wù)平臺中實(shí)現(xiàn)人員、資源、生產(chǎn)間的智能調(diào)度。對于服務(wù)流的定量化描述方面， 還需要對具體的服務(wù)參數(shù)信息、服務(wù)時(shí)間、服務(wù)內(nèi)容等信息進(jìn)行建模，依照軌道客車裝備制造特點(diǎn)建立服務(wù)信息模型實(shí)現(xiàn)服務(wù)匹配與服務(wù)信息管理優(yōu)化。

5 結(jié)論

在制造業(yè)數(shù)智化發(fā)展進(jìn)程中， 實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的智慧軌道客車裝備制造技術(shù)是未來軌道運(yùn)輸制造業(yè)的主要任務(wù)之一。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的環(huán)境下，針對軌道客車裝備制造業(yè)服務(wù)資源與信息的離散、服務(wù)分散等問題，通過對服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)的研究， 依據(jù)軌道客車裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈相較目前已實(shí)現(xiàn)的云服務(wù)平臺技術(shù)提出了待提升的云服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)模型， 并建立了基于服務(wù)流的軌道客車裝備產(chǎn)品制造管理信息架構(gòu)，深度融合制造與服務(wù)，從而促進(jìn)軌道客車裝備制造行業(yè)朝著更具可持續(xù)制造服務(wù)特色的方向發(fā)展。但對于軌道客車裝備制造服務(wù)流的定量描述、形成評價(jià)管理體系等問題還需要進(jìn)一步研究。