榮豪 袁博

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

0.引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進信息技術(shù)的騰飛，促進了融合信息技術(shù)的新一輪工業(yè)革命的興起，制造業(yè)的發(fā)展順應(yīng)時代的大潮，深度融合新一代信息和通信技術(shù)，結(jié)合先進制造技術(shù)，在時間、產(chǎn)品、邏輯三重維度上展開了涵蓋制造過程的全產(chǎn)品譜系、全生命周期以及全制造環(huán)節(jié)的深度優(yōu)化，以期實現(xiàn)對市場的快速響應(yīng)和產(chǎn)品規(guī)模化定制的目標，以此誕生了新一代的智能制造技術(shù)。智能制造涉及兩大主體：（1）硬件，即實施智能制造的基礎(chǔ)和框架，其重點在于數(shù)字化智能化生產(chǎn)系統(tǒng)的搭建，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)。（2）智能生產(chǎn)模式的構(gòu)建，包括整個企業(yè)的生產(chǎn)組織、物流配送、設(shè)備維保、質(zhì)量管控等方面的實施和應(yīng)用。

作為一種全新的生產(chǎn)模式，智能制造將人機關(guān)系重新定義為人機協(xié)同模式，將制造行為的主體從人轉(zhuǎn)化為自動化的設(shè)備。同時為了匹配精益、敏捷和柔性的要求，制造管理模式需要從設(shè)計、規(guī)劃、采購、生產(chǎn)、物流、售后等全過程的管理模式上進行精細化和系統(tǒng)化的同步提升。本文將針對中車青島四方機車車輛股份有限公司（以下簡稱四方股份公司）在智能制造深化改造過程中生產(chǎn)管理模式的轉(zhuǎn)變展開分析，探索智能制造生產(chǎn)管理的新模式。

1.生產(chǎn)管理模式的分析和探討

軌道交通裝備企業(yè)通過智能裝備、數(shù)字化系統(tǒng)開發(fā)和集成應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織、作業(yè)執(zhí)行、質(zhì)量管控、物流控制的制造方式，生產(chǎn)過程大量采用機器識別和系統(tǒng)判定、控制技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)換人，以人為主體的制造模式變革為以系統(tǒng)控制為主體的制造模式。以四方股份公司為例，通過搭平臺、建產(chǎn)線、通數(shù)據(jù)的方式進一步探索數(shù)據(jù)驅(qū)動型企業(yè)建設(shè)。下文從現(xiàn)場生產(chǎn)管理、產(chǎn)品質(zhì)量管控、人員薪酬激勵、設(shè)備維護保養(yǎng)等4個方面對轉(zhuǎn)向架智能工廠生產(chǎn)管理模式的變化和調(diào)整進行分析和探討。

1.1 現(xiàn)場生產(chǎn)管理

四方股份公司建成了MES車間運行數(shù)字化制造平臺，打通了數(shù)字化設(shè)計與數(shù)字化制造信息鏈路，建立了從工藝設(shè)計、產(chǎn)品制造到過程檢驗的閉環(huán)數(shù)字反饋體系，實現(xiàn)了車間作業(yè)管理數(shù)字化、標準化、流程化。在應(yīng)用MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，并和其他系統(tǒng)的連接和協(xié)同貫通之后，于現(xiàn)場生產(chǎn)管理上產(chǎn)生的主要提升有：

（1）通過讀取生產(chǎn)計劃、采購計劃和其他的現(xiàn)實計劃的相關(guān)約束，結(jié)合企業(yè)資源計劃ERP系統(tǒng)，利用MES系統(tǒng)中的自動排產(chǎn)功能模塊，實現(xiàn)了連接項目管理、采購、物流到現(xiàn)場的三日計劃的自動排產(chǎn)。相比于人工排產(chǎn)方式，自動排產(chǎn)具備幾個優(yōu)點：一是計算效率更高，排產(chǎn)結(jié)果更加準確合理；二是可處理的數(shù)據(jù)規(guī)模更大，可計劃的時間跨度更長；三是處理突發(fā)事件的能力更強。（2）實現(xiàn)了工單與生產(chǎn)計劃從口頭、紙面?zhèn)鬟_方式向線上自動下達模式的轉(zhuǎn)變，在各種終端設(shè)備如移動工程電腦、手持終端甚至手機等以及其他固定設(shè)備上實現(xiàn)了移動化、多平臺的實時連通。（3）通過實時傳達反饋現(xiàn)場生產(chǎn)進度和物料消耗情況，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)計劃對交付日期、物料消耗進行及時的提前預(yù)測，結(jié)合訂單需求調(diào)整規(guī)劃提前期和物料配送時間，實現(xiàn)了以最小制造單元為單位在最小時間模塊上的物料拉動，提升了生產(chǎn)柔性，使現(xiàn)場生產(chǎn)過程精準可控[1]。

為繼續(xù)貫通產(chǎn)線和業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提高作業(yè)效率，提升生產(chǎn)線整體效能，企業(yè)將利用數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)持續(xù)實施數(shù)字賦能，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中可視化和各工序的有序銜接，根據(jù)需要在當前現(xiàn)場管理的基礎(chǔ)上繼續(xù)提升：通過采集現(xiàn)場人員、設(shè)備、產(chǎn)線等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，利用工業(yè)總線和5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實時反饋至相應(yīng)的工業(yè)App中進行對照反饋，對生產(chǎn)過程進行準確的判斷、分析，進而進行及時的預(yù)警和管理。將持續(xù)優(yōu)化MES系統(tǒng)，延伸MES系統(tǒng)的管理觸角，打破MES和自動化產(chǎn)線的數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)與柔性生產(chǎn)線的深度集成，使其適應(yīng)敏捷柔性制造的管理需求。提升MES對產(chǎn)品批量、種類變化、變更量大的適應(yīng)能力，全面支撐制造執(zhí)行業(yè)務(wù)，為企業(yè)數(shù)據(jù)驅(qū)動平臺建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2 人員薪酬激勵

在制造型企業(yè)智能化升級過程中，企業(yè)作業(yè)人員的組織架構(gòu)和作業(yè)任務(wù)發(fā)生了變化，相應(yīng)的薪酬分配與激勵政策也應(yīng)隨之發(fā)生變化。

（1）組織結(jié)構(gòu)變化。四方股份公司建立了以指標為核心的產(chǎn)品全生命周期要素透明化的三級制造指揮中心。在分廠級指揮中心中，以班組為單位將制造過程中人員的工作狀態(tài)以指標的形式進行了數(shù)字化的實時展示。分管廠長和區(qū)長通過分廠級制造指揮中心直接把控各班組的工作進度和異常狀態(tài)，使得過程狀態(tài)上傳迅速，對應(yīng)指令下達快捷，實現(xiàn)了自下而上的信息透明，使得組織結(jié)構(gòu)更加扁平，作業(yè)調(diào)整更加精細化。而結(jié)合四方股份公司目前采用的以分廠為利潤中心進行的分廠工人的財務(wù)分配，利潤中心和分配主體距離縮短，進一步保障薪酬合理分配和績效精準化判定。（2）作業(yè)任務(wù)變化。隨著自動化裝備的更新和升級，作業(yè)人員的主要作業(yè)任務(wù)和崗位職責(zé)發(fā)生變化，同時作業(yè)人員數(shù)量減少，人員勞動強度大幅降低，使得部分工作崗位對作業(yè)人員素質(zhì)的要求提高。以轉(zhuǎn)向架智能工廠為例，構(gòu)架焊接生產(chǎn)線采用人機數(shù)字化交互、機器人自動焊接打磨；在加載、轉(zhuǎn)運過程中利用自動化機械手和AGV車輛接收后臺自動規(guī)劃程序?qū)崿F(xiàn)側(cè)梁、橫梁臺位和工位的自動轉(zhuǎn)運。作業(yè)人員的作業(yè)任務(wù)從人工半自動焊接轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備監(jiān)控，通過攝像監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集反饋對焊接過程進行實時監(jiān)控，從重復(fù)性勞動轉(zhuǎn)變?yōu)樾枰欢夹g(shù)專業(yè)能力的現(xiàn)場問題改善和過程質(zhì)量控制，作業(yè)人員不僅需要掌握數(shù)控技術(shù)、焊接設(shè)備操作能力以及一定的設(shè)備編程能力，同時需要熟練掌握焊接工藝和焊接技能，屬于能力和素質(zhì)要求較高的復(fù)合型技能人才。

企業(yè)人員的績效和薪酬分配通常是和企業(yè)組織架構(gòu)和人員作業(yè)任務(wù)相匹配的。當前企業(yè)內(nèi)基層員工的薪酬制度主要采用根據(jù)工種工區(qū)確定工時薪資的方式，薪酬分化不明顯，而囿于過去基層作業(yè)人員的技術(shù)力要求不高，崗位工資上下浮動不明顯，薪酬級差很小，使得員工對于未來工資的漲幅期望不高。隨著企業(yè)智能制造模式的逐步推進，技能人才比例提高、技能崗位類別增多，應(yīng)從崗位本身要求和人才職業(yè)技能進行綜合考查，制定合理的績效制度，并對薪酬激勵進行適當調(diào)整[2]。

1.3 產(chǎn)品質(zhì)量管控

四方股份公司過去的質(zhì)量檢測模式是通過人工測量尺寸、溫度等數(shù)據(jù)，生成紙面表單，采用自檢、互檢、專檢模式，實行多人質(zhì)量責(zé)任制；進行數(shù)字化改造后，通過加工、裝配、探傷、試驗等工序多臺檢測設(shè)備聯(lián)網(wǎng)集成，構(gòu)建了SCADA數(shù)據(jù)采集平臺，結(jié)合RFID識別錄入在制品型號，在線采集檢測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動研判，自動上傳QMS系統(tǒng)，自動形成產(chǎn)品質(zhì)量履歷。質(zhì)量數(shù)據(jù)收集至后臺，利用可視化技術(shù)進行關(guān)鍵數(shù)據(jù)圖表化展示和趨勢分析，便于對質(zhì)量趨勢進行及時的修正和客觀的評價。此外，系統(tǒng)通過對質(zhì)量歷史大數(shù)據(jù)、質(zhì)量表單、產(chǎn)品質(zhì)量履歷等進行記錄和管理，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯。

現(xiàn)有的質(zhì)量分析和維護模式，主要是事后檢測模式，通過人工比對質(zhì)量標準對已有的加工條件和產(chǎn)品進行調(diào)整和補償，但質(zhì)量數(shù)據(jù)往往僅局限于本工位，容易形成信息“孤島”；并且質(zhì)量數(shù)據(jù)生成后對人員依賴性較強，復(fù)雜數(shù)據(jù)仍未實現(xiàn)自動判斷。在持續(xù)推進智能化信息化改造過程中，企業(yè)將基于現(xiàn)有基礎(chǔ)提升質(zhì)量管控能力，預(yù)期實現(xiàn)系統(tǒng)自動分析工序能力指數(shù)CPK，通過閾值設(shè)置，系統(tǒng)自動預(yù)警指導(dǎo)技術(shù)人員執(zhí)行工藝改進；利用各類工業(yè)傳感器、自動測量設(shè)備，將設(shè)備的加工狀態(tài)和關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)實時傳遞到后臺系統(tǒng)；通過設(shè)備和后臺系統(tǒng)對過程質(zhì)量進行監(jiān)控，可以對系統(tǒng)誤差進行及時的修正，最終實現(xiàn)預(yù)測性的質(zhì)量維護。

1.4 設(shè)備維護保養(yǎng)

在數(shù)字化智能工廠中，大量工作以自動化設(shè)備代替人的重復(fù)性勞動，設(shè)備在整個制造環(huán)節(jié)的比重也越來越高。總體來看，設(shè)備維保經(jīng)歷了從事后維修，到定期預(yù)防性維修，逐漸到構(gòu)建數(shù)據(jù)預(yù)測模型維修的演化，而伴隨著信息通信技術(shù)的深入發(fā)展，通過對設(shè)備主控電流、加工參數(shù)等的監(jiān)控，設(shè)備健康變得相對透明可控。

四方股份公司利用設(shè)備管理系統(tǒng)對制造設(shè)備的健康狀態(tài)進行了平臺的管理，并對關(guān)鍵設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)化升級，在原有定期性預(yù)防維護策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合自動采集和手動錄入的設(shè)備數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全生產(chǎn)邊界內(nèi)的設(shè)備管控。當前難點在于設(shè)備種類駁雜，部分設(shè)備相對落后，設(shè)備關(guān)鍵健康參數(shù)采集困難，實現(xiàn)智能化預(yù)測性維保的難度較高。

在企業(yè)的智能化改造過程中，設(shè)備健康檢查和維護策略需要因設(shè)備而異、因條件而異，需要同時計算設(shè)備停機損失和預(yù)防停機成本以及維修成本，針對不同設(shè)備采取相應(yīng)策略，提高設(shè)備資產(chǎn)應(yīng)用水平，實現(xiàn)維修成本精細化核算，根據(jù)具體需求和現(xiàn)實條件以及需要達成的目標確定維保策略。

（1）針對停機損失大、維修成本高的關(guān)鍵設(shè)備，例如各類數(shù)控加工中心、機械手、自動焊接裝備等，通過各種傳感器將設(shè)備的各個關(guān)鍵參數(shù)如電流、溫度等進行實時監(jiān)控，采用高清視頻采集、5G傳輸?shù)认冗M通信技術(shù)，結(jié)合MES系統(tǒng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)反饋至管理系統(tǒng)中，并通過圖像識別、數(shù)據(jù)分析、邊緣計算等方法對設(shè)備健康進行分析，建立設(shè)備健康數(shù)據(jù)模型，針對當前設(shè)備狀態(tài)進行預(yù)測判斷，并采取可用措施。（2）對于停機損失較大、停機故障頻率較低的重要設(shè)備，例如天車等，增加關(guān)鍵部件數(shù)據(jù)傳感器，定期對健康參數(shù)進行采集分析，建立設(shè)備健康數(shù)據(jù)模型進行預(yù)測，結(jié)合定期項點檢查維護的方式，將設(shè)備的故障停機概率降至最低。（3）對于停機損失小、故障修復(fù)時間和成本較少的一般設(shè)備，例如各類電焊機等，采取定期項點檢查維護加獨立數(shù)據(jù)模型管理的方式，并制定快速修復(fù)策略，降低設(shè)備不可修復(fù)性損壞的概率。

四方股份公司利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化集成平臺等手段，將總體設(shè)備維保方向逐步提升到精細化設(shè)備健康數(shù)據(jù)采集、精準化大數(shù)據(jù)分析及預(yù)測、集成化平臺管理的智能維保策略上來，進而減少停機損失，降低維護成本，實現(xiàn)效益效率最優(yōu)。

2.總結(jié)

通過分析企業(yè)自身的特點和現(xiàn)狀尋找自身的發(fā)展需求和改革痛點，四方股份公司根據(jù)實際生產(chǎn)需求，在保證硬件和技術(shù)智能化數(shù)字化的同時，提升生產(chǎn)組織方式，去除冗余工作，形成現(xiàn)場和上游的雙向反饋，提高工作效率。結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)打造基于現(xiàn)場的信息化柔性化系統(tǒng)，提高物料管理、進度管理和異常管理水平。調(diào)整人員管理組織形式，優(yōu)化人員配置，改善人員激勵政策，結(jié)合現(xiàn)有機制激發(fā)員工動力，保證制度上的先進性。跟進質(zhì)量管控模式，分析過程質(zhì)量并進行預(yù)測調(diào)整，同時形成產(chǎn)品全生命周期的質(zhì)量追溯，將產(chǎn)品質(zhì)量涵蓋的時間和空間范圍進一步擴大。對設(shè)備健康進行精細化平臺化管控，抓取關(guān)鍵數(shù)據(jù)，改進設(shè)備維保策略，減少設(shè)備停機損失。與傳統(tǒng)制造模式相比，智能制造在宏觀上進行了拓展，即注重產(chǎn)品全生命周期和全生產(chǎn)要素的管控，包括設(shè)備維保、供應(yīng)商管理、售后管理等；在微觀上進行了拓深，即更加注重過程管控，包括過程質(zhì)量、加工節(jié)拍、人員狀態(tài)等生產(chǎn)過程中的要素狀態(tài)。制造企業(yè)通過利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能算法等手段和精益管理、價值流等方法，高效精準地提升本身的質(zhì)量、效益和核心競爭力。傳統(tǒng)制造模式與智能制造模式對比如表1所示。

表1 傳統(tǒng)制造模式與智能制造模式對比

可以預(yù)見的是，新型的智能制造模式在未來將大有可為。面對信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速進步，越來越多的新技術(shù)將進入制造領(lǐng)域，對制造企業(yè)既是機遇，也是挑戰(zhàn)。