近日鼎捷軟件華北交付中心總經(jīng)理齊賓出席沙丘社區(qū)《沙丘大會》制造業(yè)專場，結合智奇鐵路智造實踐為鐵路行業(yè)企業(yè)帶來方法借鑒。

摘要

智奇鐵路成立于2007年，是專業(yè)從事高鐵輪對加工、組裝及檢修的高新技術企業(yè)。在鼎捷軟件的助力下，智奇鐵路在智能制造方面積極探索和實踐，高鐵輪對智能制造項目幫助智奇鐵路實現(xiàn)新造輪對工廠全面數(shù)字化運營，制造單位生產(chǎn)效率提升15%、產(chǎn)品制造不合格率下降10%、生產(chǎn)制造周期時間縮短15%。本案例旨在為鐵路行業(yè)的智能制造提供經(jīng)驗借鑒。

關鍵發(fā)現(xiàn)

? 智奇鐵路的產(chǎn)品種類多樣，物料的狀態(tài)、位置等大量依賴人工進行區(qū)分，肉眼識別困難。通過將RFID標簽應用于產(chǎn)品定位識別，并在使用過程中對RFID標簽的形態(tài)進行各種轉化，例如腕帶式RFID、油堵RFID標簽等，對現(xiàn)有人工作業(yè)模式進行升級，可以實現(xiàn)自動區(qū)分與識別并進行提效；

? 對于只能人工安裝的環(huán)節(jié)，可以引入AI視覺方案，將工人現(xiàn)場的作業(yè)姿態(tài)和工藝規(guī)程植入到AI視覺識別中，通過上方攝像頭實時識別與監(jiān)控工人的操作流程，對錯誤環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)預警，使加工作業(yè)環(huán)節(jié)更加可靠。

分析師建議

? 智能制造的根本目的是利用先進技術和智能裝備提高企業(yè)的制造水平，先進技術和智能裝備的引入需要與企業(yè)發(fā)展的實施條件和路徑相匹配。例如，對于當前仍需人工操作的環(huán)節(jié)，智能制造不代表“機器換人”，而是可以通過數(shù)字化技術和手段輔助人工，對人工操作流程進行指導和監(jiān)控預警；

? 系統(tǒng)性的規(guī)劃設計是智能工廠的建設前提，通過頂層架構設計實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部所有縱深流程的打通與整合、外部上下游供應鏈的協(xié)同與整合。通過多個管理系統(tǒng)的無縫集成，實現(xiàn)業(yè)務與財務一體化、供應與生產(chǎn)一體化、業(yè)務與決策一體化、生產(chǎn)執(zhí)行與過程控制實時化，避免自動化孤島和信息化孤島。

01

案例企業(yè)

智奇鐵路成立于2007年，由中外合資創(chuàng)建，是一家具備車輪、車軸、輪對等產(chǎn)品的設計、加工、組裝、實驗和檢修能力的高新技術企業(yè)，主要為高鐵列車、動車組列車、城軌車輛以及其它鐵路車輛研發(fā)、生產(chǎn)和檢修輪對、輪軸等零部件及其關聯(lián)件（包括軸承組裝、制動盤組裝）。

隨著鐵路建設趨于飽和，新購列車需求下降，對車輪、輪對的需求同時也下降，于是智奇鐵路將業(yè)務延伸到檢修市場。目前，智奇鐵路駐外人員接近80人，設有15個售后服務點，覆蓋全國各個動車運用段，并和全國7大檢修基地進行合作檢修。

02

業(yè)務挑戰(zhàn)

近年來，智奇鐵路面臨著“內(nèi)憂外患”帶來的多重挑戰(zhàn)：

? 內(nèi)部：產(chǎn)能與訂單的需求不匹配，生產(chǎn)、檢修等車間執(zhí)行環(huán)節(jié)不夠先進，業(yè)務缺乏深度數(shù)據(jù)挖掘和分析；

? 外部：國家大力推動智能制造，鐵路行業(yè)紛紛開展信息化、智能化建設，競爭對手也不例外。

因此，智奇鐵路在鼎捷軟件的支持下，在智能制造方面積極進行探索和實踐，大幅提升了公司的效率，并對鐵路行業(yè)的智能化升級改造具有示范效應。

在開始智能制造建設項目之前，鼎捷軟件為智奇鐵路的自動化、信息化進行了全方位診斷，由此規(guī)劃建設目標與發(fā)展路徑，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)設備網(wǎng)絡化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無紙化、生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)現(xiàn)場少人化、生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化。

基于數(shù)字工廠的建設目標，智奇鐵路的智能制造進程分為三個階段進行：

第一階段（2009-2011）：圍繞基礎實施，包括ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、HR系統(tǒng)、生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)、全盤預算管理、BI等，滿足企業(yè)日常管理需求；

第二階段（2012-2016）：隨著兩化融合的推進，這一階段重點在于集團化升級，加強內(nèi)控、產(chǎn)研與制造協(xié)同、實驗室管理、工裝量具管理，并且建設企業(yè)自身KPI運營指標體系；

第三階段（2017-2022）：隨著國家智能制造戰(zhàn)略出臺，智奇鐵路邁向智能制造建設階段，圍繞著工廠智能化，展開一系列建設，包括自動化改造、車間MES系統(tǒng)建設、MDC數(shù)據(jù)集采以及各種智能化的應用。

03

解決方案

圍繞建設目標，智奇鐵路高鐵輪對智能制造項目的建設重點包括：智能加工中心與數(shù)字孿生車間、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、智能物流與倉儲系統(tǒng)、拓展信息系統(tǒng)、信息系統(tǒng)集成、工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與深度應用。

基于鼎捷軟件提供的端到端智能制造解決方案，智奇鐵路實現(xiàn)內(nèi)部縱深流程的打通與整合、外部上下游供應鏈的協(xié)同與整合。通過多個管理系統(tǒng)的無縫集成，實現(xiàn)業(yè)務與財務一體化、供應與生產(chǎn)一體化、業(yè)務與決策一體化、生產(chǎn)執(zhí)行與過程控制實時化，實現(xiàn)企業(yè)管理全面數(shù)字化、智能化的愿景和目標。

數(shù)字工廠總體架構如下：

基礎層實現(xiàn)IT運維的內(nèi)外網(wǎng)打通，通過安全認證保障網(wǎng)絡安全，同時對數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全進行基礎性建設，并實現(xiàn)場內(nèi)各機臺之間、各智能化設備之間網(wǎng)絡的打通；

在業(yè)務流程之上，基于內(nèi)外網(wǎng)基礎，通過OA實現(xiàn)各個業(yè)務流程的銜接；

在執(zhí)行層上，一方面建設制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），包括車間DNC、MDC、SPC等機聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和生產(chǎn)核心數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)實時動態(tài)的感知，做好過程預警和過程控制，使每一個工藝環(huán)節(jié)的不合格因素在生產(chǎn)過程中得到有效控制，保證產(chǎn)品最終流出工廠時安全可靠；另一方面，在產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)（PLM）上，融入CAD、CAM、CAE等數(shù)字化制造軟件，充分進行系統(tǒng)打通，保證各機臺執(zhí)行正確的加工程序，保障產(chǎn)品質量；

業(yè)務運營層以ERP作為核心數(shù)據(jù)基底，打通采購、倉儲管理、生產(chǎn)管理、質量管理、人力資源、財務管理、客戶關系管理、電子商務等業(yè)務全流程；

最終高層管理者通過BI系統(tǒng)實現(xiàn)平衡計分卡的可視化，自動計算各個部門的績效并召開績效檢核會議，同時將預算管理、內(nèi)控管理的部分也加入到?jīng)Q策平臺中，使得企業(yè)經(jīng)營全部出自于一套數(shù)據(jù)，避免管理扯皮現(xiàn)象的出現(xiàn)。

在項目中，智奇鐵路創(chuàng)新實現(xiàn)三大技術應用：

創(chuàng)新點一：物聯(lián)網(wǎng)技術在機械加工現(xiàn)場的自動感知創(chuàng)新應用

通過精益診斷，智奇鐵路的原材料、半成品、成品流轉過程存在較大可提升空間，但現(xiàn)有的產(chǎn)品如輪對、輪軸、輪盤、齒輪箱種類多樣，物料的狀態(tài)、位置大量依賴人工進行區(qū)分，肉眼識別困難，如何將現(xiàn)有的人工作業(yè)模式通過自動感知等技術手段升級，實現(xiàn)自動區(qū)分與識別并進行提效，是智能制造轉型過程中的創(chuàng)新技術難點。

對此，智奇鐵路將RFID標簽應用于產(chǎn)品定位識別，并在使用過程中對RFID標簽的形態(tài)進行各種轉化，例如腕帶式RFID、油堵RFID標簽等。RFID標簽具體的應用場景如下：

場景一：物流運輸

通過RFID標簽實現(xiàn)從原料入場到綁定備料到加工過程的自動感知識別。

輪對毛坯入場開始，就對產(chǎn)品賦予RFID標簽，每個輪對以及運輸輪對的托盤都有唯一標識。

在原料包裝過程中，叉車裝有兩個感應器，向下感應埋在地下的儲位信息，向前感應產(chǎn)品標簽信息。當車間需要使用毛坯時，車間產(chǎn)線的生產(chǎn)需求會推送至叉車的任務看板上，引導叉車到指定的庫位路徑取毛坯，在取毛坯的過程中，感應信息會及時在叉車感應屏上通過MES呈現(xiàn)，及時預判并發(fā)出聲音警示。

運輸至產(chǎn)線前在倉儲備料區(qū)進行轉化工作，將毛坯放到專用器具上，每個容器配有RFID標簽，將每一片毛坯與工裝進行再次綁定，當輪對進入加工中心后，自動上料裝置可以自動感知輪對的位置，為數(shù)字孿生感知的動態(tài)驅動提供源數(shù)據(jù)，也為加工中心的程序調(diào)用提供產(chǎn)品識別。

場景二：工藝流轉

利用射頻識別技術解決檢修及運用中輪對的快速識別，并通過與其他系統(tǒng)集成，快速建立大部件檢修與運用技術檔案，并通過信息系統(tǒng)反向數(shù)據(jù)關聯(lián)查詢，驗證系統(tǒng)信息的準確性。

針對不同的場景使用不同的標簽類型，例如通過地埋標簽識別庫房庫位、加工儲位等，檢修出廠時賦予油堵、支撐后續(xù)對輪對的全生命周期管理。

場景三：高鐵輪對檢修

油堵標簽跟著輪對出廠，列車運行過程中通過唯一標識進行識別，可以快速調(diào)取大部件檢修與運用技術檔案，實現(xiàn)輪對在路局整個生命周期中的閉環(huán)管理。

創(chuàng)新點二：AI視覺技術應用于人工作業(yè)規(guī)范預警系統(tǒng)

軌道交通的零部件屬于高精尖的產(chǎn)品，而輪對屬于核心關鍵部件，只有過硬的產(chǎn)品品質，才能保障列車的安全行駛。

輪裝剎車盤在安裝環(huán)節(jié)對平整度的要求非常高，且有些環(huán)節(jié)只能通過人工安裝，螺栓的緊固順序和扭矩要求非常嚴格，為避免人工作業(yè)失誤，智奇鐵路引入AI視覺方案，進行監(jiān)控和預警，實現(xiàn)加工可靠性保障。

通過將工人現(xiàn)場的作業(yè)姿態(tài)和工藝規(guī)程植入到AI視覺識別中，上方攝像頭可以實時識別工人的操作順序，對錯誤環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)預警，使加工作業(yè)環(huán)節(jié)更加可靠。

創(chuàng)新點三：端到端的智能工廠工業(yè)軟件整合應用

通過實現(xiàn)ERP、BPM、APS、MES、QMS、PLM、WMS、CRM、SRM、CAM、DNC、CAD、CAPP等工業(yè)軟件的互聯(lián)互通，鼎捷軟件為智奇鐵路打造全局管控的企業(yè)工業(yè)軟件體系，實現(xiàn)整個制造過程可追溯、產(chǎn)品全生命周期質量可控、信息傳遞和共享效率最優(yōu)。

場景一：打通端到端，系統(tǒng)深度集成

從供應端到客戶端的整個產(chǎn)業(yè)鏈方案如下：

通過打造數(shù)據(jù)中臺、數(shù)據(jù)總線、業(yè)務中臺以及運營管理平臺，打破信息孤島，使得20多個專業(yè)系統(tǒng)有機結合，業(yè)務流程根據(jù)流程設計在多個功能平臺間流轉，數(shù)據(jù)作為資源在各個系統(tǒng)中實時共享，使得信息在串聯(lián)和共享的過程中達到效率最優(yōu)，大幅提高流程運行質量與效率。

場景二：智能加工中心技改

過去智奇鐵路的加工中心沒有感知能力，通過加裝邊加工、邊感知、邊測量的能力，從而讓加工作業(yè)做到自動補償，有效節(jié)省人力干預，提升生產(chǎn)效率，使產(chǎn)品質量更可控。

場景三：手工檢測在線化

部分環(huán)節(jié)需要手工進行測量，通過對測量工具進行數(shù)字化升級，將過去物理識別的卡尺、千分尺更替為數(shù)字化型號，并將量具與系統(tǒng)之間打通，使得每一步檢測都能在電子操作指導書的指導下完成，操作人員每測量一步上傳一個數(shù)值時，QMS管控軟件中會有通過提示，當操作人員不按順序操作或操作不合格時，系統(tǒng)會進行阻止和警告。

場景四：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

自動測量數(shù)據(jù)部分實現(xiàn)系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的對接，自動抓取質量檢測數(shù)據(jù)，手工檢測數(shù)據(jù)和自動檢測數(shù)據(jù)集成到SPC系統(tǒng)中，動態(tài)監(jiān)控關鍵尺寸加工過程，及時發(fā)現(xiàn)異常并提供預警信息，提醒質量管理人員及操作人員采取質量預防措施，從而讓產(chǎn)品加工質量更加可靠。

場景五：企業(yè)數(shù)字孿生

端到端的系統(tǒng)建設實現(xiàn)整個工廠制造過程動態(tài)數(shù)據(jù)的實時抓取，MDC系統(tǒng)實時監(jiān)測加工中心的運載情況、機床的運行狀態(tài)，對重要參數(shù)進行監(jiān)控，自動完成工序之間的移轉，將位置定位、移轉和機臺產(chǎn)出的完工數(shù)據(jù)整合在一起，將數(shù)據(jù)傳入后端的數(shù)字孿生系統(tǒng)，實現(xiàn)動態(tài)的數(shù)據(jù)目視化呈現(xiàn)。

通過目視化呈現(xiàn)，工作人員可以快速識別不良產(chǎn)品點（紅色的位置點），驅動處置人員作為代辦事項處理，及時響應車間異常，從而做到產(chǎn)品質量更可靠。通過智能工廠集控CPS平臺，車間的班組長、計劃員及生產(chǎn)主任可以實時監(jiān)控宏觀指標和微觀指標。

04

價值與效果

從效益成果上看，智能制造項目幫助智奇鐵路實現(xiàn)新造輪對工廠全面數(shù)字化運營的目標，制造單位生產(chǎn)效率提升15%、產(chǎn)品制造不合格率下降10%、生產(chǎn)制造周期時間縮短15%。

同時，智奇鐵路高鐵輪對智能制造項目通過了國家智能制造示范基地認證，并被工信部評為2018年智能制造試點示范項目。