数字化赋能基础设施制造升级的产业经验研究

郭宝琳

摘要：智能制造作为我国新基建的主攻方向，正在驱动我国基础设施制造行业数字化和智能化升级。文章基于中车株洲电力机车有限公司高端智能制造体系的探索性案例研究，深度剖析了城际高速铁路和城际轨道交通企业的高端智能制造体系的构建与治理。本研究完善了工业数字化和智能制造相关研究，扩展有关新基建领域的高端智能制造实践经验探索研究，为中国新基建产业链中的制造企业工业数字化转型、实施智能制造及搭建智能制造体系战略提供理论依据与实践参考。

关键词：工业数字化;智能制造;工业互联网;案例研究

一、引言

2020年3月，中央政治局常务委员会提出“加快包括城际高速铁路和城市轨道交通在内的七大领域新型基础设施建设进度，并推进数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系建设”。由此可见，“新基建”将会驱动各行业数字化和智能化升级。目前，我国京津冀、珠三角、长三角等20多个城市群内要实现各种要素流动，城际铁路是不可或缺的。然而，在轨道交通企业的高端智能制造体系构建方面，已有理论研究并不能发挥指导作用。一方面，还没有研究涉及轨道交通产业高端智能制造转型升级的内容，并且智能制造体系构建相关研究对如何构建与治理也还没有统一答案。另一方面，智能制造虽是我国新基建未来的发展方向，但仍处于概念阶段，还未取得阶段性成果，学者们对该领域的研究还处于探索阶段，亟须系统地理论研究和对企业实践的系统总结与提炼。

综上所述，怎样在互联网时代实施高端智能制造，从而实现新型基础设施体系的建设，这是中国新基建体系建设面临的理论及实际问题。仍缺乏学者们对高端智能制造体系构建的理论探讨，对轨道交通产业向智能化转型的实践也关注不足。因此，本文结合智能制造与体系构建相关研究，运用探索性案例研究解答以下问题：一是我国轨道交通产业企业如何实施智能制造？二是中国轨道交通产业企业如何建设与治理高端智能制造体系？本文的研究对象为轨道交通整车制造领先企业——中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造实践，基于对中国轨道交通整车制造企业的高端智能制造体系构建过程与治理体系的探索，研究完善智能制造相关研究，扩展有关新基建领域的高端智能制造实践经验探索研究，为中国新基建产业链中的制造企业工业数字化转型、实施智能制造及搭建智能制造体系战略提供理论依据与实践参考。

二、研究设计

（一）研究方法选择

本研究对于研究方法的选择，主要基于以下两方面原因：一是我国高端装备制造企业智能制造体系构建还处于探索阶段，尚不能采用大样本实证方法进行研究。二是有关高端装备制造企业智能制造体系构建的议题已多次在大型国际会议论坛中被提及，但对高端装备制造企业智能制造体系构建的微观实施过程及文献理论研究不足，利用实证方法研究高端装备制造企业智能制造体系构建的路径存在一定的误差，其结果难以诠释高端装备制造企业智能制造体系构建的路径，因此本文选择利用单案例研究方法。

（二）研究案例选择

本文选定了典型轨道交通整车制造领先企业——中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造实践作为研究对象。中车株洲电力机车有限公司是湖南千亿轨道交通产业集群龙头企业，除此之外，其城轨交通装备智能制造体系构建的探索也取得了一些初步成效，其构建的高端智能制造体系在业界有足够的代表性和影响力，满足案例选择的典型性与理论抽样原则。另外，随着中车株洲电力机车有限公司的智能化发展越来越快，借助搜索引擎，可以对中车株洲电力机车有限公司高端装备智能制造体系构建的相关内容进行检索，并借助各网络平台、网络媒体及社交网络等获取其最新有关高端装备智能制造体系构建的相关内容。这些都符合案例研究的便利性与数据可得性原则。

（三）数据收集与整理

本研究的案例数据收集主要来自两个途径：一是中车株洲电力机车有限公司官网的信息，主要包括公司官网公布的信息、公司发展现状与发展目标等。二是其他新闻网站搜集到有关中车株洲电力机车有限公司高端智能制造体系构建的资料信息。通过以上两种渠道收集到的资料，并将其整理归类，增强数据的全面性和可靠性，从不同角度進行研究。

三、案例概况

中车株洲电力机车有限公司成立于1936年，是国内轨道交通装备制造行业的龙头企业。公司业务以电力机车、动车组、储能有轨电车等新型技术及公共交通车辆、关键零部件为主，并重点拓展专有技术机电设备等领域的产品、维护和总控服务。目前，公司总资产291亿元，在中国及海外拥有21家子公司。以《中国制造2025》发展规划为支撑，智能化发展成为“制造强国”和“交通强国”发展的核心。智能化将引领中国高端装备制造企业实现业务数字化和智能制造转型升级。在此背景下，中车株洲电力机车有限公司在机车车辆的整车制造领域不断探索智能化、数字化发展之路，助力轨道交通高端装备智能制造系统的建设。

2016年，在金蝶公司的支持下，中车株洲电力机车有限公司启动了智能制造项目。随后，中车株洲电力机车有限公司成功推出全球首条智能转向架制造生产线，与传统的人工操作方式相比，智能转向架制造生产线成功实施后大大降低了运营成本和产品开发周期，整个转向架的生产效率提高了1/3，为企业及行业探索了一套成功经验。2018年，中车株洲电力机车有限公司与多家企业共同创建国创科技，推出轨道交通装备行业首个云平台——“智轨云”。“智轨云”的推出将有利于全面实施高层次设计，实现数据驱动的数字化运营。

四、案例分析及发现

（一）中车株洲电力机车有限公司高端智能制造体系顶层设计

中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造实践表明构建高端智能制造体系的首要任务是做好顶层设计，在明确了企业现阶段所面临的问题及挑战后，选择适合的业务架构和实现途径。我国制造企业虽在20世纪90年代开始快速推动业务的信息化发展，但绝大多数企业的信息化实践成效远不达预期。中车株洲电力机车有限公司也不例外，中车株洲电力机车有限公司存在信息系统之间缺乏有效的协同与集成等问题，严重影响生产效率。经过多年的信息化、智能化探索，现中车株洲电力机车有限公司在横向上实现上下游企业间的业务集成，纵向上打通内部业务系统，为城市轨道交通高端智能制造体系制定顶层设计，从而实现“价值倍增”。具体而言，无论在企业运行层面，还是工厂连接自动化及工厂优化和执行层面，都是由一个数据集成中心提供支持。在企业运营方面，统筹协调规划、设计、采购和生产，在互联互通和工厂自动化层面整合生产运行数据、设备运作状态和质量检测数据，在工厂优化和执行层面可完成智能排成和调度可视化。中车株洲电力机车有限公司数字化转型顶层设计如图1所示。

（二）中车株洲电力机车有限公司高端智能制造体系建设

在高端智能制造体系顶层设计指导下，中车株洲电力机车有限公司通过与金蝶软件合作整合PLM、ERP、MES、产线中控等业务系统，实现制造活动的纵向集成。同时打通上下游企业之间的横向价值链，实现研发、计划、供应、生产的业务协同，构建轨道交通整车装备高端智能制造体系。其中，中车株洲电力机车有限公司的转向架智能制造生产线是其高端智能制造体系的重要硬件体系组成部分，中车株洲电力机车有限公司的转向架智能制造生产线的成功推出使得11条子生产线在生产过程中实现了最大化协调运作，最大限度地减少了等待的时间，大约20分钟就能生产出一个车轮。生产车间智能监控设备在线采集质量数据，实现电子化存储、电子化管理及快速追溯与查找，从而解决了生产指令听不见、设备故障看不见、生产参数抓不住的“聋哑”问题。在生产运营方面， 生产工作人员减少50%，运营成本降低20%，产品开发周期缩短35%以上，相比传统的人工操作方式，转向架智能制造生产线的生产效率增加了30%。由此可见，转向架智能制造生产线的成功实施大大提高了生产效率和运营效率，不仅如此，转向架智能生产线的成功上线缩短了我国轨道交通转向架数字化、智能化技术应用与世界先进水平的差距。在软件体系构建方面，中车株洲电力机车有限公司在金蝶的技术支持下，推出第一个面向轨道交通装备行业的云平台——“智轨云”，这一举措将产业集群全部牵引到行业云平台上，重构产业链上下游关系，实现由输出产品向输出“制造+服务”的经营模式转变。

（三）中车株洲电力机车有限公司高端智能制造体系治理

中车株洲电力机车有限公司格外重视和关注轨道交通企业发展过程中的“生产成本”和“交付周期”两大要素，因此中车株洲电力机车有限公司采用的是“边设计、边采购、边生产”的制造模式，但是在实施过程中，存在上下游公司和公司内部系统没有得到有效整合和协调等问题。为此，中车株洲电力机车有限公司与金蝶合作打造的一体化协同管控平台实现了PDM、ERP、MES业务之间的数据集成，成功打造了高端智能制造治理体系。中车株洲电力机车有限公司与金蝶携手打造的城轨交通高端智能制造治理体系，成功实现了计划、采购和供应链协同及制造协同，通过供应链协同及工厂协同有效解决了生产缺料、生产进度管控难等问题，将作业准时完工率提升至96%。使得中车株洲电力机车有限公司的产品交付周期相较于竞争对手缩减了一半，产品的价格更加便宜。

五、结论与启示

（一）研究结论

本次案例分析以国内高端轨道交通装备行业龙头企业中车株洲电力机车有限公司作为案例研究对象，探讨了中車株洲电力机车有限公司工业数字化转型及高端智能制造体系的建设与治理。本文主要的研究结论如下：第一，高端智能制造体系的建设需要同时考虑互联网经济的运行特征与高端装备制造业自身所具备的要素。中车株洲电力机车有限公司在高端智能制造体系构建过程中所推出的“智轨云”行业云平台重构了轨道交通装备产业链上下游关系，这是跨行业、跨领域高端智能制造体系发展的成功尝试。第二，高端智能制造体系的治理需要在打通上下游企业的业务数字链条的同时，实现高端智能制造体系业务数字链开放与封闭的协调发展，并吸引第三方参与，从而促进高端智能制造体系持续、健康发展。中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造体系对内部的业务数字模块和外部的业务数字模块之间的不同治理模式，成功实现了计划协同、采购协同和供应链协同及制造协同，促进了高端轨道交通装备行业上下游企业间及内部业务系统集成和协同持续发展。第三，目前，中国轨道交通装备制造企业虽然具有了一定的工业化基础，但信息化发展水平差异较大，我国轨道交通装备制造业需探寻符合自身特色的发展路径，实现智能化转型升级是智能制造发展中的关键环节，中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造体系为我国轨道交通装备制造业企业实施智能制造提供可借鉴的宝贵经验，同时也是高端智能制造体系构建的学习范例。

（二）研究启示

本次案例对中车株洲电力机车有限公司的高端智能制造体系顶层设计、体系建设和治理的探讨，对于中国城际高速铁路和城际轨道交通制造企业推进智能制造，发展工业互联网，从而实现智能制造的转型升级具有如下三方面的启示。

1. 在顶层设计方面，国家需出台对智能制造的具体政策引导与法律规范，为高端轨道交通装备制造行业的智能制造发展给予更多政策性和法律方面的指导和帮助。现阶段，发达国家也在大力推动制造业的发展，并出台了支持制造业转型升级的政策措施，如德国的“工业 4.0”、法国“工业未来”计划等。我国已将智能制造确定为新基建建设的重点发展方向，由于我国新基建领域的智能制造发展仍处于起步阶段，仍然存在对智能制造的相关技术研发支持不足、对智能制造的运作模式不明确等问题。在此背景下，国家有必要出台有关城际高速铁路和城际轨道交通产业的智能制造相关的具体实施方法，给轨道交通产业的龙头企业提供更多的智能制造转型升级政策性指导和帮助。

2. 在城际高速铁路和城际轨道交通产业规划方面，轨道交通产业需提升关键技术的研发能力和水平，以及突破产业高端智能制造的共性关键技术难题，构建各项轨道交通产业高端智能制造的标准体系。随着数字化、智能化的不断发展，我国现阶段出现了各式各样的智能制造共性技术和产品，但这些智能制造共性关键技术和产品都没有专门的平台进行统筹整合，阻碍了智能制造共性关键技术和产品的共享、交流，不利于轨道交通产业技术水平的提升。因此，轨道交通产业应大力打造行业技术操作系统平台，制定行业通用技术标准，加强轨道交通产业智能制造相关技术和产品的共享性和通用性，助力城际高速铁路和城际轨道交通产业智能制造生态体系的建设。

3. 在城际高速铁路和城际轨道交通企业战略方面，轨道交通产业的龙头企业需带领产业上下游相关企业一起探索和实践高端智能制造体系的治理模式，在连接产业上下游企业的业务数字链条的同时，实现高端智能制造体系业务数字链的开放与封闭的协调均衡发展，提高上下游企业协同运作的效率，共同探索高端智能制造体系构建的治理解决方案，实现上下游相关企业的整体数字化与智能化转型升级。

参考文献：

[1]刘国旺.用新基建构筑数字时代的新结构性力量[N].中国财经报，2019-12-17（007）.

[2]刘美琳.四大城市群“新基建”竞争：七大领域各有优势，城市格局迎洗牌[N].21世纪经济报道，2020-04-06（009）.

（作者单位：广东工业大学经济与贸易学院）