一、项目实施背景与状况

（一）开展智能制造的背景

轨道交通装备作为“中国制造2025”优先发展的重点领域，率先实现赶超和引领，符合国家经济社会发展的重大需求，实现由“中国制造”向“中国创造”的跨越，将有力推动中国高端装备产业的升级，大力带动信息产业、电子工业、材料工业等相关产业链整体素质的提升，推进中国由“制造大国”向“制造强国”迈进。

随着我国铁路和城市轨道交通建设进程的加快，路网规模迅速扩大，产品技术不断升级，系统集成度提高，轨道交通运营方式正向网络化和多样化发展，对轨道交通的安全性、可靠性提出了更高、更苛刻的要求。

（二）智能制造实施的主要思路

高铁属于典型的离散制造、订单驱动产品，产品复杂程度在汽车和飞机之间。公司制造业务分为转向架、车体、总装、调试四大板块。公司首先选取最具代表性的转向架制造开展试点示范制造，打造数字化车间，示范成功后再逐步推广，最终建成轨道交通装备数字化工厂。

（三）智能制造实施目标

基于新一代信息技术和先进制造技术，以转向架数字化车间为实施载体，以数字化贯通全设计、制造、运维过程，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（MES）的集成应用，实现整个生产过程的优化控制、智能调度、状态监控、质量管控，增强生产过程透明度，提高生产效率、提升产品质量，打造复杂装备、离散制造、订单驱动模式下的智能制造新模式。

二、项目主要实施内容

通过建设具有世界先进水平的转向架智能生产车间，实现转向架产品从数字化设计、数字化制造、数字化运维为一体的智能制造。

转向架数字化车间的整体架构（见图9-1），从上至下分为企业层，业务层，执行层，设备层。通过智能制造应用，优化制造资源配置，实现高效的物流配送，打造可追踪的制造执行，实现车间透明化管理，降低生产成本、提高产品质量。

主要建设内容如下：

（1）建立转向架车间数字化模型，开展转向架制造数字化规划，实现转向架生产从规划、生产、运营全流程数字化管理。

（2）建立企业产品数据管理系统（PDM），实现产品设计、工艺设计、质检策划的集成管理。

（3）建设转向架关键智能生产线，通过机器人、智能设备、智能传感、智能检测、智能物流等关键技术，实现转向架从零件加工、检验、涂装、装配等整个生产周期的智能化。目前已建成构架自动焊接生产线、空心车轴自动加工线、轴箱体柔性加工线（FMS）、构架加工生产线、转向架自动装配线等智能生产线（见图9-2），并取得良好效果。

（4）开展转向架制造全流程资源要素的数据采集，通过工业网络，打通转向架制造从计划层、控制层到设备层的数据链，实现制造全流程资源要素信息交互和可视化管理。

（5）建立车间制造执行系统（MES），实现计划、调度、质量、设备、生产、能效的全过程闭环管理。建立企业资源计划系统（ERP），实现供应链、物流、成本等企业经营管理的优化。

（6）建立工厂IT网络和工业网络，保证数据的可靠和快速传输。通过MES、MRO、LMS、QMS 等信息系统建设与集成，实现企业的以 BOM 为核心的数据贯通和以业务为核心的流程贯通，建立全生命周期产品信息统一平台。

（7）建设工业信息安全管理制度和技术防护体系，通过网络边界、网络设备及数据安全防护，全面构建保障生产及办公IT网络信息安全体系，保障工业网互联通信安全。

（8）建设企业制造数据中心，实现从产品设计到产品交付的全部数据的集中管理；对关键设备进行远程故障智能诊断，并建立设备故障预警模型，对关键设备故障进行预测。

（9）通过搭建MRO系统，实现对故障、履历、检修计划、检修工艺、质检策划、检修生产以及物料的精细化管理，达到提高检修质量、保障行车安全、降低检修成本，并为产品设计和工艺技术的改进提供运维数据支持的建设目标。

三、实施成效

从2009年开始，公司分批投入各种资源，进行转向架智能制造项目的建设，通过智能制造项目的实施，成效主要体现在以下几个方面：

（一）打造了转向架智能制造新模式

智能制造实施以前，转向架的生产基本方式为单机生产、手工组装，自动化程度低，生产效率不高，生产数据手工记录。

通过实施智能制造实施，将转向架制造过程从订单、产品设计、生产制造到运维服务各个环节以柔性方式集成起来，建设转向架数字化制造平台，管理产品制造复杂性，建立核心制造业务过程和标准，实现数据驱动的生产。

（二）装备智能化应用成效显著，自动化、信息化以及智能化水平提升，打造转向架透明生产车间

智能制造实施以前，制造现场设备数控化率较低，在生产过程中过多依赖于工人的操作技能，物料配送通过电话催料，现场数据靠人工采集与小票统计，生产计划靠人工传达。生产效率不高，产品质量难以保证。

通过智能制造项目实施，已建成构架焊接生产线、空心车轴自动加工线、轴箱体柔性加工线（FMS）、构架加工生产线等自动化加工生产线。转向架生产过程中大量采用智能数控加工中心、智能机器人、智能自动装配设备、智能物流输送设备等智能制造装备，可有效减少人为错误。同时，通过RFID、智能传感、物联网等技术，实现数据采集、物料追踪、质量控制，将生产现场数据采集到生产指挥中心，使信息化和工业化深度融合，提高企业生产过程的透明化。

（三）实现虚拟与现实制造的结合，缩短研发周期

智能制造实施以前，新产品研发通常要进行仿真分析、样车试制，试产等环节，反复的设计变更导致研发周期较长和研制成本较高。

通过智能制造项目实施，建立转向架车间数字化模型，在虚拟生产环境中进行试生产，对生产线产能、物流路径、工艺装配过程进行验证和优化，将产品研发和生产设计阶段的虚拟仿真和验证技术与企业现实生产和运维过程融合，提升产品研发和生产设计能力，通过虚拟制造与物理生产的循环迭代，减少车间错误，缩短产品的试制周期，降低制造成本，减少返工。

（四）信息系统集成

智能制造实施以前，各信息系统相互独立，业务流程没有打通，数据没有实现真正共享。

通过智能制造项目的实施，ERP、MES、MRO、LMS、QMS等主要系统实现了信息集成。实现企业层—管理层—网络层—感知层—设备层的垂直集成，消除了企业信息孤岛。

智能制造项目实施后，已取得的成效指标对比情况见表9-1。

四、实施经验

智能制造是一个全新的课题，对于高铁行业没有成熟的经验，我们也是在探索中前进，其中的一些做法具有参考意义，供大家参考。

（1）在开展智能制造建设时，应进行智能制造的顶层规划，针对智能制造的主要环节分层次、分领域开展由上向下的设计。

（2）在进行智能制造时，应以精益生产思想进行生产与物流规划。同时，要关注设计与制造等环节的IT管理平台建设，做好自动化设备工业网络通讯统筹规划。

（3）在开展智能制造，应根据企业实际情况，选择一条生产线、一个车间、一个工厂分层次推进，由点及面，建设成功后再进行推广应用。

（4）智能制造是一个系统工程，要由知名科研院所、高校、企业组成联合体，实现强强联合，形成“产、学、研、用”的建设模式。

中国高铁是 “引进、消化吸收、再创新”的典型代表，得益于此前的技术积累和科研攻关的举国体制，实现了技术上的腾飞，相信智能制造在中国高铁的应用，必将带动中国轨道交通装备制造行业的再腾飞。

编委会：柳少华 编写组：文勃 pYEgPCLjNC6VRhIwDlGN3fULFaAX1bDV6LaZaZTZSfg/N0PJt3A9Ritf1FpH9CRw