北方工具：“数字牡丹”傲雪乡

宋伟红／文

以前说到牡丹江，最先映入我们脑海的是从童话世界款款而来、翩然而至的雪乡，那冰雕玉砌、一尘不染的梦幻景象，让人如痴如醉、流连忘返；现在说到牡丹江，一个新晋景点同样让人拍案叫绝，那就是在数字化转型上全面突破、成效初显的黑龙江北方工具有限公司，恰如一朵“数字牡丹”，悄然涌现在冰天雪地，傲然怒放在雪乡之畔；通过研发“数字化”、交付“数自化”、运营“数智化”、人才“数职化”一体贯通、相互促进，“数字北方”已卓然成为行业智能化发展翘楚、中国兵器装备集团有限公司数字化转型典范。

北方工具党委书记、董事长王建学指出：“习近平总书记为数字经济发展指明了前进方向、提供了根本遵循，强调‘当今时代，数字技术、数字经济是世界科技革命和产业变革的先机，是新一轮国际竞争重点领域，我们一定要抓住先机、抢占未来发展制高点。’我们深入学习贯彻习近平总书记重要指示批示精神，认真落实集团公司数字化‘1135’规划，以精益标准化为基础，以推动数字技术与科研生产经营深度融合为主线，实施‘1424’数字化转型行动计划， ‘推动产业数字化，利用互联网新技术新应用对传统产业进行全方位、全角度、全链条的改造，提高全要素生产率，释放数字对经济发展的放大、叠加、倍增作用’，一步一个脚印把习近平总书记为数字经济擘画的宏伟蓝图变成北方工具的生动实践、高质量发展的美好现实。”

打造“数智一体”研制新形态实现研发“数字化”

“科学技术是第一生产力，在数字化转型上，科学技术无疑是第一推动力。北方工具在数字化转型上走得比较顺、比较稳，与我们在技术上长期积累、久久为功有直接关系。”北方工具总经理、党委副书记罗凤勇认为。

的确，在北方工具人的记忆里，数字化转型始于薄壁冲压件的工艺研究，当时的项目负责人荣获一台奔奔汽车的奖励。回忆当年的情形，111分厂负责同志仍然很自豪、很激动：“当时是2009年，一台奔奔车，相当于职工一年多的工资呢，工厂的奖励，给干部职工定了向、鼓了劲。从工艺改进的实际成效上看，真是杠杠的，确实让我们看到了工艺技术进步带来的突破性效果，难是难，却是货真价实的大‘金矿’、‘钱’景无限的好门道。”

据悉，北方工具是我国生产特种产品品种最多的企业，产品多为薄壁件，传统工艺以单机设备冲压加工为主，工艺复杂、效率低、安全隐患多，产能难以满足交货期要求。通过技术攻关和工艺改进优化，彻底改变了公司薄壁冲压件加工制造方式，由原来20余道工序接力加工合并成一道工序、由一台设备在一套模具上一次完成，实现了自动化生产，达到了国际先进水平。

这一改进，加工设备由23台减少到1台，取消了中间退火工序和表面处理工序，缩短搬运距离500米，节约占地面积300平方米；综合良品率提高5个百分点，线内在制品减少50%，生产周期缩短75%，单件成本降低50%以上；操作人员由49人减少到1人，提高生产效率近50倍，减轻劳动强度90%以上，彻底消除了操作冲压设备的安全隐患。

“产品加工制造方式改进优化成果超出了预期，我们趁热打铁，将其推广运用到其他产品上，同样取得了良好效果，带动了企业外贸产品整体竞争能力的提升，成为推动高质量发展的利器。”111分厂负责人说。

“制造工艺改进、生产自动化的实现，让我们深刻认识到，生产自动化，看上去是制造问题，实质上是技术问题，自动化本质是基于技术原理、加工逻辑的物化表现，只有原理弄清了、技术过关了，才有生产自动化的一路畅通。制造工艺改进、生产自动化的突破，让我们摸到了数字化转型的门道，在设备选用、自动送料装置与冲压设备的配套、在多工位级进模结构中实现自动检测装置以及自动检测装置与冲压设备的接口等方面积累了宝贵经验，形成了以系统工程理念推动数字化转型的思维方式、工作方法和操作路径。”北方工具技术部负责同志表示。

经过不断的经验积累、迭代升级和投资加持，今天的北方工具，以装备数字化工程为牵引，深入应用仿真驱动的工程设计、基于模型的系统工程， 已建立流程管理、试验管理、仿真管理平台，引入了包括产品仿真工具、物理设计工具、产品试验工具等七种数字化工具，通过对平台和工具的升级以及引进，构建全流程数字样机模型，打造“数智一体”研制新形态， 成功实现研发数字化转型，全面提升研发效率，缩短研发周期35%以上。

目前，北方工具正在编制研发数字化项目清单，拟在2023—2025年筹划10个项目，总投资2810万元，确保研发数字化持续优化、澎湃前行，不断为传统产业转型升级增添新动力，为催生新产业新业态新模式点燃新引擎。

构建数字协同、智能制造生产模式实现交付“数自化”

数字化转型，生产制造是涉及面最广、操作最复杂的环节，也是最具观感的场景，而生产的齐套性、顺畅性和产品质量的可靠性、一致性是检验数字化成效的重要指标，数字化转型后的成本表现，成为数字化转型能否持续的决定性因素。毫无疑问，生产制造环节的数字化，是企业数字化转型的重要载体，也是决定成败的关键因素。

北方工具通过数字化、网络化、智能化等手段，对人、机、料、法、环、测等生产资源与过程进行设计、管理、仿真、优化，推动构建智能制造、数字协同的高效生产模式，关键工序数控化率达到90%。通过构建“169N”生产模式，优化计划调度、物料配送等6个层级管理数字化，实现9个产品系列的N个生产环节的高效生产模式。北方工具1个数字化工厂、3个数字化车间以及涵盖产品生产的各个环节8类自动化生产线、18个自动化生产单元基本建成。

北方工具哈尔滨基地的零部件制造数字化车间，就是数字化转型的样板，产生了良好的经济效益和示范效应，为整体提升我国特品制造水平树立了标杆。建成投产后首年（2022年）实现营收同比增长75%，利润总额同比增长10倍以上。

零部件制造数字化车间，是哈尔滨基地以搬迁为契机，按照数字化车间标准新建的制造基地，通过投资1.53亿元，已实现生产指挥数字化、五大模块管理数字化以及设备数据采集三个层次的融合贯通，其中，生产指挥数字化方面，已建立数字化车间作战指挥中心，连接MES和WMS系统，定制现场看板和控制室看板显示车间运行情况，远程控制零部件自动出入库；五大模块管理数字化方面，结合特品生产特点开发了MES系统五大模块功能，对生产、质量、能源、设备、工装实现数字化管理；设备数据采集方面，应用PLC、智能仪表及传感器技术，对设备生产状态、故障报警记录等信息实时采集、上传存储和统计。

为建设零部件制造数字化车间，北方工具建立了特品正向研发设计模型，自主开发了“特品设计常用工程计算”和知识管理软件，建成了智能制造顶层工程数据中心，构建了产品数据管理PDM系统、流程管理系统、试验和仿真数据管理系统为基础的哈牡两地协同一体化研发设计平台，打通了工艺、制造、管理的数据链路，实现了典型产品工艺、制造、管理的协同，生产工艺、流程参数实时可调整优化，工艺设计周期较数字化转型前缩短50%。

在具体生产环节，实现了生产设备智能化，车间自动化设备占比达到91%以上，产品综合良品率提高9个百分点，生产工序由44道减少为29道，人员减少41%，成本下降25%以上。生产过程自动化，通过建立车间制造执行系统（MES）并投入使用，实现生产计划自动生成、生产过程的自动化控制以及产品数据自动采集，实时调整，实时监控质量、设备等现场信息，故障自动报警。物料配送自动化，通过引入自动识别技术实现车间物料的自动化配送，实现了大场景、长距离、高速度、高精准智能物流，物流路径较数字化转型前缩短71.4%，车间在制品数量降低44%。数据交互即时化，通过工业总线、工业交换机进入支线网络，再通过工业交换机、光纤收发器、光纤、光纤收发器、管理交换机进入数据服务器，构建了数据交互通道；通过编码阅读系统（RFID）、WMS调度系统、AGV控制系统、PLC控制系统、污水处理系统等组建了车间级工业互联网；利用大数据技术，自动采集、实时传送、实时调整物料投放、产品产出数据，实时监控制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息，形成了故障自动报警和诊断分析的数据基础，满足运营指挥中心及现场数据可视化管理。产品检测在线化，产品质量实现在线自动检测、报警和诊断分析。信息追溯精准化，物料供应、生产管理、仓储物流等环节实时记录产品信息；生产批次管理更加精细、精准，实现产品全过程可追溯。

推进数据横向协同、纵向贯通、有效集成实现运营“数智化”

“数字化转型以后，生产现场人员大幅减少，设备设施的智能化程度全面提高，管理幅度与强度降低了，运营的难度应该降低吧？”看到几乎空无一人的生产现场，笔者特意请教装配数字化车间负责同志。

相比于加工环节，任何一个产品装配环节的数字化是最难的。作为国内同行业中首个数字化车间，北方工具装配数字化车间充分运用自动化机械手、产品在线检测、生产线全面监控等先进技术，实现了产品生产自动化、柔性化。数字化车间自动化工艺设备采用了视觉成像技术，实现了底火装配及产品在线检测数字化；利用计算机视觉成像无接触技术、自动化控制技术及信号处理技术对产品外观、尺寸进行自动检测，建设过程中提出了多项全新设计理念。MES系统执行作业计划下达、自动排产，实现生产管理、质量管理、能源管理、设备管理、工装管理五大模块数字化管理。

目前，北方工具装配数字化车间智能化设备台（套）数占车间总设备台（套）数比例达73.7%，数字化车间工作人员减少77%，“随之而来的，是管理运营方式完全变了，以前主要是盯人，现在既要盯设备工装，更要盯数字数据，数据的生成、交互、耦合成为运营管控的关键，需要借助一系列数字技术与工具，管理的体系性、敏捷性、精准性与以往相比不可同日而语，管理难度和运营精度要求更高了。”装配数字化车间负责同志深有感慨地说。

北方工具装配数字化车间在设计与生产协同上，推广PDM系统管理设计数据，协调生产，解决了制造基准、操作标准统一问题，通过PDM审批流控制产品设计的发布和变更，设计变更自动同步相关生产负责人，达到了设计数据、技术标准和生产数据一致贯通。在智能设备设施管控上，构建内部工业物联网体系，智能车间通过MES系统提供的信号接口，通过内部网络协议从自动化装配等终端设备上提取所需的生产过程信息，使得设备状态数据透明化，以便于设备综合利用率分析，提升车间对重点设备实时管控能力。在生产过程管控上，通过机器人、视觉、伺服、PLC等控制技术相融合，实现生产过程自动化；通过ERP系统与MES系统的高效集成，目前已实现了基于ERP的生产订单自动生成MES系统的生产作业，并按照固定周期滚动排产，通过MES系统对PLC进行数据采集，实现6条产线的生产过程数据实时采集、处理、监控、储存；通过MES系统，实现生产排程和任务分派，再通过MES系统实现对现场的实时掌控，快速反馈车间制造过程中的生产延期、物料短缺、设备故障、关键工序产品质量等异常情形。在数据交互上，通过工业总线、工业交换机进入支线网络，再通过工业交换机、光纤收发器、光纤、管理交换机进入数据服务器，构建了数据交互通道；利用大数据技术，自动采集、实时传送、实时调整物料投放、产品产出数据； MES系统中各模块已实现数据互联互通，可实时监控制造进度、现场操作、质量检验、设备状态等生产现场信息，形成了故障自动报警和诊断分析的数据基础。

通过总结完善装配数字化车间建设等经验，北方工具积极推进信息化业务平台及系统拓展深化应用，实现管理业务横向协同，业务运营及监管覆盖率达到 100%；推进工控系统建设与应用，实现数据集成、纵向贯通、智能决策。搭建“1481”运营管理体系，以强化工控网、涉密网、大安全网、互联网基础保障，创造包括创新管理、经营管理、人力资源管理等在内的 8个管理模式的数据价值，打造协同高效的“北方云”。一方面，通过涉密网、互联网、工控网、大安全网四张网的数据交互，构建“北方云”数字化决策指挥管理控制形态，未来将融入“中兵智云”，实现北方工具和集团公司数据、系统、平台的协同一体，业务在线率达到100%。另一方面，建立精益运营“481”管理模型，完成涵盖哈尔滨、牡丹江、泉州、南京四地互联的涉密网络共享牡丹江总部系统资源。

强化一专多能实现人才“数职化”

“数字化转型，对我们来说，不只是科研生产领域的深刻革命，更是一种工作方式的深刻变化。就我们职能部门来说，以前的业务交流与工作留存，主要载体是文字描述，随着数字化转型的深入，流程表单数据正在成为主流，因为数字化之后，表述就要清楚呈现，呈现就要准确实施，单靠文字描述已经很难达到这种效果，流程表单数据等精准交流工具自然成了主体。”党委工作部部长刘长青，此前曾长期在生产经营管理部门工作，对此感触颇深。

哈尔滨基地的数字化转型，既是北方工具全面数字化转型的“试验田”，更是“硬骨头”，其中挑战最大的就是职工队伍素质达不到数字化运营要求。为了让哈尔滨基地跟上北方工具整体发展步伐，尽快让智能化生产线运转起来、发挥作用，牡丹江总部借鉴过去企业包建模式，派出工作队到生产线帮扶，采取一对一、手把手、师傅带徒弟方式培训哈尔滨基地职工，帮助职工尽快掌握先进工艺、壮大智能化操作技师和管理师队伍，协同打通全新生产线，实现稳产高产。对复杂工艺、关键工序，由牡丹江总部安排操作能手、优秀技师跟班作业，确保产品质量、现场管理、运行效率等方面向牡丹江总部看齐。

同时，为了平衡订单交付需要与加速职工培养，哈尔滨基地在起步阶段实行两条腿走路，一方面，将原来设备平移至新基地，通过返聘老职工等方式保订单交付；另一方面，招聘有数控操作技能的年轻职工到智能化生产线培训，加快职工队伍的结构优化、换新成长，推动形成新企业新设备新队伍相得益彰、相互促进的生动局面。

为了加快职工系统掌握智能设备和管理系统的操作技能，更好发挥智能化生产线效能，按照北方工具党委安排，哈尔滨基地以主题教育为契机，深入开展中层管理干部及技术管理人员“深一线、学技能、长本领、助转型”活动，甄选中干、技术骨干、一般管理人员代表，深入一线，与一线职工同吃住、同劳动、同创新、同攻关、学技能、长本领，至少学会一个关键工序操作技能，调查了解并至少解决1个实际问题，促进职工与数字化转型共成长，更好把握数字化转型机遇，享受数字化转型成果。

北方工具副总经理王道军指出：“随着数字化转型的深化，企业生产经营步入了平台化操作、体系化运营全新模式，传统意义上的技术人员、管理人员、操作人员的身份划分和职能隔阂必须打破，增进各类人员的身份融合和职能互补势在必行。公司党委推进的‘深一线、学技能、长本领、助转型’活动，既是具有北方工具特色的主题实践活动，又是深化数字化转型的全新探索，更是加快培养数字化复合型人才的重要途径，具有很好的启示意义和示范作用。现在，105分厂、109分厂已全面铺开，收到了良好的效果。相信有数字化澎湃前行的时代大潮，有卓越‘双十条’先进文化的持续涵养，公司数字化复合型人才的培养，一定会行稳致远、人才辈出。”

北方工具结合数字化工厂对人才“数职化”的要求，优化岗位与编制设置，主要遵循“一增一升一减”原则，即增加数字化岗位类型、提升职工数字化技能、减少职工总数；重点培养一批具备数字化专业技术的复合型人才，着力做好领导、管理、技能、一线以及辅助等5个层面的数字化转型人才队伍建设，实现线内人员减人1/2，实现“数职化”，到2025年线内减人再减1/2以上，实现现场少人化和无人化。

“推动制造业加速向数字化、网络化、智能化发展”，是习近平总书记的明确要求。北方工具将深入学习贯彻习近平总书记关于数字经济的重要指示批示精神，按照国家《“十四五”数字经济发展规划》和集团公司数字化“1135”规划要求，更加自觉地在数字化转型上砥砺拼搏、笃行不怠，为不断做强做优做大我国数字经济、建设数字中国添砖加瓦、破浪奋进。