工业互联时代背景下的制造模式转型与实践

2024-01-12杨艳丽袁克敌王继鹏齐爽北京精密机电控制设备研究所

航天工业管理 2023年10期

杨艳丽、袁克敌、王继鹏、齐爽 /北京精密机电控制设备研究所

我国航天伺服技术曾经历了长期的产品制造合格率低、质量问题多、交付严重短线的困扰。北京精密机电控制设备研究所坚持推进各项能力建设，持续深化机构改革，不断完善各项体制，逐步构建了面向各项目全流程的多任务、多专业协同产、研一体化流程平台和多条智能生产线，实现了人员、设备和产品友好交互，促进了知识、方法和经验的共享和复用，基本形成了多任务生产和柔性化定制模式和谐共存的生产模式，初步具备了企业转型升级的基础，以期为“海、陆、空、天”领域提供效率更高、效果更好的服务，实现建设世界一流伺服技术研究所的愿景。

一、实施背景

1.工业互联是传统制造模式变革的必由之路

18世纪末，随着蒸汽驱动的机械制造设备出现，诞生了第一次工业革命。19 世纪中后期、20 世纪70 年代先后经历了第二次、第三次工业革命。现如今，基于信息物理融合系统的第四次工业革命已悄然而至，基于信息技术的智能制造、网络制造和服务型制造等新模式，形成了互联网与工业融合的新生态，将实现人与机器、人与环境和谐共生的新局面。

2.制造业的网络化协同是高质量发展的时代召唤

基于智能互联的时代背景，研究所提出了“数字化+智能化”两化融合的高质量发展需求，在信息技术向传统产业融合渗透的过渡阶段，逐步完成组织形态、制造模式、生产方式的变革，不断优化研发设计、生产制造、运营管理等资源的配置效率，形成资源集聚、多方协同、合作共赢的制造业新生态。在当前全球化市场环境、科技革命和产业变革浪潮的共同影响下，全新的制造模式变革正在制造业内部和外部酝酿成型，智能化生产、成熟任务制造、个性化定制、网络化协同、服务化延伸正在成为制造模式变革的趋势。

近年来，伺服技术发展迅速且应用广泛，行业内竞争已成常态。多数航天领域新研任务和成熟任务需通过竞标获得，关键产品配套权争抢激烈。无论是新研任务的市场开拓，还是成熟任务的按期保质交付，想竞标成功、获得用户认可，均需要一套可以快速响应的软实力机制和可以完成实体产品高效产出的硬件支撑。因此，传统的“等、靠、要”研制模式和散态多点的人机合作多手工模式难以在竞争中赢得主动权，采用货架产品研制模式和智能生产线成熟任务制造的模式不仅是满足市场竞争、稳定用户的外在客观需求，更是企业实现转型升级、“三高”发展的强劲内在驱动。

3.智能制造是企业转型升级的重要机遇

智能制造是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，是制造业实现数字化、网络化、智能化改造升级和高质量发展的有效途径，是新型工业化的超级引擎。

二、内涵和主要做法

1.实现智能制造的基本思路

（1）标准化先行奠定基础

GJB9001C-2017 是研究所实施各项科研生产管理合同的基础，严格贯彻执行并依照标准持续改进流程，是让用户放心、企业发展的规定动作，也是落实科研生产过程中研发、采购、生产和交付等所有经营活动的整体纲领和理论依据。

（2）能力建设驱动智能制造

实现任务智能制造需要举全所之力，向上承载各领域用户需求，向下整合各层级优势资源，集软件和硬件的能力之和，对企业研发、采购、制造和交付各个环节实施变革，构建面向智能制造需求的系统，通过各项能力的提升及应用，驱动企业的决策部署，实现生产组织协同、运营管理优化、智能制造生产与商业模式创新的新生态，进而实现企业的智能化发展。

2.机构变革、优势互补，实现扁平灵活的组织资源新体系

（1）成立采购及供应链管理中心，实现供应商分散管理向供应链管理的转变

采购及供应链管理中心的成立，加强了供应链的计划统筹，推进了产品集中管理的模式发展，实现了物资、外协计划的统一归类、管理，供应商资源的统筹协调、统一调度，优化了物资供应模式以及需求预测与计划之间的关系，整合了供应商资源，改善了供应链计划管理，推进了按产品品类集中管理的模式，实现了由分散的任务计划管理向集中的产品计划管理的转变，实现供应商的供给与各项目、各产品需求间的相对有效平衡，提升了单机级以下产品的集中供应保障能力，进一步满足了项目生产的配套节奏需求，为保障任务的顺利圆满交付发挥了积极作用。

（2）建立了产品保证中心，实施项目质量管理与产品质量保证“双驱动”

研究所以产品保证建设为抓手，细化质量管理职责的分工定位，选聘副主任设计师担任产保工程师，组建了产保专业队伍，以期做强一线面向产品的质量管控。按产品类型梳理了产保技术流程，识别了产保控制要素，构建了几十类伺服产品保证工作模型，编制了几百份检查单，对标产保要素，实践“技术+管理”“设计+工艺”全流程产品保证工作；产保工程师围绕各类产品研制风险辨识与管控开展工作，通过实施组织型验收，使验收主体从以项目为主向以产品（专业）为主转变，促进验收计划、验收标准、验收团队、产品质量控制要点的横向一致，完成多家供应商技术协议的优化升级。中心成立以来共执行组织型验收计划几百项，完成组织型验收近百次，充分发挥了产保的作用。2021 年，研究所产品质量问题较2020 年减少了65.2%，每百台问题数减少77.3%，推进了项目成熟任务生产过程中的验收、质量控制点前移等环节的资源整合。

3.统筹策划，精益管理，为组织生产提供新动能

（1）坚持流程优化，持续做减法，有效提升批生产效率

针对成熟任务的生产交付需求，研究所项目队伍详细分析产品历次试验情况和基础数据，充分发挥产研一体优势，在保证产品质量的前提下，合计开展了20 多项设计、工艺等优化工作。A 项目开展了优化测试、典寿试随整机进行、铅封改点漆等优化；B 项目推行了壳体预制件先行、微弧氧化和典寿试项目优化等工艺改进工作；C 项目实施了测试流程优化和负载台替代真实负载的优化工作，为成熟任务生产效率的大幅提升发挥了重要作用。

（2）以问题为导向，聚焦瓶颈和短板，实施专项治理

近年来，研究所对一类和二类单点故障模式控制和生产准备检查都提出了更高要求，进一步强化了风险早期识别和管控，制定了五大类《项目分承包合同质量要求模板》。从源头确保了质量要求全面性、系统性、精准性；完成了多家重点供应商多次投产前及过程专项检查，提出百余项问题拉条挂账闭环管理；工艺细化量化，累计完成上百种典型产品及零（组）件共计几千条制造工步梳理，识别并确定工步控制要点几千条，编制几十项典型工艺量化细化标准，20 余个项目、几百项工艺文件典型工序量化细化控制措施已落实，稳步提升了工艺精细化管理水平，累计实施了以设计开发策划、外包外协质量提升、工艺细化量化等为代表的几十项专项治理与质量提升行动；系统实施了质量控制点前移，强化了风险早期识别与过程管控，为任务计划的顺利实施提供了有力保障。

4.成熟新研，各取所需，提高执行效率服务各领域用户

（1）产品化制度的确立，实现了传统项目管理思路的“改朝换代”

2022 年，研究所通过建立新品开发、货架建设和项目研制的流程体系和数字化研发体系，明确了多类主要产品平台发展内容，完成了多类产品型谱代号修订，发布了两版型谱产品简表，完成了《通用零组件管理规定》《新研项目贯彻产品化工作要求》等多项管理制度，上述各项工作贯穿于产品全生命周期的研制流程，基本形成了“基本型研发为主、衍生型研制为辅”的项目产品研制模式。

产品化工作要求所有新立项的产品（项目），应将产品化相关要求纳入研制流程和科研生产策划，在项目论证和研制阶段应明确产品化率目标，最大限度地选用成熟产品。如采用新研和改进的设计方案，应进行必要性分析，审查通过后方可进行方案评审；后续项目转阶段前应对产品化工作策划的落实情况进行确认，并对其中的变化情况进行审查。

该模式的确立对项目科研生产工作有着里程碑意义：一方面，为系列项目统一技术状态，为后续项目生产的成本优化和按期交付需求奠定了坚实基础；另一方面，为多用户的个性化需求保留了自由空间，初步形成了项目和产品双驱动的科研生产模式，具备了面向国际市场的研发能力。

（2）产品化思路的超前应用，为项目生产赢得红利

近年来，A 项目充分继承了B 系列成熟技术状态，产品化率达到95%，提前消除了批产的技术风险，确保批产顺畅；同时与C 系列组批生产，大幅降低生产成本，生产周期缩短了30%。D 项目继承E 项目的技术状态亦提前消除技术风险。F 项目配套机电壳体类产品开展预制件设计，采取预制件锻造成型，结合智能生产线应用，减少加工工序，显著提高了生产效率。在成熟任务超过百件后，精密锻造加工预制件单件成本显著降低；成熟任务达到上千件时，单件成本可降低约50%。上述项目对产品化的应用充分体现了这一举措对生产效率的提升发挥了显著优势。

5.智能制造、提质增效，为项目交付保驾护航

（1）科学研判、主动作为，锚定目标真抓实干

智能生产线的建立基于“现场物理设备层—操作和控制设备层—监测调试层—总装交付层—资源规划的企业层”5 层架构。2020 年初，研究所在深入研究当前发展形势的基础上，科学预判未来几年科研生产任务剧增的态势，提前自主投入，开展了“补短板、夯基础、做示范”等能力建设工作。其中，重点针对影响生产交付短板和影响科研生产效率的瓶颈问题，开展“补短板”条件建设；针对通用设备设施差距，开展“夯基础”条件建设；针对规模化批产需求，按照先进制造+工业互联的智能制造思路，启动了多条数字化生产线建设工作。

（2）“夯基础、补短板”，初步完成“智能制造”的转型目标

截至2022 年，补充“补短板、夯基础”单点设备若干台/套，开展多条数字化生产建设，累计投资若干亿元。

目前，“燃气液压伺服装调”等多条数字化生产线已完成建设并投入使用，分别实现了机加由专人值守向全自动化黑灯无人的转变；实现电子装联由手工焊接人工检测向自动化贴装和自动化检测的转变；实现系统装调由单人单机、手工纸质向关键工序自动化、过程数据电子化、测试模式集成智能化的转变。随着2023 年底“泵阀精密机加”等多条生产线的建成，将形成涵盖多项目各类伺服、全部核心部组件的数字化批生产能力。

目前，已建成的生产线通过运行测试，产能均超过建设目标，产能分别提升多倍，产品合格率也提升至98%～100%，初步实现由“传统制造模式”向“高科技现代化制造模式”转型的目标，有力支撑保障相关批产任务的圆满完成。

6.战略合作，大力协同，构建共生新布局

（1）统筹供应商布局，化解孤源供应商风险

采购及供应链管理中心经过调研分析，形成了以研究所内生产为主、战略合作伙伴共同分担、一般合作伙伴凝聚局部集中优势的供应链整体布局策略，完成了重点产品的多点布局工作，实现了电机产品供应商的统筹匹配，推进了涡轮泵的双定点工作，化解了单点供应商的孤源风险，为提高项目产品的配套交付能力贡献了力量。

（2）坚持派驻驻厂代表制度，为项目任务圆满完成提供保障

2021 年以来，研究所按需设立了驻厂代表制度。对重点京外外协单位进行现场综合调度、协调，合计赴厂等重点单位下厂协调监督100 余人次，驻供应商累计约300 天，召开视频协调会议50 余次，2021 年供应商计划完成率由2020 年的86%提高至92%，有效促进了相关项目成熟任务生产圆满交付。

三、实施效果

1.成熟任务交付实现跨越式增幅，有力支撑装备建设

自2021 年，研究所推进智能制造生产线建设工作以来，各项目成熟任务交付能力大幅增长，成熟任务产品交付折成单机产品数量较2020 年增长若干百分点，完成数量首次突破历史。2022 年批产交付数量预计较2021 年增长若干百分点，产品数量将持续突破。

A 领域伺服系统、机电伺服系统、电液伺服系统“十四五”产能目标均较“十三五”实际产量显著增长；电静压伺服系统年产多套，为“十四五”新增产能类型。

成熟任务的按期保质交付，进一步提高了各项目的合同履约能力，不仅为计划市场部门的收款工作提供前提保障，也加快了用户装备的现代化建设步伐。

2.科研生产模式转型升级，体系赋能多领域服务

2020 年起，研究所自主开展了几十项新品研发项目，新建了若干通用件，有力支撑了项目研制、市场竞争和产品成熟度的提升，自主完成若干项“三再”项目，解决了诸如臃余设计、禁限用工艺、交叉流程等百余项痛点，显著提升了产品可靠性和生产效率，完成多类产品通用规范的编制，涵盖若干种伺服单元产品，初步实现组批投产及验收规范，落实了产品横向一致管理要求，提升了产品质量一致性。

从产品专业分类看，2020 年以来，完成了多个项目产品、零件的组批投产。燃气液压、电液、机电伺服生产周期有所缩短，有效节约成本。

从产品配套层级看，以新一代运载火箭配套单机为例，项目间开展多批次组批生产，生产周期缩短。

从组织生产模式看，以机电伺服机构复杂壳体为例，采用预制件生产模式后，从投产算起生产周期缩短了50%，从预制件状态算起每若干件项目生产周期缩短了75%，年生产能力显著提升。