大數(shù)據(jù)和智能制造背景下車(chē)輛主機(jī)廠面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

朱新榮 王磊 畢修令 吳雪陽(yáng) 李宏陽(yáng)

摘要：通過(guò)對(duì)近年來(lái)軌道交通車(chē)輛制造行業(yè)希望通過(guò)信息化手段提升產(chǎn)品利潤(rùn)率的需求出發(fā)，研究發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)和智能制造已成為軌道交通行業(yè)的主要研究和發(fā)展方向，本文通過(guò)結(jié)合馬斯諾需求模型和車(chē)輛主機(jī)廠的現(xiàn)狀分析，提出了軌道車(chē)輛主機(jī)廠借用大數(shù)據(jù)和智能制造的應(yīng)用前景和相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制方式，通過(guò)結(jié)合大數(shù)據(jù)在制造業(yè)的應(yīng)用，盡力推動(dòng)軌道車(chē)輛的智能化和產(chǎn)品利潤(rùn)的最大化。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；大數(shù)據(jù)；智能制造；風(fēng)險(xiǎn)控制

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，交通運(yùn)輸、金融保險(xiǎn)業(yè)以及高科技產(chǎn)業(yè)等基礎(chǔ)設(shè)施投資逐漸成為跨國(guó)公司新的投資熱點(diǎn)。與此同時(shí)，龐大的數(shù)據(jù)容量、繁多的類(lèi)型、高速的數(shù)據(jù)處理與流轉(zhuǎn)，以及低價(jià)值密度使制造型企業(yè)常感到無(wú)所適從。如何利用大數(shù)據(jù)分析解決問(wèn)題、挖掘潛在聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)增值，已成為跨國(guó)公司和各制造型企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

我國(guó)在大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用方面仍存在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌規(guī)劃、創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域不廣等問(wèn)題。我國(guó)大數(shù)據(jù)正面臨著從容量大、類(lèi)型多、存取速度快、應(yīng)用價(jià)值高為特征的數(shù)據(jù)，快速發(fā)展為以數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和關(guān)聯(lián)分析為特征的轉(zhuǎn)變。本文通過(guò)國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析，提出了軌道車(chē)輛主機(jī)廠在大數(shù)據(jù)處理和智能制造推進(jìn)的合理化建議以及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范等內(nèi)容。

一、概述

在各地鐵公司和車(chē)輛主機(jī)廠以及部件供應(yīng)商紛紛推出各自的智能化解決方案以及智能制造方案的背景下，制造型工業(yè)將與高維仿真、數(shù)據(jù)分析、傳感數(shù)量高度融合，使各個(gè)層面的數(shù)據(jù)得到充分利用，進(jìn)而預(yù)測(cè)產(chǎn)品在全壽命使用中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品耐受性和企業(yè)利潤(rùn)水平。為充分利用大數(shù)據(jù)和智能制造平臺(tái)，國(guó)外的巨頭公司紛紛采用在產(chǎn)品壽命的前端、中端、后端三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和創(chuàng)新。通過(guò)大數(shù)據(jù)的信息挖掘，分析和預(yù)測(cè)市場(chǎng)走向、實(shí)現(xiàn)制造業(yè)服務(wù)化、建立數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。

1）前端營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)環(huán)節(jié)，全面分析市場(chǎng)走向，建立科學(xué)決策機(jī)制，提升市場(chǎng)應(yīng)變能力。在國(guó)外制造業(yè)領(lǐng)域，不少企業(yè)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)市場(chǎng)走向，預(yù)測(cè)經(jīng)營(yíng)管理中可能存在的問(wèn)題，對(duì)于提高跨國(guó)企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力大有裨益。

2）在中端設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)，基于客戶需求，提供系統(tǒng)化解決方案，走制造業(yè)服務(wù)化路線。目前，制造業(yè)基于產(chǎn)品的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式已經(jīng)開(kāi)始向基于服務(wù)的定制化模式轉(zhuǎn)型。大數(shù)據(jù)作為一個(gè)精準(zhǔn)定位的有效工具，幫助跨國(guó)企業(yè)了解客戶需求，針對(duì)不同群體進(jìn)行產(chǎn)品細(xì)分，為客戶提供系統(tǒng)化解決方案。

3）在后端制造和物流環(huán)節(jié)，建立大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，優(yōu)化作業(yè)流程，提高生產(chǎn)效率。在后端，不少工廠也采取了數(shù)據(jù)采集和分析，以進(jìn)行內(nèi)部流程優(yōu)化。

二、車(chē)輛主機(jī)廠的現(xiàn)狀

隨著生產(chǎn)要素成本的持續(xù)上升和傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的改變，如何從低附加值、勞動(dòng)密集型模式向追求高附加值、高技術(shù)含量模式的轉(zhuǎn)變，是車(chē)輛主機(jī)廠乃至整個(gè)制造業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。作為一個(gè)為國(guó)內(nèi)外提供城軌車(chē)輛的主機(jī)廠，僅部分部門(mén)開(kāi)展了數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)，存在信息不暢通、更新不及時(shí)，在解決此類(lèi)問(wèn)題基礎(chǔ)上，還需借助大數(shù)據(jù)的分析對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)測(cè)，以提高企業(yè)的盈利水平。

據(jù)2017年4月份發(fā)布的中國(guó)中車(chē)股份有限公司2016年年度報(bào)告中所述，中車(chē)除了基本的鐵路裝備業(yè)務(wù)外，還在城市基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)、新產(chǎn)業(yè)（含通電機(jī)電業(yè)務(wù)、風(fēng)電&新能源等新興業(yè)務(wù)）、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)務(wù)、國(guó)際業(yè)務(wù)均取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。然而受限于主營(yíng)產(chǎn)品“以銷(xiāo)定產(chǎn)”的供銷(xiāo)模式，以及對(duì)過(guò)往數(shù)據(jù)共享和分析的欠缺，導(dǎo)致了對(duì)目前軌道產(chǎn)品“智能化”、車(chē)輛維護(hù)“狀態(tài)修”、服務(wù)提供“利潤(rùn)化”、物流銜接“無(wú)縫化”、運(yùn)輸服務(wù)“一體化”的實(shí)際需求反應(yīng)有所滯后，僅局限在部分主機(jī)廠部門(mén)的研究和探索應(yīng)用中。

三、車(chē)輛主機(jī)廠與大數(shù)據(jù)和智能制造結(jié)合的應(yīng)用前景

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外大型企業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)展的分析，建議作為車(chē)輛主機(jī)廠可按照Abraham H.Maslow提出的馬斯諾需求模型的五層次理論（生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要、自我實(shí)現(xiàn)需要）進(jìn)行分析，將需求模型與車(chē)輛主機(jī)廠現(xiàn)狀相結(jié)合，從大數(shù)據(jù)的應(yīng)用程度以及未來(lái)發(fā)展方向大致分為五個(gè)階段（數(shù)字化列車(chē)積累需求、數(shù)字化列車(chē)初級(jí)應(yīng)用需求、數(shù)字化列車(chē)智能應(yīng)用需求、數(shù)字化工廠應(yīng)用需求、數(shù)字化自我提升需求），如圖2所示。

如上圖所示，依據(jù)大數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)軌道車(chē)輛主機(jī)廠的實(shí)現(xiàn)方式，從易到難的實(shí)現(xiàn)角度進(jìn)行介紹。

1）部件數(shù)據(jù)積累

收集列車(chē)關(guān)鍵部件或回路狀態(tài)信息，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)在列車(chē)上的關(guān)鍵部件和重要電氣回路中增設(shè)相應(yīng)類(lèi)型的傳感器，將記錄的模擬量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，以電信號(hào)形式通過(guò)數(shù)據(jù)電纜傳遞給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、記錄和存儲(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)列車(chē)多種參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及列車(chē)LCC（列車(chē)全壽命）數(shù)據(jù)的積累做好技術(shù)準(zhǔn)備工作。

2）初級(jí)智能列車(chē)平臺(tái)的搭建

實(shí)時(shí)更新車(chē)輛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成預(yù)設(shè)條件下的列車(chē)自主運(yùn)行。通過(guò)列車(chē)上的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互設(shè)備，與軌旁信號(hào)基站設(shè)備交換列車(chē)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，使列車(chē)與信號(hào)設(shè)備按照預(yù)設(shè)程序完成列車(chē)日常主動(dòng)喚醒、自行出庫(kù)、正線自動(dòng)運(yùn)行、列車(chē)按時(shí)回庫(kù)、列車(chē)當(dāng)日信息及故障數(shù)據(jù)的上傳，列車(chē)自主休眠。在整個(gè)列車(chē)無(wú)人駕駛的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的前期計(jì)算和持續(xù)積累和分析來(lái)實(shí)現(xiàn)初級(jí)智能列車(chē)平臺(tái)的搭建。

3）全效智能列車(chē)平臺(tái)的構(gòu)建

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行對(duì)比，自主選擇最優(yōu)行車(chē)規(guī)則，列車(chē)故障時(shí)自主選擇最優(yōu)解決方案，自主提出維修建議。通過(guò)對(duì)故障數(shù)據(jù)及解決方案的學(xué)習(xí)，提升車(chē)輛的自我管理權(quán)限，在車(chē)輛出現(xiàn)類(lèi)似故障情況下，由車(chē)輛自主決定停車(chē)、下線、降級(jí)或正常運(yùn)行。除此之外，還可以通過(guò)監(jiān)控車(chē)輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，主動(dòng)向車(chē)輛段內(nèi)的維護(hù)人員提出維修建議，使得目前的車(chē)輛維保模式從常規(guī)維保、全效修等模式向狀態(tài)修進(jìn)行轉(zhuǎn)變，狀態(tài)修遲遲未能實(shí)現(xiàn)的根本原因也主要受制于車(chē)輛可靠性數(shù)據(jù)的積累不足。

4）智能工廠平臺(tái)的搭建

以服務(wù)信息（含營(yíng)銷(xiāo)和售后）為平臺(tái)，拉動(dòng)公司內(nèi)部各部門(mén)支持。以顧客為企業(yè)核心驅(qū)動(dòng)力可提高自身競(jìng)爭(zhēng)力，而以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)力則指引著企業(yè)的發(fā)展方向。雖然軌道交通行業(yè)目前還是個(gè)“以需定產(chǎn)”的生產(chǎn)模式，但通過(guò)對(duì)以往項(xiàng)目的信息收集和數(shù)據(jù)分析，考慮用戶在日常產(chǎn)品使用中的不滿和實(shí)際需要，將分析得到的實(shí)際需求信息反饋公司設(shè)計(jì)和工藝部門(mén)，以便提前完成方案規(guī)劃，盡可能的在用戶明確提出需求或不滿前，給出處理方案和實(shí)施方案，盡量縮短彌補(bǔ)或者改善方案的時(shí)間耗費(fèi)，提高用戶滿意度。

5）智能世界平臺(tái)的搭建

以數(shù)據(jù)分析為基石，主動(dòng)向潛在用戶進(jìn)行營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)。在此階段，除了關(guān)注既有客戶的隱性需求，還應(yīng)關(guān)注潛在客戶（含既有客戶）未來(lái)的隱性需求甚至為客戶量身定制和創(chuàng)造需求。在智能世界階段，只有通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析才能獲取更多智能的、有價(jià)值的信息。通過(guò)對(duì)有價(jià)值信息的剖析，主動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)培訓(xùn)服務(wù)、產(chǎn)品替換、產(chǎn)品升級(jí)改造、備件更新等服務(wù)，在提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，樹(shù)立產(chǎn)品在用戶心中不可或缺的地位。

四、機(jī)遇和挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的寶貴價(jià)值已成為人們存儲(chǔ)和處理大數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)力。對(duì)數(shù)據(jù)的占有和控制將成為國(guó)家間和企業(yè)間新的爭(zhēng)奪焦點(diǎn)，“大數(shù)據(jù)時(shí)代”已然來(lái)臨，然而大數(shù)據(jù)應(yīng)用中必然會(huì)遇到數(shù)據(jù)上傳、共享風(fēng)險(xiǎn)、數(shù)據(jù)的維護(hù)與應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)，但是這些風(fēng)險(xiǎn)可以通過(guò)建立合理的管理體系、可靠的數(shù)據(jù)安全保護(hù)體系來(lái)進(jìn)行控制。

制造行業(yè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)和智能制造面臨的機(jī)遇也越來(lái)越明晰：

1）建立統(tǒng)一管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)流程，減少“信息孤島”，避免需共享的信息掌握在個(gè)人手中，造成目前信息不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的發(fā)生。

2）轉(zhuǎn)變制造型企業(yè)的戰(zhàn)略思路，可以通過(guò)與同行甚至上下游企業(yè)建立市場(chǎng)信息共享、供應(yīng)商信息共享、物流資源共享、售后服務(wù)信息共享等方式突破目前制約信息共享的瓶頸；

3）持續(xù)完善信息化管理平臺(tái)，逐步從部件狀態(tài)數(shù)據(jù)的持續(xù)積累，到初級(jí)智能列車(chē)的實(shí)現(xiàn)，從全效智能列車(chē)到智能工廠的實(shí)現(xiàn)，最后利用大數(shù)據(jù)技術(shù)打造智能世界，考慮從生產(chǎn)企業(yè)向服務(wù)企業(yè)觀念的轉(zhuǎn)變，努力提升品牌自身競(jìng)爭(zhēng)力。

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