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提升创新软实力 领跑高铁“中国速度”

来源: 2014-08-01

唐山轨道客车有限责任公司


提升创新软实力 领跑高铁“中国速度”


       胡少雄 吴可超


随着美国及欧盟受金融危机重创后推出了重兴制造业的举措,全球需求结构变化对我国装备制造业的发展造成了巨大的冲击,加之我国的人口及成本红利已走到尽头,国际贸易成本上升,我国的轨道交通制造业走转型升级之路迫在眉睫。唐山轨道客车有限责任公司通过不断的技术研发、自主创新,搭建起了世界一流的研发制造平台,成为轨道装备高端产品的制造基地,为可持续发展奠定了坚实的基础。


中国北车唐山轨道客车有限责任公司(以下简称唐车)始建于1881年,是中国最古老的轨道装备制造企业、首批创新型企业。近十年来,唐车先后研制了中国第一列摆式列车、第一列70%低地板城轨车、第一列中低速磁悬浮列车。在轨道交通装备设计、制造和维护保养等方面创造了无数个“中国第一”。


多年来,唐车也让世界感受着“中国速度”。2008年,京津城际高速铁路,唐车制造的首列国产时速350公里“和谐号”CRH3型高速动车组创下了每小时394.3公里的“中国铁路第一速”,被原国务院总理温家宝誉为“国家名片”;2009年,两列CRH3型高速动车组在武广高速客运专线创造了时速394.2公里的“世界铁路重联运营最高速”;2011年,唐车自主创新研制的新一代“和谐号”CRH380BL动车组在京沪高铁运行试验中,创下了时速487.3公里的“世界铁路运营试验最高速”。


摆脱技术依赖 走“中国创造”之路


在人类社会面临资源与环境两大挑战的今天,大力发展高速铁路技术对于优化运输结构,解决我国交通运输能力供给不足的矛盾,从而支撑国民经济又好又快发展,具有重要现实意义。在城际铁路领域,国家“十二五”规划明确提出要以大城市为依托,以中小城市为重点,逐步形成辐射作用大的城市群。随着我国城市化进程日益加快,城市群规模不断扩展,城际出行需求日益突出,现有交通层次架构和产品很难满足需求,城际轨道交通进入了快速发展时期。到2020年,城际铁路规划里程将达6222公里,城际铁路装备的需求日趋强烈。


        高速列车作为高速铁路的核心装备是当代高新技术的集成,涵盖了信息通讯、电力电子、材料化工、机械制造、自动控制等多学科、多专业,是世界各国科学技术和制造产业创新能力、综合国力以及国家现代化程度的集中体现和重要标志之一。


唐车公司是我国重要的轨道交通装备产品研发制造基地,也是国内最大的高速动车组研发制造基地之一。总工程师孙帮成,在国内外首次提出了“多维度、多要素系统耦合”理论,探索了人—车—环的耦合作用机理,建立了适合我国国情的高速列车技术体系;在国际上首次建立了高速列车异地协同设计、仿真、试验一体化研发平台,实现了基于仿真驱动的快速多方案设计能力;突破了多项高速列车关键技术,在国际上首次实现长交路、大运量、复杂环境下时速300公里以上高速列车的规模化稳定运行。作为我国铁路发展的重要技术力量,在孙帮成总工程师带领下,唐车高速动车组研发团队坚持产学研相结合,坚持自主创新,把掌握核心技术作为技术创新的关键,申请国家专利240多项,其中包括发明专利20余项、国际专利2项,参与编写20多项高速动车组铁路行业标准,承担了国家科技支撑计划课题“高速列车车体技术”和“高速转向架技术”,以及多项铁道部重点科研课题。团队研制的CRH3CCRH380BLCRH380B-002CRH380B(非高寒)等动车组,已在京津、武广、京沪等线路安全运营多年。


唐车立足CRH3项目,引进了国际最高端的大型数控焊接、加工设备和精密检测手段,逐渐打造成为布局合理、设备通用化、工装柔性化、模具专业化的轨道装备高端产品基地。CRH380BL是创新团队自主研发的新一代高速动车组,采用16辆编组模式,满足最高运营速度380km/h、持续运营速度350km/h的要求,采用行业最新的节能和环保技术,实现了低阻力、低振动、低噪声、低辐射、零排放以及95%以上的再生制动利用率等一系列集成创新,经过110列车超过2亿公里的运营实践表明,故障率为每百万公里1件以下,动车组的安全性、可靠性、舒适性等性能指标达到世界先进水平。CRH380BL高速动车组不仅为企业带来新的利润增长点,而且带动了相关产业发展,延伸了产业链条,有力推动了传统铁路装备制造产业的技术和结构调整。同时,对于我国建设资源节约型、环境友好型社会,实现人与社会、环境的可持续发展具有积极的意义。


依靠“引进、消化、吸收、再创新”,唐车完全掌握了高速动车组关键技术,从原来160公里速度等级的普通客车技术,到350公里速度等级的高速动车组技术,用不到五年时间,完成了由传统客车制造企业到高速动车制造商的华丽转身。近年来,唐车公司又相继开发出时速250公里城际动车组、100%低地板现代有轨电车、A型铝合金地铁、B型不锈钢地铁、B型铝合金地铁、中低速磁悬浮列车等新产品,由仅能生产单一的、经济价值较低的中低速普通客车,逐步扩展到“三线”(碳钢、铝合金、不锈钢三种材质)“四系”(动车组、城轨车、中低速普通客车及特种车)80多个品种的产品系列。


带动高端装备制造产业企业实现量级跨越


当前,我国高速动车组和城际动车组产业面临来自国内、国际两个市场的双重挑战,我国仍然没有完全掌握部分关键系统和关键零部件技术,一些装备在安全性、可靠性、易维护性以及运用维护成本方面上无法满足需求,大大制约了我国自主把握运营安全、运营效率和效益以及运输服务质量的能力。国家“十二五”规划纲要和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》(国发〔201032号)将高端装备制造业列为我国七大战略性新兴产业之一,《高端装备制造业“十二五”发展规划》及其子规划《轨道交通装备产业“十二五”发展规划》进一步明确了高端装备制造业“十二五”期间的7大重点方向,其中包括“动车组及客运列车”和“关键核心零部件”等方向。


加快发展先进装备制造业,是抢占产业发展制高点的必然选择,是转变经济发展方式、调整经济结构的重要内容和重要举措。火车快不快,全靠车头带。唐山装备制造业的快速发展离不开唐车的带动。1994年至今,唐车为中国六次铁路大提速批量提供了快速新型的铁路客车,累计生产各型客车逾万辆。目前,中国时速300公里以上在用高速动车过半数多出自唐车产品平台。在唐车的发展带动下,唐山市高端装备制造(高速动车)基地也于日前顺利通过专家评审,荣获第四批国家科技兴贸创新基地称号。


为了实现轨道交通绿色发展,由“中国制造”到“中国创造”的转型,作为一个具有130多年历史的老国企,唐车充分把握轨道交通发展时机,顺应发展高端装备制造业的时代要求,充分挖掘公司传统的工业制造优势,通过对国外先进企业如德国西门子高速动车组研制技术的引进、消化、吸收和再创新,逐步探索出了一条从传统装备制造向高端装备制造的转型升级之路,实现了企业经营量级由十亿元到百亿元的跨越。几年来,公司累计投入50多亿元进行制造能力提升,逐渐形成动车组综合月产20列、碳钢车日产12辆、城轨车年产600辆的生产能力,为企业经营量级的提升奠定了坚实的基础。从2010年开始,公司销售收入从之前徘徊多年的不足10亿元,已连续4年收入超百亿,累计上缴税收30亿元。


依托国家级科技课题,建成产学研用合作的技术创新平台


目前,我国轨道交通装备产业已初步建立了国家轨道交通装备技术创新框架,已建成以现代轨道交通国家实验室为代表的国家级研发机构10家,国家创新型企业5家,国家认定企业技术中心13家,形成了以国家工程技术研究中心、国家工程研究中心、国家实验室、国家重点实验室、国家工程实验室、国家认定企业技术中心为骨干,覆盖基础技术、共性技术、产品实现技术的研发创新体系。


被命名为全国首批“创新型企业”的唐车,拥有国家级企业技术中心,实施产学研用合作方式,积极承担863课题2项、国家科技支撑课题5项,建立起具有自主知识产权、时速350公里以上、国际竞争力强的中国高速列车技术体系,突破了低阻力流线头型、高气密强度和气密性车体、强动力绿色牵引系统、主动控制低气流扰动双弓受流技术、控制诊断监视智能化等世界难题,成为高速动车品牌成功的佼佼者。


唐车公司加快落实国家提出的以企业为主体,以市场为导向,产学研相结合的技术创新路线,积极探索产学研合作的新模式,加大产学研合作力度,充分发挥高校在专业研究和基础理论方面的优势。依托企业的研发环境,与中国科学院、铁道科学研究院、四方车辆研究所、清华大学、浙江大学、西南交通大学、北京交通大学、北京航空航天大学、大连交通大学等国内一流的科研院所和高校建立了密切的协作关系,集中各学校的专业技术带头人及其优秀研究团队,将高等院校、科研院所的优势学科与维系企业生存与发展的关键技术项目相结合,不断攻坚克难,持续提升企业在新产品、新技术、新工艺方面的创新能力,增强了企业的核心竞争力,同时培养了一大批理论基础深厚、工程研究经验丰富、技术创新能力突出的高校人才,为新一代高速动车组项目的顺利实施和创新研制提供了强大的人才队伍保障。


唐车公司在高速列车研制过程中,搭建了新一代高速列车设计、仿真、试验、制造一体化平台。


在设计平台方面,基于Pro/EIntraLinkSAP软件,研究搭建了产品全寿命周期的数字化三维异地协同设计平台,通过自行设计和开发的异构系统集成方案,实现不同业务系统与SAP系统的一体化集成,达到产品异地一体化协同设计,系统已成功应用于动车组、城轨列车等公司两线四系轨道车辆产品的研发设计与制造,具备了与国内外客户开展广泛技术合作及异地协同设计的能力。


在仿真平台方面,基于二次开发技术和系统集成技术开发了轨道客车协同仿真平台。建立了专业CAE仿真分析环境,具备了车辆动力学、空气动力学、强度、疲劳、碰撞、振动噪声、焊接模拟、车内流场等仿真分析能力;建立了行业领先的高性能计算中心,具备460cpu并行计算能力,支持8辆编组高速列车空气动力学等大规模、复杂数值模拟。实现了仿真工具、流程和数据的协同及管理,为高速动车组技术创新提供了平台保障。


试验验证平台方面,唐车公司正在建设高速列车系统集成技术、车体综合技术、转向架技术、环境适应性技术和安全可靠性等技术研究的试验验证手段,这些验证手段包括:列车网络控制试验台、列车单元综合性能试验平台、转向架参数测试试验台、车体静强度试验台、车体参数测试试验台、模态试验台、振动试验台等。


在制造平台方面,唐车公司构建了六大核心制造技术分平台,即车体制造分平台、涂装制造分平台、组装制造分平台、调试制造分平台、转向架制造分平台、物流分平台。唐车公司车体和转向架制造过程均按EN15085焊接体系进行质量控制,在焊接变形控制、焊接仿真等技术方面均处于世界领先水平;在涂装和表面处理方面,针对不同环境和要求的涂装配套体系非常成熟,适用于国内外大多数环境;动车组粘接按照DIN6701体系覆盖,特别是高速动车组风挡车窗粘接安装技术解决了曲面粘接强度和密封性的高要求;采用模块化组装工艺,列车装配后先用单车模拟调试技术进行测试,提高产品质量、缩短试验周期;物流方面,采用国际先进的SAP系统进行物流仓储配送,保证数万零部件准确、高效的配送。


依托国家“863”计划《最高试验速度400km/h高速检测列车关键技术研究与装备研制》重点项目,研制完成了高速综合检测列车,使其具备了400km/h持续检测运行和500km/h以上超高速试验能力;通过对通信、信号、轨道、动力学、弓网及综合等六大检测系统的数百种检测设备的结构强度、专用供电、协同运行、电磁兼容等方面研究,满足了检测系统的高速、实时、同步检测需求;通过对涉及弓网、轮轨、流固等耦合关系的气动压力、动应力、振动特性等实时跟踪检测及数据分析,初步形成我国高速铁路线路谱、关键部件载荷谱,支撑我国高速列车的自主研制与技术创新能力的持续提升。


技术创新平台的建设,使唐车由原来仅能造修低档、低附加普通铁路客车、检修内燃机车等产品,发展为以“铝”和“钢”两条生产线为主导,高速动车组、中低速普通客车、城轨车、特种车构成的“两线四系”产品体系,满足了多元化市场需求。2010年以来,唐车公司获得发明专利25项,实用新型专利42项,包括设计、制造等不同的阶段,以及车体、转向架、牵引等不同的技术领域。380BL动车组获得中国北车科技成果特等奖、河北省科技进步一等奖、中国铁道协会科技成果特等奖。


拓展产业价值链 探索制造业“服务化”模式


“十二五”期间,我国铁路和城市轨道交通建设进程不断加快,路网规模迅速扩大,产品技术不断升级,系统集成度提高,轨道交通运营方式向着网络化和多样化发展,这对轨道交通装备企业的转型发展提出了较大的要求。唐车结合行业发展形势及公司发展现状,定位为打造世界级水准的公共交通装备制造一体化解决方案的提供商,以“绿色智能人文一体化交通”理念为引导,夯实基础并努力向价值链两端拓展。在构筑轨道装备高端产品基地、建设国际一流的创新型企业、引领轨道装备制造业发展的战略构想指引下,唐车正在向成为绿色、智能、人文一体化交通解决方案提供商的目标前进。


唐车是国内首家成功实施ERP工程的轨道交通装备制造企业。2006年,唐车以时速350公里高速动车组项目设计制造为载体,启动ERP信息化建设工程,实现了高速动车组设计、生产到应用、维护、检修的全生命周期管理。近几年,唐车依托高速动车组的技术引进,不断学习国外先进企业的管理理念、管理方法和工具,完成了SAP管理系统、项目管理平台、精益生产管理平台、采购与供应商管理平台等一批先进管理模式和方法的塑造,逐步建立起集中统一、上下一体的数字化协同平台,促进了企业管理向集约化、精细化转变。2012年,因推进工业化与信息化取得了丰硕成果,被国家工信部评为国家级两化深度融合示范企业。


唐车的管控模式是以操作管控为主,战略管控为辅,属于高度集权与适度放权相结合的管理方式。为了确保整体资源围绕中长期战略目标的实现可持续优化和高度协同,唐车采用集权方式管理,在市场营销、研发、采购、生产、售后等产品的整个生命周期进行操作型管控。为了充分激发和调动各层次实施主体的内部驱动力,提高实现目标的执行力,唐车在边缘业务及产业链的下游,比如配件加工、碳钢车检修等业务上,采用放权的方式管理。“责、权、利”对等集权和放权的基本原则。


售后服务是企业产品交付用户后的第一道工序,高效有力的售后服务是高速动车组安全运营的有力保障,是企业市场形象、品牌实力的综合体现。唐车以打造“王牌之师”为售后团队建设目标,全力打造高速动车组技术和管理理论的实践创新基地。唐车采取“理论培训、军训练兵、售后实战、项目经历”的“四段论”式人才培养模式,基于AHP层次分析法建立实战培养考核评估体系,通过实战锻炼、积累经验,打造了一支装备精良、实力过硬、指挥得力、反应迅速、纪律严明、文化优秀的售后服务团队,实现技术和管理双轨发展。


2011年初,在中国企业联合会组织的“第十七届国家级企业管理现代化创新成果”评选中,唐车公司创造的“以售后服务实战为载体的人才培养体系建设”管理创新成果,荣获全国企业管理现代化创新成果二等奖。


唐车不断推动公司的经济模式由轨道车辆制造向交通解决方案提供商转变,开辟新的经济增长点。在一体化新兴产业方面,通过建立产业联盟、产业技术研究院等方式,抢占高端市场,为用户提供从前期规划设计、工程施工、车辆制造、线路运营到后期维护保养等的全程服务。目前,已与福建泉州、贵州六盘水等城市签订了开展一体化项目的合作协议,唐山市的现代有轨电车示范项目也正在跟进之中。在专业化的运维服务方面,相继在北京、武汉、上海、广州、长沙等地建设专业服务站,为用户提供“F1赛车”式的动车组运用维护、技术咨询、故障处理、配件贸易等服务,与上海铁路局、广州铁路(集团)公司等合作开展动车组高级修业务,整个动车组运维服务年销售收入已超过10亿元。


2010年,唐车通过了国家发改委的审批,取得国内城轨地铁市场的准入资质。2013年,研制的100%低地板现代有轨电车出口土耳其,中标福州地铁1号线168B型铝合金地铁;2014年,中标天津地铁5号线186B型不锈钢地铁车辆;业务实现了从两条铁路向城市轨道交通领域的迈入。2014年,唐车将参加福建南平武夷新区有轨电车旅游专线工程总承包项目竞标,将为用户提供包括线路规划、基建、通信、车辆制造、运营、售后服务等在内的一体化解决方案,实施“交钥匙”工程。


为实现向绿色智能人文方向转型升级的战略目标,唐车从既有主营业务、一体化和多元化等三方面推进落实。


首先,做精做强主营业务。在政策环境多变、市场订单不稳定、经营风险加大的严峻形势下,唐车始终把既有业务架构的搭建和完善作为做实企业的第一步,即重点打造高速动车组、普通客车、城轨车、磁悬浮列车组成的“两线四系”轨道车辆产品制造平台及服务平台,着实提升公司在产品研发、制造、质量、服务等环节的核心竞争力。全面推广精益化管理,提升既有产品的制造工艺和质量水平,增强产品在质量、周期、成本等生产要素上的核心竞争能力,巩固公司在轨道交通装备高端制造领域内的核心地位,并逐步带动相关产业链的发展。


在向生产性服务业转型的方向上,唐车从客户的实际需求出发,不断加大对产品运用维护与研究、动车组检修、配件销售与检修、专业化用户培训、维保中心、专家网络支持系统、信息化数据中心等运维体系的建设,促进公司服务业务专业化、技术化、产业化发展。通过用户、供应商和主机厂的一体化经营,将运维服务体系的诸多环节联结为一个完整的产业系统,为客户提供全面化、灵活化、专业化的产品全生命周期服务,并为公司搭建起向寿命周期模式发展的业务结构和绿色通道。


其次,探索一体化业务模式。新型城镇化促成了城市轨道交通的黄金发展时期,国内二三线城市不具备建设地铁、轻轨的条件,为了解决交通问题,带动城市发展,多数选择建设现代有轨电车或市域动车组线路,但没有轨道交通建设经验,且不具备技术、管理人才团队和建设资金,这为提供绿色智能人文一体化交通解决方案、开展一体化业务带来了市场空间。


唐车联合国内外“政用产学研金介”相关资源,成立了河北省绿色智能交通产业技术研究院,为城市客户提供从城市交通需求分析策划、轨道交通系统规划、投融资方案制定、基础设施建设、轨道车辆制造、运营体系搭建、系统运营、维护检修8个环节的一体化解决方案的服务。目前,唐车已与多个城市达成合作意向,部分项目正在开展项目前期工作。


最后,拓展多元化等新兴业务。在全球产业结构转型升级,京津冀一体化、同城化发展的形势下,当前,大力发展多元化业务、承接产业转移是赋予企业转型升级乃至更长远发展的重要契机。为此,唐车提出了旨在搭建更为良性的业务架构,增强企业应对外部环境变化,同时积极服务河北省、唐山市产业转型升级的发展目标。


根据地方政府治理污染、节能减排绿色发展的需求,唐车正在针对新材料、新能源、新技术方面,重点围绕空气清洁、土壤治理等节能减排技术开展技术论证。同时,将从轨道车辆业务链及轨道交通相关多元化产业的开发着手,注重轨道交通产业与非轨道交通产业结合,采取创新发展的经营模式,努力搭建新型产业平台。


接轨世界 引领未来


一百多年前的唐车接轨世界多少有些被动和无奈,曾经“夹缝求生”的唐车而今已成为中国民族工业的骄傲。在中国民族工业的起点上,一代代自强不息、永不言弃的唐车人,立志铸就世界级企业,创造了一批又一批领先于国内外同时代的机车车辆,为民族工业培养了许多坚韧有为的国之栋梁。唐车承载起实业兴邦、工业强国的责任,形成了具有自主知识产权的焊接、组装、调试技术和质量体系,员工掌握的工艺标准和制造技术业界领先。唐车对公司前景的展望一言以蔽之:不仅要接轨世界,更要引领未来。


高铁,改变着世界,改变着中国,也改变着唐车。从硬座到硬卧,再到今天高速舒适的动车组和城轨列车,高品质的唐车产品,见证了民族工业接轨世界的坚定和自信。2009年,唐车首次出口加纳内燃动车组,中国动车组第一次走出国门;2012年,唐车出口安哥拉120辆客车;2013年,唐车出口孟加拉的20列动车组,改善了当地交通;2013年底,世界上最大的运输机,载着唐车制造100%低地板现代有轨电车空运土耳其,这是同类产品首次出口欧洲;2014年,唐车又收获出口阿根廷内燃动车组、出口安哥拉动车组、出口埃及铁路不锈钢客车等一大批海外订单;特别是2012年唐车公司出口德国高速动车组铝合金车体大部件,吹响了中国高铁走向世界的号角。


引领未来,唐车已经具备了搏击轨道装备技术最前沿的实力。河北省在“十二五”规划中提出了“培育一批千亿元级工业聚集区和大型企业集团,着力调整经济结构,着力推进新型工业化,推动绿色低碳发展”的战略目标。唐车承担起“转方式、调结构”,构筑区域经济发展新格局的使命,确立了科技创新、模式创新、驱动产业升级,全力打造首个绿色智能人文一体化交通千亿元产业示范园区的战略构想,制定了“高调定位、抢占资源、深度捆绑、吸引投入、夯实基础”五大战略主题,努力实现成为世界一流轨道交通装备产品基地和绿色智能人文一体化交通解决方案提供商的战略目标。


接轨世界,引领未来,这是唐车133年来生生不息,不断创新发展的动力源泉。面对十三亿中国人的热切期盼,唐车发挥悠远的制造传承,深厚的技术积淀,独特的管理及品牌文化优势,坚定不移地走自主创新、转型升级的发展之路,提升实力,激发活力,增强凝聚力,形成核心竞争力,迸发中国高端轨道交通装备制造业的澎湃动力和雄浑交响。■(本文原载于《中国科技产业》2014.07