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中国高速列车产业化及技术创新管理模式与实践
作者:王军(中国中车股份有限公司副总裁) 发表时间:2021年07月22日

  铁路是国家重要的基础设施、国民经济大动脉和大众化的交通工具,是综合交通运输体系的骨干,在经济和社会发展中起着点轴支撑的作用。

  2004年国务院提出“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的总体要求,开启了我国高速铁路新一轮的创新发展之路。

  高速列车国产自主化面临的挑战

  在我国高速列车国产化、完全自主化的过程中,如何在既有技术和产业基础上快速掌握核心技术,实现高速列车批量生产及升级换代是铁路装备制造业面临的迫切难题,同时还面临着来自产业化与创新模式管理方式的多项挑战。

  挑战一,面对高速列车技术的挑战,如何构建创新体系和研发流程,在较短时间内掌握核心技术,形成自主持续创新能力。

  挑战二,面对快速发展的国家和行业需求,如何建立与高速列车产业化需求匹配的产业链、制造体系和创新模式,快速形成适用批量生产的产业规模。

  挑战三,面对复杂运用环境下的高密度、大运量运营难题,如何构建品质保障体系,实现产品全生命周期的能力保持。

  上述挑战涉及市场、资金、技术、能源、供应链等多种要素,覆盖高速列车设计、实验、制造、运维链条各要素间相互关联互为耦合,具有系统性、复杂性和特殊性。因此,高速列车产业化与技术创新的管理方法创新意义重大。

  高速列车的发展模式

  高速列车技术具有系统性与演进性的特征。从空间维度上看,高速列车是复杂的大系统,包括车体、转向架、系统集成等九大关键技术,以及空调系统十大配套技术,同时还需要处理好轮轨、流固、弓网三大系统及耦合关系。此外,还需要解决复杂关系下的行车安全监测等技术难题。

  从时间维度上看,高速列车是面向全生命周期的系统工程,自设计概念萌生、方案确定、图纸设计、生产制造、商业运营、维护维护,直到报废的整个过程均需要全面系统地考量。

  另外,高速列车技术具有演进性。高速列车技术经过几十年的发展,技术能力与目标需求逐渐演进。

  从速度方面看,2004年以来高速列车速度由初期的时速200公里升级到350公里,同时我国还研制了时速500公里的试验列车。2020年时速600公里的高速磁悬浮实验样车成功试跑,运行速度不断攀升。

  在目标需求方面,高速列车技术由发展初期满足运能、速度、安全等功能性需求,逐渐向低成本、低能耗、高效率的经济性转变,再转向低噪声、低辐射、人机环境生态友好的绿色化、环保化、生态化以及信息化、智能化等方向。

  而在产业方面,高速列车产业呈现出市场性、结构性和协同性。作为向旅客提供高速便捷的运输装备,高速列车是一种公共的服务性产业,然而它却同样是一种具有价值、产量、成本、利润、产品质量和品种以及技术进步、服务水平等多方面的经济成果,也是生产卓越活动之一。而且随着市场呈现节律性变化,与经济增长有着密切联系,呈现鲜明的市场性。

  同时,高速列车产业也表现出结构性。高速列车是复杂的大系统工程,从组成要素上看涉及车体、转向架、牵引、制动、网络等主要部件,由50多万个零件组成。从产业链条上看,高速列车的结构性受上中下游产业链的影响。

  高速列车的产业实践

  高速列车是国家工业综合实力的体现,是其他产业发展壮大的核心动力之一,与机械制造、钢铁、电力电子、新型材料、信息、精密仪器、物流、文教等多方面都有密切关联,要协同并进。

  我国高速列车技术与产业的发展历程是一条“以我为主、博采众长、自我发展”的路线,通过围绕技术、产业的平台建设和人才能力的不断锻造,实现了对产品性能的持续提升和核心研发能力的沉淀。

  在发展过程中既要实现技术创新,又要构筑产业能力。要达到快速提升产能、提供高质量列车产品的核心目标,提出并构建“技术+产业”双元驱动机制,以高速列车技术要素为牵引,产业要素为拉动,技术促产业、产业拉技术双元驱动,螺旋式向前发展,实现从整车、系统、关键零部件研发制造到运营维护的全要素协同提升。

  其内涵在于通过战略引领、需求牵引,在内需要素的串联与激发作用下,从技术维度层面以开放协同共享的理念推动协同机制、能力建设、平台建设等的不断提升,产出理论方法、关键技术、部件系统及整车产品的系列化成果。

  以此为载体,对产业发展注入了新鲜血液,从而进一步在产业维度层面以联合协作共赢为内生动力,持续强化供应链管理、质量管理和制造体系建设,并催生出高安全、高速度、绿色、环保、便捷的新一代列车技术与产品的新需求。由此循环螺旋式发展,最终解决技术与产业能力的快速成长、高效迭代升级的难题。

  高速列车发展的实施路径

  路径一:打造高端研发平台,推动基础研究纵深发展。建立开放、协同、一体化、全球布局的科技创新体系,具备了面向全技术链的技术开发能力,面向全产品链的产品开发能力,面向全生命周期创新保障的科技支撑能力。

  路径二,以列车学科为载体的工程化路径优化,我们建立了振动噪声、车辆动力学、空气动力学等8个学科35个方向的高速列车学科体系,搭建技术理论研究向产品工程化应用的转化桥梁,打通了前沿技术向产业输送的快车道,大幅缩短了从理论到产品的开发周期。

  路径三,建立产品全寿命周期循环迭代优化的研发流程。以深度掌控、正向设计、自主创新为目标,建立以列车学科技术体系为支撑,顶层指标分解、循环迭代优化的研发流程,积累和夯实了高速动车组持续创新能力。

  路径四,高速列车谱系化发展,提出并建立高速列车谱系理论与技术架构,基于产品结构树,构建需求、过程及产品元模型,搭建需求驱动的设计制造一体化平台,形成满足定制化需求的高速列车产品自主持续创新能力。

  路径五,形成从基础前沿技术研究到产品实现的全链条协同创新模式,打造以企业为主体,政产学研金服用深度融合的科技创新体系。

  路径六,持续锻造供应商能力,以科研聚集技术链,以市场整合产业链,建立供应商寻源、准入、培育、监管、评价、激励的全生命周期动态管理机制,评估标准及卡控规范。

  路径七,形成快速、柔性的精益生产能力。建立高速列车节拍化拉动式生产模式,提出最小作业单元、工序联动等精益方法,全面推进企业生产运营体制的改善,建设智能生产线,高速列车产能提升了3倍。

  路径八,体系化质量把控,构建中车Q质量管理体系。在全部采购ISO9001标准上搭建了具有轨道交通装备制造业特色的质量管理标准体系,已经在中国中车全面运用。

  推行研发、制造、供应、售后多环联合的质量管控机制,建成高速列车质量管理系统,中车质量管理水平大幅提升,获国家级省部级质量奖11项,所属子公司四方股份在2020年度ISO/TS22163质量体系认证中获得银奖。

  未来展望与发展

  在双元驱动机制的推动下,中车集团成效显著,打造了世界上具有先进制造技术、规模最大的高速列车生产基地及产业链,动车组新造车产能550组,支撑了和谐号、复兴号高速列车的自主化批量生产。

  截止“十三五”末,累计交付动车组3793组,共生产各型号动车组40余款。经10余年时间,产业化及管理模式的可复制、可推广性得到验证,营造了我国高速列车自主化产业生态,形成了国际领先的高速列车研发和制造能力。

  我们构建全球最丰富的动车组产品谱系,包含40余种型号,涵盖时速200~380公里等级,其中CRH380A创造了时速486.1公里的运营列车世界最高试验速度。

  下一阶段我们将重点围绕安全、品质、效能、绿色的未来轨道交通发展需求,持续推动高安全、高品质、高效率、高智能、低能耗、低排放的技术共性。

  我们要围绕本构安全、主被动防护、灾害预警提升安全保障;围绕综合舒适型、人因工程、减振降噪提升出行品质;围绕低阻高速载运、互联互通、智慧出行提升出行效率;构建基础设施、移动装备、运营智慧、检修、旅客服务五位一体的数据中心,我们要统筹数据分析管理、配置资源、保障安全监测管理与服务围绕轻量化、深度减阻、高效能牵引等方面降低能耗;围绕新能源动力、材料回收、废排利用等方面降低排放。

  今后高速铁路发展的重要举措包括:持续沉淀,打造集基础研究、技术开发、产品应用于一体的高端创新平台;构建开放共享、全链条共赢的创新机制;坚持产业链自主可控;拓展产品+服务一体化解决方案;探索市场要素驱动的产品定制与产业协同。(本栏目未经报告人审核)

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