1 实施背景
制造业是国民经济的主要支柱，也是今后我国经济“创新驱动、转型升级”的主战场。我国已经成为制造大国，但仍然不是制造强国。我国齿轮产业规模不断扩大，现阶段已位居全球第一。预计到2024年，车辆齿轮规模有望达到2544亿元。在《中国齿轮行业“十四五”发展规划概要》中提出，高端齿轮产品制造能力大幅提升，产品性能和质量总体接近国际先进水平，齿轮产品基本满足国内重点装备及大型工程配套需求，工业机器人精密减速器、盾构机TBM重载减速器等高端齿轮产品自主配套比例达到50%左右。高端齿轮产品出口额显著提升，进口额大幅降低，进出口贸易逆差降低60%左右。
我国车辆齿轮生产企业数量多，但大部分企业缺乏研发能力，产品主要集中在中低端领域。作为通用零部件行业中规模最大的行业，相较57.18亿美元的出口额，2020年我国齿轮产业进口额高达129.74亿美元，尽管同比有所下降，但在整个零部件行业中占比达到了75.2%。行业低层次产能过剩，产品同质化严重，恶性竞争现象逐渐加剧，主要依赖进口。当前世界正处于百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革与中国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，加快形成新质生产力，抢占发展制高点、形成发展新动能、培育竞争新优势，是破解社会经济发展难题、推进经济高质量发展的必然之举。
因此，为了突破“卡脖子”现象，实现关键零部件国产化，急需通过推进绿色智能工厂建设，形成新质生产力，生产相较于传统工艺能够有效控制产品质量、降低材料消耗、缩短制造周期，确保质量及稳定性，延长使用寿命，满足汽车驱动桥配套需求的产品。
2 主要做法
2.1 统筹规划，做好绿色智能工厂建设的顶层设计
1）总体思路。全面贯彻《中国制造2025》，以促进企业转型升级为主题，以加快绿色制造与智能制造深度融合为主线，根据“统筹规划，分期实施，全面推广，标准固化”原则，依据《国家智能制造标准体系建设指南》《绿色工厂评价通则》《产品生态设计通则》《绿色工业建筑评价标准》，构建绿色智能工厂建设总体架构。
2）总体目标。按绿色工厂与智能工厂标准建设全新的基础设施，提高自动化和智能控制水平，全面提升企业的技术创新水平、制造技术、产品质量，降低企业成本。通过三年努力，实现劳动生产率提高30%，外部质量异议损失降低50%，每百万件产品不良品降低50%。
3）具体实施方法。以项目经理制形式，全面梳理各生产环节与岗位，促进节能减排、效率提升。根据“工艺领先”原则，从工艺源头采用绿色设计，节约材料，减少污染。在设备与基础设施层面，推进低能耗、自动化的技术改造项目，并建设智能制造试点车间。基础自动化方面，针对制造过程中的低增值、纯值守、环境恶劣及手工操作效率较低等操作岗位，采用自动化技术装备置换人工，提高工作效率；采用先进的自动化控制装置对影响产品质量、工艺控制稳定的关键生产环节进行升级改造；信息化建设方面，构建ERP系统，对信息系统和网络系统进行全面升级改造，为提高精益生产水平、提高供应链协同效率提供支撑。
2.2 全面布局，构建绿色智能制造体系
绿色工厂是在综合考虑环境、社会、经济影响的基础上，采用先进的绿色材料、绿色设计技术、绿色制造技术和循环再利用技术，制造出无害化的绿色产品，达到环境污染最小化。资源利用低碳化、经济效益最大化。智能制造是能够自动感知和分析制造过程及其制造装备的信息流和物流，能以先进的制造方式自主控制制造过程的信息流和物流，实现制造过程自助游化运行，满足客户个性化需求的现代制造系统。
针对某公司当前厂房及设备老旧、耗能高、污染重等问题，构建了绿色智能制造体系，主要分为以下几个模块：
1）基础设施管理。绿色工厂建筑的特点在于节材、节能、节水、节地面、无害化及可再生能源的利用。该公司对标国家绿色工厂标准，采用绿色环保设计理念，选用耗材较少、绿色节能的钢结构，选用符合环保标准、质量好的本地材料，实现了基础设施绿色环保；以安全环保为核心，对危险化学品库进行安全设施设计，通过建设浓度探测报警系统及事故通风系统、污水处理站，实现了有害污染物零排放、周边居民零投诉；遵循环保节能原则，通过加大屋面采光带，采用LED节能灯、声控灯具等措施，达到充分利用自然光、减少用电浪费的良好效果。
2）设备管理。在企业经营生产的过程中，使用技术、资源、组织制度对设备的运行过程及运行方式节能型全过程的有效管理。该公司以节能减排、淘汰高能耗设备为核心，以提升设备自动化为主线，实现有效降低能源与资源消耗，减少污染物排放。同时借鉴其他公司先进的设备管理理念，对现行管理标准、业务流程进行优化完善，实现PDCA闭环管理。实现以全生命周期设备管理为核心，定期检修保养为主，以市场为导向的技术改造升级为辅的设备管理体系，确保企业设备成本可控。
3）能源管理。随着世界经济的飞速发展，人类对能源需求的日益增加，以及传统能源的日益枯竭，人们开始将目光投向了清洁可再生的新能源，希望其能改变现在的能源结构，进而实现可持续发展。该公司以建设高低压配电系统和电力监测管理体系为核心，以建立能源管理中心为主线，实时监控单元生产线、主要耗能设备电能消耗状态，及时收集反馈能源消耗信息，通过对能源消耗数据分析，探索生产线能源消耗优化模型，实现能耗预警及逐级报警。通过实施“清洗机加热系统热泵代替电加热节能改造”项目，利用空气能替代电能，在减少不可再生能源投入的同时，降低企业用能成本；通过实施“10MW屋顶分布式光伏”项目，实现低碳清洁的新能源替代不可再生能源，年发电量达500万kW·h。
4）产品设计。该公司承担的“干切机理研究与应用”项目通过重大专项课题验收，在重型桥齿轮应用高速干切技术替代湿切技术，生产过程中消除了切削液的使用，并由此减少有害物质的产生。同时，产品设计尽可能采用回收料、可回收材料替代原生材料、不可回收材料。如产品原设计出厂采用泡沫、纸箱，后改进为租赁循环包装材料，包括铁质网箱、吸塑托盘、PP盖板等，均为在供应链内可以重复使用的可回收材料，由此减少对环境的影响。根据测算，425系列产品一年预计可节约16万套泡沫及纸箱，TGX系列产品一年预计可节约13万套泡沫及纸箱。
5）智能制造。智能制造的目的是不断提升企业的产品质量、效益、服务水平，企业通过实施智能制造，实现制造装备联网和关键工序的数字化改造，通过建设智能生产线、智能车间和智能工厂，实现精益生产、精细管理和智能决策。自2018年以来，针对各生产厂的实际需求与现状，根据“问题导向”“结果导向”“一次就把事干好”的工作原则，该公司加快现场关键设备和工艺环节提质改造。通过近三年自动化、智能化改造，对低增值、纯值守、环境恶劣的岗位及关键环节分别采用自动化技术和智能装备进行大规模技术改造，逐步实现设备运行自动化、操作岗位少人化、高危岗位无人化。完成了全厂自动化、智能化改造，实现了生产集中监控、集中调度、集中操控，极大地提高了劳动生产效率，有效优化人员结构及提升产品质量。
6）管理体系。该公司建立了完善的质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系和能源管理体系，并且严格按照体系要求进行管理，并通过了第三方认证。成立了绿色智能工厂建设管理机构，明确了机构和成员的职责，制定了绿色智能工厂长期发展规划、目标及实施方案。并将绿色智能制造体系列入到年度培训计划中，以培养和提高全员的循环、绿色、低碳意识。
2.3 建立全面的保障体系
1）组建领导机构。针对绿色智能工厂建设项目涉及业务范围广，技术难度大，相关责任方众多，实施周期长等问题，为保证项目的顺利进行，2018年3月，制定《绿色智能工厂项目推进计划》，成立以总经理为组长的项目专班，公司领导、相关专家、所有部门及制造厂主要负责人参加；设立新基地办公室，牵头组织以项目经理制方式推进日常工作，在人、财、物、制度方面为项目提供全面保障。根据项目实施需要，分别设置技术研发、搬迁改造、新基地建设、后勤保障、信息化、精益生产和财务管理等七个专业组，负责实施老厂区设备搬迁改造、新基地绿色工厂推进、新基地智能制造、信息化、后勤保障等重点工作。
2）建设项目智库。新基地办公室组织了30名项目管理人员及相关专业总设计师、行业专家、厂家专业代表全程参与项目实施。同时，与东北大学、中南大学、河南科技大学等各高校开展产学研合作，解决设备、生产、工艺各项关键技术问题，确保项目顺利推进。
3）梳理管理制度。共梳理管理制度59个，包括安全环保6个，财务管理10个，技术研究7个，信息化7个，持续改善2个，采购管理2个，设备管理12个，运营管理13个。确保了制度体系和流程体系的统一性和规范性，有效提升了生产、经营效率，为保障项目建设发挥了重要作用。
4）人才育成。针对绿色智能工厂体系庞大、技术概念多、涉及部门多的问题，依据“全员参与”的原则，对相关部门、人员定期开展了绿色制造、清洁生产、环境保护、能源管理及职业卫生安全培训，累计培训220人次。
5）保障项目资金。在效益转好的情况下，同时采取多种资金筹措形式，包括与银行进行战略合作，获得低息贷款2亿元、银行授信7亿元；与各级政府保持良好沟通机制，组建项目申报工作组，积极参加项目申报活动，累计获得国家、省、市各级政资金支持共计2.5亿元，为本项目提供了充足的资金支撑。
6）推行精益管理。精益管理是智能制造的基础。其核心思想是以最小的资源投入，创造出尽可能多的价值，并将产品及时提供给客户。在推进项目建设的同时，大力推行精益管理，促进生产人员思想转变，为正式实施智能制造打下坚实基础。
3 实施效果
3.1 绿色制造与智能制造融合，产品质量大大提高
通过推进绿色智能工厂建设，实现了绿色制造、智能制造与生产经营的深度融合，运营管理效率提升显著，抗风险能力也得到进一步增强。项目实施后，实现了供应链全流程信息共享，提高了供应链协同效率，提高了物流周转效率和产品质量的稳定性，按期交货率不断提升，产品质量持续优化，提高了客户满意度。同2018年相比，2020年按期交货率达到90%，提高了30%；外部质量异议损失为610万元，降低了62.46%；每百万件产品不良品数为170个，降低了65.2%，产品达到了国际先进水平。
3.2 企业成功转型升级，经济效益大幅提升
同2018年相比，2020年，该公司的产量为300.4万件，提高了35%；劳动生产率为21.74万元/（人·年），提高了49.51%；营业收入25亿元，是2018年的2.3倍；利润7867万元，增加4264万元，是2018年的2.2倍；2020年4月30日全体员工人数为1100人，减少了200人。公司各项关键生产经营指标得到根本性改善见表1，企业转型升级获得巨大成功。
表 1 各项关键生产经营指标对比
3.3 产业结构优化调整，带动片区产业升级
某公司作为目前长株潭地区规模最大的桥齿轮绿色智能工厂，其产品具有成本低、效率高、寿命高等特点，工艺达到国际先进技术水平，有利于提升齿轮行业科技水平，促进传统齿轮产业向先进制造业转型升级，进一步推动公司向高端智能制造产业转型升级。
3.4 良好的社会效益
职工工作环境得到极大改善，各类事故大幅下降，连续三年实现千人工亡率为0，千人负伤率为0；项目达产后将实现年产螺伞48万套、精锻齿轮400万件、其他齿轮100万件的产能，达成年实现每年新增税收3000万元，将带来丰厚的经济效益和社会效益。同时，在就业拉动和改善工人生活方面将成效显著，工人月平均工资由2018年的3697元增长为2020年的6003元，提高了62.37%，新增直接就业的优质岗位80人。
3.5 实现生态效益的飞跃
该公司搬离株洲市区，实现退城进园、清洁生产、绿色制造，大幅度改善了企业周边生态环境，成为株洲市绿色工厂标杆。2020年，该公司污水综合排放合格率100%；厂区绿化率达到15%，并已成功创建国家级绿色工厂。
4 结束语
在绿色智能工厂建设项目实施过程中，通过不断摸索和创新，该公司构建了一套比较成熟的管理体系与实施经验，并成功申报国家发改委2021年支持先进制造业和现代服务业发展专项资金3052万元，在齿轮行业具有巨大的示范效应，对实现《中国制造2025》目标有重大意义，可进行推广复制。
原文刊载于《智能制造》2024年第2期 作者：长沙湘行资产经营管理有限公司 邓昂乐
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