中煤科工集团沈阳研究院有限公司(简称中国煤科沈阳研究院)在多场景煤矿机器人、智能化永磁技术装备研发及产业化方面,运用系统工程思维,从源头上将研发、生产、服务、销售、组织建设进行一体化构建,同步配置系列化研发资源、关键技术研究资源、市场宣传资源、工艺及供应链等生产资源、现场服务资源等。以应用研究为导向、科学管理为工具,不断优化管理理念与制度流程,持续打破制约科研成果转化的观念与体制机制束缚,深度剖析总结产业培育的科学方法并加以凝练,以理念升级促进管理提升,以管理提升促进创新链与产业链不断深度融合,打造了一个新兴互联网形态矩阵型高效能组织,构建了一套技术-平台-产品-订单一体化管理体系,探索了立足传统行业、面向新兴前沿技术装备的产业孵化创新方法,逐步打通了从科研成果产出到科技成果孵化全路径。
中国煤科沈阳研究院自2015年开始进行永磁耦合器产品研发及生产体系建设,在前期永磁耦合器研究取得一定成效的基础上,利用国资委主办的中央企业“熠星创新创意大赛”契机,于2019年11月成立永磁技术装备事业部进行产业孵化。一是针对原有永磁耦合器产品,建立销售-研发-生产- 服务全产业体系,大力开展市场化运营;二是将产品布局向驱动传动技术上下游延伸,围绕产业链部署创新链,持续开发系列化永磁滚筒、部分型号低 速直驱永磁电机、电机故障诊断装置、永磁减速器等产品,初步形成全永磁产品系列并同步开展产业化工作;三是积极进行电机厂并购尝试,解决现有生产体系薄弱、资源配置效率低、产业化进程科学性差、产业规模难以快速做大等难题。结合煤矿智能化建设及国家“双碳”目标对高效节能的要求, 该产业在未来数年内预期将保持较高增速发展。
2020年4月,中国煤科沈阳研究院在研发中心成立了机器人研究所,从事煤矿机器人研发工作。 借助永磁产业孵化经验,采用IPD科学研发管理体系、合理配置人力资源、坚持市场导向、系统工程等理念,围绕创新链布局产业链,产业快速发展, 于2020年底完成了10余款机器人研发工作并进行商品销售与应用。2021年3月成立特种机器人事业部,目前已打造出一支300余人的多学科交叉创新团队,开发出轨道机器人、移动机器人、辅助作业机器人等30余款产品,初步完成了组织与产业建设。
永磁与机器人矩阵型组织构建
永磁与机器人产业建设之初,面临着高速发展的海量非结构化动态业务快速响应需求与已有组 织结构化框架内稳定发展下制度约束的矛盾,如何立足传统行业、传统企业、传统体制机制,实现永 磁技术装备及煤矿机器人创新产业孵化,是一个全新的挑战,也是一个系统性的大工程,其背后需要的是创新思想、创新体系、创新组织、创新生态、 创新文化深度融合的系统性创新方法体系。
为此,事业部打造了 “简单纯粹、科学严谨、追求卓越、不走捷径”的文化理念,构建了横 向项目与纵向部门交叉矩阵型的高效运行组织架构(图1),打造了IPD研发驱动、LTC订单驱动、 ITR问题驱动的三轮系驱动式组织形态(图2), 基本实现了多业务多部门交叉型组织结构自运行。
图1矩阵型组织架构
图2 IPD、LTC、ITR三轮系驱动式组织形态
建立了 OKR与KPI融合的绩效考核体系,完成了企 业级部门与跨部门制度及流程建设;全力推进“铁三角”工作法,将项目经理的单兵作战转变为项目经理、战地专家、销售经理三方的小团队作战,打造聚焦客户需求的共同作战单元;以专业化思维及系统工程思维,建设了煤矿机器人生产线、优化永磁生产线,以科学产业培育方法建设全产业体系, 初步实现了快速创新成果的快速孵化。
坚持科学研发和创新引领 打造永磁与机器人品牌
坚持系统化科学研发管理,使得研发成果及 效率能够得到有效管控,实现“从偶然到必然”。
图3永磁与机器人事业部IPD体系
2年来,永磁技术装备事业部与特种机器人事业部 持续推行基于IPD的科学研发管理体系,具体流程如图3所示。在此基础上,专门设立改革发展部把控IPD流程中需求决策、立项启动、实施方案、详细设计、生产及试验、定型评审、产品转生产7大节点。基于理解的不断深入,构建了专家委员会、 经营管理委员会、薪酬管理委员会及其管理方法等支撑体系,保障百余项项目的并行高质量开发。培 养了专业的IPD管理人才及项目负责人,产品一次性开发成功率由72.3%提升至90.2%,打通“部门 墙”,实现跨部门协作,平均表单审批大约只需 6.4 h。建立技术中台,以定型产品、定型技术、 选型、需求4类上货架,上货架产品目前有25个, 上货架技术有38种。技术中台查询量已达到200余次,截至目前,减少重复开发次数82次,研发效率提高了 13%。
(1)在多场景机器人方面,搭建了 “技术 线+平台+关键元器件+产品线”的研发体系,设置 了导航、视觉、控制等7条关键技术线,搭建了 11 个平台,5类关键单元,共计50余种单元零部件, 形成了 3大类5个产品线,共计规划60余款产品。 机器人导航系统、视觉监测技术等研发实现了从 “0”到“ 1”的突破,底层代码均为自主开发。 攻克了煤矿低温场景下机器人供电难题,实现了机 器人在-40。C超低温工况下的可靠稳定运行。与 国家能源集团等联合发布了首台套矿鸿系统机器人 群,首次实现了基于分布式软总线万物互联技术煤 矿井下应用;形成了包括巡检类机器人、辅助作业 类机器人和救援类机器人的煤矿机器人产品线(图 4),研制出固定场所巡检机器人、轨道巡检机器人、仿生四足等巡检机器人以及喷浆、水仓清淤、 选矸、抓管、智慧车等作业型机器人、煤矿机器人集群协同指挥调度系统,煤矿井下各类机器人产品如图5所示,实现了 30余个煤矿现场实地应用,解决了多个场景的用户痛点。
(2)在智能化永磁驱动传动技术装备方面, 构建了智能化全永磁式驱动传动装备产品线(图 6),攻克了电磁、散热、机械、控制等多学科交叉的永磁驱动传动关键技术,研发永磁电机、永磁滚筒、永磁耦合器共200余款(图7)。其中,永磁滚筒安标认证实现了 315 kW以下产品全覆盖, 产品性能对标国内第一品牌;在研的800 kW水冷型号永磁滚筒为目前国内最大型号产品;自主开发了2MW大功率油冷调速型永磁耦合器;自主完成 45 kW永磁减速器加工设计,将永磁减速器从理论阶段推入到实物试制阶段,实现了质的飞跃。1000 kW大功率永磁直驱电机应用于保德煤矿,首例实现主运系统大功率永磁直驱节能改造。强势进 军铝镁、石油石化、钢铁等行业,致力于实现煤机装备绿色低碳、节能高效运行。
图4 煤矿机器人产品线
图5 煤矿井下各类机器人产品
图6 永磁装备产品线
图7 永磁产品
逐步实现生产体系从无到有从有向优
面对多个现场快速供货、市场需求量爆发式增 长的产品需求,引进专业生产管理人才,初步构建 了包含工时核算管理、质量管理、库存管理、生产 计划管理、设备管理等多位一体生产服务体系,实 现研发成果从科研样机向规模产业的快速跨越。建 设了轨道机器人生产线、移动机器人生产线和固定 场所机器人生产线,涵盖大型重载机器人、轨道机 器人、移动式机器人等的装配及性能测试区域,占 地15000 m2 ,初步实现机器人1个流模式的流水线生 产。同时,建设了永磁耦合器、永磁电机和永磁滚筒产线,以及200、560、 800 kW永磁装备试验测试中心,搭建了永磁装备外协加工及供应链体系,开展生产精益管理,实现了永磁装备多工序有效运转的生产体系。永磁与机器人生产基地如图8所示。
图8 永磁与机器人生产基地
图9系统部铁三角与项目铁三角关联关系
营销体系从无到有从粗犷到精准
为弥补营销体系的缺失,结合前沿技术产业需要前沿的现代化营销理念,推行基于“铁三角” 工作法的LTC管理体系,重点打造了客户经理、项目经理和技术专家的系统部“铁三角”和重点项目的销售员、项目经理和技术负责人的项目“铁三角”,二者具体情况及关联关系如图9所示,打造聚焦客户需求、成就客户理想的共同作战单元,推进科学营销管理及项目从线索到回款的全流程交付体系,并通过现场勘测、制定施工改造方案、打造熟悉煤矿机器人施工方式的施工队及监理人等方式,保障30余个现场施工并顺利交付。建立了从意向到订单、订单全生命周期的沟通交流、文件编制、项目进度把控,从周期、质量、成本等方面对项目全方位监控,确保各项目按期保质保量完成。
打造事业部文化构建创新型生态
创新孵化需要好的组织、管理与运营体系来统筹,方能取得好的成效,打造好的产业。为此, 事业部坚决推动每一层级的思想解放与统一思想: 坚持不为不办找理由、只为办好想方法。针对大量不同企业背景、文化形态、工作理念新人的快速涌入,打造了发现问题、正视问题、解决问题的风清气正的企业文化。注重执行力体系建设,执行力比 想法更重要;推行了 ITR问题驱动型管理体系,专 门成立督导部,追本溯源,针对基础薄弱、快速发 展暴露出来的大量管理缺失问题,打造横向项目与纵向部门交叉矩阵型组织,梳理研发-生产-销售- 售后全流程各环节问题,2年来构建了70余项制度流程,用管理流程约束共性问题的反复发生,同时形成案例集合,包括管理案例50多例、技术案例 100余例。开展了包括表彰、喜报、通报、处罚、 公告、文化墙、专项小组等多位一体的创新生态专项行动,通过创新生态打造创新型组织,通过创新组织孵化创新产品,构建创新产业,解放思想、统 一思想,为持续发展保驾护航。
立足实际 构建面向前沿技术人才的服务支 撑型多元化人力资源体系
“人才不是企业的核心竞争力,对人才进行有效管理的能力,才是企业的核心竞争力”。事业部构建了 “招聘方式多元化、人才待遇市场化、编 制内外平等化、人员流动常态化、职业通道专业化、岗位职责清晰化”的市场化人力资源体系。仅 2年时间,事业部从30人拓展到300余人,初步完 成强矩阵型组织形态下职能线、业务线、管理线 的人才队伍搭建。同时,为保证各类人才高效工作,建立了 KPI与OKR相结合的绩效考核体系及项目奖、季度奖、年终奖多元激励方法,制定了试用期考评、定期面谈、保密制度、离职交接、专业培训等管理办法,保障人才能力的长效输出。另外, 建立了技能、营销、管理、技术4大类晋升通道, 打通各类型人才的成长及晋升。以上人力体系的搭建,为支撑全业务流运行提供了人才保障。
总结与展望
近年来,永磁及机器人产业的发展,始终秉持不惧挑战、砥砺前行、解放思想、勇于革新,通 过“快创新”搭建产业平台,“慢创新”掌握核心技术,引领产业发展,并将改革与管理逐渐引入深水区,只有推进深层次改革才能真正解决发展中的瓶颈与矛盾,促进两产业发展。构建了底层持续战斗能力,初步实现了永磁与机器人产业从无到有、 从有向优、持续发展的突破。
未来,中国煤科沈阳研究院将以数字化为驱动力,以健全的投融资体系为支撑,持续完善IPD 研发驱动、LTC订单驱动、ITR问题驱动的多业务多部门横向拉通的强矩阵型组织,聚集最一流的高端人才,撬动最顶尖的研发与供应链资源。同时, 紧抓特种机器人产业发展政策风口,以对行业场景的深刻理解为先导,以永磁与机器人的广泛应用为抓手,以强大的技术攻关能力和完善的产业链为基础,以高水平的持续服务为保证,构建不断迭代的产品更新能力,抢占关键技术研发高地,构建科技驱动、要素集聚、价值迭代的创新生态圈;以技术和资本优势横向赋能生态企业,引领生态伙伴共同打造共创共生、共享共赢的机器人产业生态圈, 提升基础固链、技术补链、融合强链、优化塑链能 力,引领行业规模化、生态化、协同化发展,成为中国矿山机器人原创技术策源地及现代产业链链长,迈向世界一流企业的示范标杆!
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