中国煤科沈阳研究院永磁及机器人产业创新孵化经验_王雷.pdf

Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期512023 1杂志官网：Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期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。中国煤科沈阳研究院永磁及机器人产业创新孵化经验 王雷52Intelligent Demonstration Mines智能示范矿井专题报道：永磁及机器人产业创新孵化实践与煤矿机器人应用Special Report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2 IPD、LTC、ITR三轮系驱动式组织形态图1 矩阵型组织架构Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期532023 1杂志官网：Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期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40C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2 MW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。图3 永磁与机器人事业部IPD体系54Intelligent Demonstration Mines智能示范矿井专题报道：永磁及机器人产业创新孵化实践与煤矿机器人应用Special Report图4 煤矿机器人产品线图5 煤矿井下各类机器人产品Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期552023 1杂志官网：Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期图7 永磁产品图6 永磁装备产品线1 000 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。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15 000 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56Intelligent Demonstration Mines智能示范矿井专题报道：永磁及机器人产业创新孵化实践与煤矿机器人应用Special Report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。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。Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期572023 1杂志官网：Journal of Intelligent Mine2023 年第 1 期打造事业部文化 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