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智能制造新概念:智慧院所

知识自动化 2017-08-07 10:59:25

[导读] 智慧院所是建立在中国独一无二的国情而发展出来。

智慧院所是建立在中国独一无二的国情而发展出来。

中国工业体系的二元制

在世界工业发展史上,西方工业发达国家,经过几百年的工业运行,产品设计、工艺和制造已经融为一体,形成一个完整的产品研制线:从设计、生产、交付、运行、维护,一直到报废。而中国的工业体系的建立过程和历史背景,一开始就是研制单位和生产企业相分离——即使是同一个产品,这就形成了形成了独居特色的“中国工业体系二元制”特征:事业单位和企业单位的分离。尤其是国企,这种现象尤其突出。

实际上,在产品研制的全生命周期中,无论是设计、仿真、工艺,还是制造生产到运维,都应该是一体化的——在当下数字化设计与制造的趋势下,这种特征更加突出。

产品设计和生产相分离的中国工业二元制格局,源于从中国建国的工业体系最早的建设方案。

建国后,苏联援华的157个项目都是仿研仿制。以中国第一辆解放卡车来说是1957年生产的。以笔者跟长春一汽相关领导和专家交流时得知,第一辆解决卡车下线,采用的基本都是苏联的材料、图纸、工艺、设备。连设计员,工艺员和高技能工人,都是在苏联长期培训,并在苏联专家指导下。这才造出中国第一辆解放卡车。

毋庸避讳的是,中国工业体系是仿制起家。

在50年代的仿制中,中国也在逐步建自己的研发能力。但随中苏关系变化,1960年苏联撤走专家的前后,我国建立了相当一批科研院所,然而三年自然灾害的过程中,国家为保护50、60年的科技工作者,保证科研院所生存,国家出台了科研单位的事业编制。在大跃进期间,大量农民进入企业,在三年自然灾害时又回到农村。五六十年代为保证科研人员生活形成独立的科研院所体系。一直延续到今天,这就是现在的工业体系中的事业单位。

上个世纪九十年代,美国波音公司开始了新一代客机波音777研制,采用了全数字化的设计手段,建立了全过程的集成研发团队,这就是集成产品组IPT(integrated product team),强化一体化的融合和力量。

中国航空领域在1999年以后,也开始了新型飞机的数字化协同研制设计,建立了集成研发团队。

这个团队不仅跨部门、甚至是跨企业的,就是飞机设计所和飞机制造工厂联合建立的。由于是两个法人,利益诉求各自不同,IPT小组工作很艰难。在此情况下,国防科工委启动了《飞机制造业数字化工程》,并通过十几年的努力,推动了航空工业集团的多个飞机型号的IPT小组的应用落地。新飞豹,正是这种全新联合机制的耀眼产物。中央电视台2013年播出的《大国重器》中“核心突破”一集中,就描述了航空工业第一飞机设计研究院和西安飞机集团协同研制数字化新飞豹的进程。

独一无二的智慧院所

改革开放至今,我们的科研生产体系仍保持六十年代年的模式,产品由研究院所设计完,产品图纸给工厂,工厂据此作工艺,然后生产制造。问题是,同一个产品,随着中国计划经济向市场经济过渡,研究院所和工厂是两个独立的法人单位,矛盾越发突出。现在到了不可忍受地步,复杂产品研制,产品设计到制造之间树起一面墙,越建越厚、越建越长、越建越高,严重阻碍生产力发展。这就是工业体系中产品研制类央企和国企的改革核心要素。

2010年之后。航空工业研制的所有新型飞机型号。

已经全面采用了IPT的研制方式,基本上解决了研究院所和制造工厂之间的协同关系。但是在国内更多的央企和国企内部,这个问题并没有解决。许多单位到现在为止,仍然是严重的二元制分离。研究院所设计了三维产品模型,仅仅把二维图纸提供给制造厂。面对这样二维图纸,工厂不得不重新建建模,生成三维模型,再用于工艺、制造和加工。在这样的重复的劳动过程中,就会造成了大量的错误。

为什么不直接给三维模型?

由于这是两个法人单位,两个不同的利益主体。事业单位在设计完成产品之后,可以利用生产一部分配套零件实现营利,因此就会想办法干生产;而工厂则认为研发是核心竞争力,就想方设法搞研发。这样一样,研究院所生产化,生产工厂搞设计,其结果就是低层次的重复和竞争,整体水平难以提高。

当然,还有另外的更重要的原因。

就是以前中央企业和国有单位都是计划经济体制。国家负责投资产品的设计生产,甚至包产包销。但是改革开放后的这些年。在逐步由计划经济转型为市场经济的过程中,对国有单位的考核体制是以GDP为中心。这样,在经济利益为中心的情况下,研究院所和生产工厂的矛盾就越来越突出,才造成了以上所说的很多问题。

而在当下的数字化设计与制造的大浪潮中,这种认为割裂的模式越来越不适应新一代的数字制造要求。在2015年,国务院发布了中国制造2025,非常清晰的指出:两化深度融合为主线,智能制造为突破口。对于智能制造在生产工厂的落地,各种落地方案纷纷而上;但如何在研究院所落地,就非常困难。在纯粹产品设计的研究院所如何来作智能制造,就成了一个难题。2014到2015年,在有关部门领导下,通过中咨公司组织相关专家论证,提出了智慧院所的概念。这是结合中国国情提出来的,在世界上独一无二。

智慧院所的定义和边界

智慧院所是什么?我们认为是基于知识构筑的智慧化组织,其组织,决策,运营,市场营销,管理和产品的科研生产,运营模式都将产生深刻变革。

智慧院所的三个要素分别是,产品研制中的知识重用、技术创新中的知识推动、人才培养中的知识共享。简单说就是“知识重用、知识推动和知识共享”。而其核心集成,则包括知识工程与管理和数字化研发与信息化管理的集成,是智慧院所建设区别于以往信息化能力建设的关键要素。

 

智能制造新概念:智慧院所解读

图1:智慧院所的三平台

在此基础上,建立起先进数字化技术、信息化技术、知识工程和项目管理技术。

 

智能制造新概念:智慧院所解读

图2:智慧院所不同阶段

因此,智慧院所,可以分成不同的阶段来定义。

初级智慧院所,指的是具有知识显性化、知识仓库、知识管理系统和知识集成应用系统,能够在本单位范围内实现知识共享,实现新型产品,装备研制和快速研制、试制和验证能力。

中级智慧院所,则是在初级智慧的基础上,有专家系统支持,具有动态知识的自学习,管理流程自优化能力。能够在本工业集团范围内实现知识共享,整体提升院所的可持续竞争优势。

高级智慧院所,则是建立在中级智慧的基础上,具有自学习、自成长、自优化至自适应能力。具有一定的知识创造能力,知识应用范围更加广泛,达到组织流程技术和资源的动态优化配置,整体提升院所的自主创新能力。

那么智慧院所,能否推动解决二元制问题的解决?实际上智慧院所的推动过程中,一定会把研究院所和工厂的矛盾暴露会更充分。矛盾暴露的越充分,问题有才能解决。智慧院所和智能车间建设,都是为了全面解决产品的质量、研发水平和整个国家的制造能力的。这是硬币的正反面,绝不是两件可以分离的事情。最合理的方法是把这两件事情统一考虑,采用统一体系、统一组织、统一的标准和统一的管理思想。这才可以真正提升复杂产品的研发和制造能力。

智慧院所需要分步走

智慧院所,院所是核心,智慧是目标。根据调研,我们首先根据业务把研究院所分类。四个大类分别为:第一类纯设计类院所,第二类,纯实验类院所,第三类、产品设计制造生产一体化院所,第四类,纯生产单位但挂科研院所名字。

如何让它们能够智慧起来?必然要考虑产品研制的全生命周期。

经过几年研究,智慧院所我们认为在国家对央企的科研院所的事业单位和企业单位有效改革和调整之前。初步想法是按照五年一个发展阶段的思路,建立起初级智慧、中级智慧和高级智慧的研究院所。

 

智能制造新概念:智慧院所解读

图3:三步走策略

也就是说,智慧院所建设思路:十三五期间初级智慧试点;十四五期间初级智慧推广,中级智慧试点;到了十四五,则是中级智慧院所推广,高级智慧院所试点。

小结

智慧院所是一个全新的命题,是中国面对短暂的工业历史的一个本土产物。抓住当下数字化设计与制造所建立 起来的数据流动和知识驱动机制,对中国未来的研发设计与制造,将产生不可估量的影响。

[整理编辑:中国测控网]
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