智慧院所 | 智能制造新概念

2018-03-07

智慧院所 | 智能制造新概念


轉自:知識自動化


智慧院所是建立在中國獨一無二的國情而發展出來。

中國工業體系的二元制

在世界工業發展史上,西方工業發達國家,經過幾百年的工業運行,產品設計、工藝和制造已經融為一體,形成一個完整的產品研制線:從設計、生產、交付、運行、維護,一直到報廢。而中國的工業體系的建立過程和歷史背景,一開始就是研制單位和生產企業相分離——即使是同一個產品,這就形成了形成了獨居特色的“中國工業體系二元制”特征:事業單位和企業單位的分離。尤其是國企,這種現象尤其突出。

實際上,在產品研制的全生命周期中,無論是設計、仿真、工藝,還是制造生產到運維,都應該是一體化的——在當下數字化設計與制造的趨勢下,這種特征更加突出。產品設計和生產相分離的中國工業二元制格局,源于從中國建國的工業體系最早的建設方案。

建國后,蘇聯援華的157個項目都是仿研仿制。以中國第一輛解放卡車來說是1957年生產的。以筆者跟長春一汽相關領導和專家交流時得知,第一輛解放卡車下線,采用的基本都是蘇聯的材料、圖紙、工藝、設備。連設計員,工藝員和高技能工人,都是在蘇聯長期培訓,并在蘇聯專家指導下。這才造出中國第一輛解放卡車。

毋庸避諱的是,中國工業體系是仿制起家。

在50年代的仿制中,中國也在逐步建自己的研發能力。但隨中蘇關系變化,1960年蘇聯撤走專家的前后,我國建立了相當一批科研院所,然而三年自然災害的過程中,國家為保護50、60年的科技工作者,保證科研院所生存,國家出臺了科研單位的事業編制。在大躍進期間,大量農民進入企業,在三年自然災害時又回到農村。五六十年代為保證科研人員生活形成獨立的科研院所體系。一直延續到今天,這就是現在的工業體系中的事業單位。

上個世紀九十年代,美國波音公司開始了新一代客機波音777研制,采用了全數字化的設計手段,建立了全過程的集成研發團隊,這就是集成產品組IPT(integrated product team),強化一體化的融合和力量。

中國航空領域在1999年以后,也開始了新型飛機的數字化協同研制設計,建立了集成研發團隊。

這個團隊不僅跨部門、甚至是跨企業的,就是飛機設計所和飛機制造工廠聯合建立的。由于是兩個法人,利益訴求各自不同,IPT小組工作很艱難。在此情況下,國防科工委啟動了《飛機制造業數字化工程》,并通過十幾年的努力,推動了航空工業集團的多個飛機型號的IPT小組的應用落地。新飛豹,正是這種全新聯合機制的耀眼產物。中央電視臺2013年播出的《大國重器》中“核心突破”一集中,就描述了航空工業第一飛機設計研究院和西安飛機集團協同研制數字化新飛豹的進程。

獨一無二的智慧院所

改革開放至今,我們的科研生產體系仍保持六十年代年的模式,產品由研究院所設計完,產品圖紙給工廠,工廠據此作工藝,然后生產制造。問題是,同一個產品,隨著中國計劃經濟向市場經濟過渡,研究院所和工廠是兩個獨立的法人單位,矛盾越發突出。現在到了不可忍受地步,復雜產品研制,產品設計到制造之間樹起一面墻,越建越厚、越建越長、越建越高,嚴重阻礙生產力發展。這就是工業體系中產品研制類央企和國企的改革核心要素。

2010年之后。航空工業研制的所有新型飛機型號。

已經全面采用了IPT的研制方式,基本上解決了研究院所和制造工廠之間的協同關系。但是在國內更多的央企和國企內部,這個問題并沒有解決。許多單位到現在為止,仍然是嚴重的二元制分離。研究院所設計了三維產品模型,僅僅把二維圖紙提供給制造廠。面對這樣二維圖紙,工廠不得不重新建建模,生成三維模型,再用于工藝、制造和加工。在這樣的重復的勞動過程中,就會造成了大量的錯誤。

為什么不直接給三維模型?

由于這是兩個法人單位,兩個不同的利益主體。事業單位在設計完成產品之后,可以利用生產一部分配套零件實現營利,因此就會想辦法干生產;而工廠則認為研發是核心競爭力,就想方設法搞研發。這樣一樣,研究院所生產化,生產工廠搞設計,其結果就是低層次的重復和競爭,整體水平難以提高。

當然,還有另外的更重要的原因。

就是以前中央企業和國有單位都是計劃經濟體制。國家負責投資產品的設計生產,甚至包產包銷。但是改革開放后的這些年。在逐步由計劃經濟轉型為市場經濟的過程中,對國有單位的考核體制是以GDP為中心。這樣,在經濟利益為中心的情況下,研究院所和生產工廠的矛盾就越來越突出,才造成了以上所說的很多問題。

而在當下的數字化設計與制造的大浪潮中,這種認為割裂的模式越來越不適應新一代的數字制造要求。在2015年,國務院發布了中國制造2025,非常清晰的指出:兩化深度融合為主線,智能制造為突破口。對于智能制造在生產工廠的落地,各種落地方案紛紛而上;但如何在研究院所落地,就非常困難。在純粹產品設計的研究院所如何來作智能制造,就成了一個難題。2014到2015年,在有關部門領導下,通過中咨公司組織相關專家論證,提出了智慧院所的概念。這是結合中國國情提出來的,在世界上獨一無二。

智慧院所的定義和邊界

智慧院所是什么?我們認為是基于知識構筑的智慧化組織,其組織,決策,運營,市場營銷,管理和產品的科研生產,運營模式都將產生深刻變革。

智慧院所的三個要素分別是,產品研制中的知識重用、技術創新中的知識推動、人才培養中的知識共享。簡單說就是“知識重用、知識推動和知識共享”。而其核心集成,則包括知識工程與管理和數字化研發與信息化管理的集成,是智慧院所建設區別于以往信息化能力建設的關鍵要素。


圖1:智慧院所的三平臺

在此基礎上,建立起先進數字化技術、信息化技術、知識工程和項目管理技術。


圖2:智慧院所不同階段

因此,智慧院所,可以分成不同的階段來定義。

初級智慧院所,指的是具有知識顯性化、知識倉庫、知識管理系統和知識集成應用系統,能夠在本單位范圍內實現知識共享,實現新型產品,裝備研制和快速研制、試制和驗證能力。

中級智慧院所,則是在初級智慧的基礎上,有專家系統支持,具有動態知識的自學習,管理流程自優化能力。能夠在本工業集團范圍內實現知識共享,整體提升院所的可持續競爭優勢。

高級智慧院所,則是建立在中級智慧的基礎上,具有自學習、自成長、自優化至自適應能力。具有一定的知識創造能力,知識應用范圍更加廣泛,達到組織流程技術和資源的動態優化配置,整體提升院所的自主創新能力。

那么智慧院所,能否推動解決二元制問題的解決?實際上智慧院所的推動過程中,一定會把研究院所和工廠的矛盾暴露會更充分。矛盾暴露的越充分,問題有才能解決。智慧院所和智能車間建設,都是為了全面解決產品的質量、研發水平和整個國家的制造能力的。這是硬幣的正反面,絕不是兩件可以分離的事情。最合理的方法是把這兩件事情統一考慮,采用統一體系、統一組織、統一的標準和統一的管理思想。這才可以真正提升復雜產品的研發和制造能力。

智慧院所需要分步走

智慧院所,院所是核心,智慧是目標。根據調研,我們首先根據業務把研究院所分類。四個大類分別為:第一類純設計類院所,第二類,純實驗類院所,第三類、產品設計制造生產一體化院所,第四類,純生產單位但掛科研院所名字。

如何讓它們能夠智慧起來?必然要考慮產品研制的全生命周期。

經過幾年研究,智慧院所我們認為在國家對央企的科研院所的事業單位和企業單位有效改革和調整之前。初步想法是按照五年一個發展階段的思路,建立起初級智慧、中級智慧和高級智慧的研究院所。


圖3:三步走策略

也就是說,智慧院所建設思路:十三五期間初級智慧試點;十四五期間初級智慧推廣,中級智慧試點;到了十四五,則是中級智慧院所推廣,高級智慧院所試點。

小結

智慧院所是一個全新的命題,是中國面對短暫的工業歷史的一個本土產物。抓住當下數字化設計與制造所建立 起來的數據流動和知識驅動機制,對中國未來的研發設計與制造,將產生不可估量的影響。

作者:寧振波(航空工業信息中心首席顧問)

注:本詞條將在《智能制造術語解讀》一書集結發表,特別鳴謝中國電子信息產業發展研究院的支持。

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