二、借鉴世界先进工业体系
1.国外先进研发体系
为有效支撑产品研发过程,国外先进工业体系投入大量精力对产品设计模式进行研究,以系统工程理论最为典型。自60年前系统工程方法体系创立以来,美国一直走在世界前列。近年来,该国又在体系工程方面取得巨大进展。2008年8月美国国防部发布了《体系工程指南》(《Systems Engineering Guide for Systems of Systems》),2010年12月发布了《体系工程指南:导论》(《Systems Engineering Guide for Systems of Systems:Essentials》),并设计开发了“联合能力集成与发展系统”(Joint Capability Integration and Development System,JCIDS),在原本强大的复杂产品研发能力基础上进一步提升了竞争力。
欧洲在复杂产品的研发体系研究和建设方面也卓有成效。近年来,欧盟通过企业间合作开展覆盖产品整个研发过程的虚拟企业跨域协同研发体系建设,以空客公司为主组织的VIVACE项目是典型代表。
VIVANCE是由空中客车公司统筹,欧盟委员会共同资助的信息化项目,是欧洲航空工业协会(AECMA)2020年航空远景框架内容的一部分。项目开始于2004年1月,包含三个子项目:飞行器、发动机以及用于整合前两个部分的协同工作环境,最终目标是提供一个基于系统工程和分布式并行工程方法的虚拟产品设计及验证平台。
(1)虚拟飞机(由AIRBUS领导)
该子项目围绕构成飞机的主要部件展开,共有六个综合技术工作包:系统仿真、组件、全球飞机、飞行物理模拟、复杂子系统、保障性工程。
(2)虚拟发动机(由ROLLS-ROYCE PLC领导)
该子项目包含五个综合技术工作包:航空发动机的多企业协同研发模式、虚拟企业状态下的发动机全生命周期建模、发动机整机研发、欧洲循环计划、供应链制造工作流仿真。当前已经研制出飞机推进系统的多种发动机模块、多学科优化的关键区域以及知识管理和协同计划。
(3)虚拟企业协同研发环境(由CRC-F领导)
该子项目主要是通过通用工具、方法及指南的开发,利用前面两个子项目通用和共有的六个活动将两者集成起来:基于知识的工程设计、多学科设计及优化、面向决策目标的设计、工程数据管理、大型企业分布式信息系统架构、异构企业协作中心。
目前该项目已经取得的成果包括:“设计仿真解决方案”“虚拟试验解决方案”“设计优化解决方案”“业务与供应链模型解决方案”“知识管理解决方案”“决策支持解决方案”“企业间协作和虚拟企业解决方案”等。
2.世界新工业革命
2009年金融危机之后,世界先进工业国家先后提出了各自的新工业体系,以调整产业架构,完成产业转型,抢占未来制造业发展的制高点。这些新工业体系以德国工业4.0和美国工业互联网为代表,在中国工业体系中引起巨大反响。
“工业4.0”概念力推由集中式控制模式向分散式控制模式转变,其要点是建设一个增强型网络(CPS)、研究两大主题(智能工厂和智能生产)、实现三大集成(纵向、横向、价值链)、实施八项计划(标准化与参考架构、管理复杂系统、工业宽带、安全保障、工作组织设计、培训和持续职业发展、监管框架、资源利用效率),核心就是通过CPS网络实现人、设备与产品的实时联通、相互识别和有效交流,从而构建一个高度灵活的个性化和数字化的智造体系。
“工业互联网”(Industrial Internet)是全球工业系统与高级计算、分析、感知技术以及互联网连接融合的结果。它通过智能机器间的连接并最终将人机连接,结合软件和大数据分析,重构全球工业,激发生产力,让世界更美好、更快速、更安全、更清洁且更经济。