6up国防科工委科技与质量司司长吴伟仁谈:军工

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  信息化在改变着世界,也在改变着整个传统军工制造业。信息化是我国军工制造业加快实现工业化和现代化的必然选择和重要机遇。我们要从国际战略全局和国家发展的大局谋划军工制造业的发展,把以信息化带动工业化作为我国军工制造业实现跨越式发展的战略举措。利用信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术的结合,带动产品研制方法和技术的创新、企业管理模式的创新、企业间协作关系的创新,实现从以工业化生产、粗放式管理为特征的“机械军工”向以集成化、信息化、网络化为特征的“数字军工”的转变,大力振兴军工制造业,全面提高军工制造业的能力和水平。

  20世纪中叶,以计算机应用为标志,揭开了现代信息技术革命的序幕。信息技术已成为当代覆盖面最宽、渗透性最强、倍增效应最大的技术。21世纪的竞争,主要是以信息技术为核心的高新技术产业的竞争。信息化程度将成为衡量国家和地区发展的重要标志,成为世界经济结构调整和带动制造业优化升级的推动力量。

  军工制造业是国家制造业的重要组成部分。在我国,军工制造业是指研制、生产武器装备(包括系统、整机、零部件等)和具有明显军工高技术特色的主导产品的制造业的总称,涉及核、航天、航空、船舶、兵器和电子等行业及相应产品,具有高技术密集和军民两用的特点。军工制造业担负着武器装备研制生产和参与国民经济建设的双重历史使命,它的水平直接决定着国防科技工业的供给能力和国防现代化的进程,对国民经济发展和技术进步也具有重要推动作用。

  进入21世纪,经济全球化进程不断加快,综合国力竞争日趋激烈,以信息技术、生物技术等为代表的科学技术的迅猛发展,给世界各国的经济发展和人类社会的文明进步带来了新的机遇和挑战。

  信息化是当今世界制造业科技发展的主要趋势。制造业信息化技术集成了电子信息、自动控制、现代管理、先进制造等多项高新技术,能够同时调控物流、资金流、信息流和知识流,从而有效地提高劳动生产率,改善产品质量,降低生产成本,加快企业对市场的响应速度,大幅度增强企业的竞争力。目前各国都在加快推进制造业信息化,以保持自己在世界分工的有利位置。我国军工制造业也必须牢牢把握这个大趋势,站在世界科技发展前沿,加快信息化建设进程,推动军工制造业发展。

  从20世纪后期开始的世界新军事变革呈现出强劲的发展势头。信息化是这场变革的基本特征,伴随着战争高度信息化和数字化战场的形成,武器装备已开始从机械化向数字化跃升。伊拉克战争中,作为进攻方的美军自始至终以信息技术为基础,以信息环境为依托,将指挥、控制、通信、情报、电子对抗等网络系统联为一体,实现了各兵种信息资源共享,作战信息及时交换及零时差的“时敏打击”,牢牢掌握着战争的主动权。从这场战争中,人们看到信息化战争的巨大威力。

  面对世界新军事变革的挑战,我军确定了完成机械化和信息化双重历史任务,实现军队现代化建设跨越式发展的战略。现代战争爆发突然、进程短促、应变快速,陆海空天一体化和精确打击的特点,迫切要求军工制造业实现研制手段、生产过程和管理方法的信息化,具备快速响应、柔性生产、精确制造、产品全生命周期质量保障和网络化管理等多方面的能力,建立基于信息化技术的生产系统以及军工快速响应研制体系,而这一切都建立在信息化基础之上。我们必须以世界眼光和战略思维,构筑以信息化为主导的军工制造业,为国防现代化提供强大的实力后盾,迎接新军事变革的挑战。

  我国加入WTO以及世界经济全球化进程的加快,使得既为传统产业、又为高科技战略性产业的军工制造业面临空前激烈的外部竞争环境,军工制造业的民品产品也同样面临国内外知名厂商的严峻挑战。不论是武器装备,还是民品,产品的竞争力主要体现在研制周期、成本、质量和服务几个方面。为提高这些方面的竞争力,世界各知名制造厂商都在大力采用信息技术改造和提升企业。如美国通用汽车公司应用现代集成制造系统技术,将轿车的开发周期由原来的48个月缩短到24个月,碰撞试验的次数由原来的几百次降低到几十次,应用电子商务技术降低销售成本10%;我国航空企业在进行国际合作设计直升机和民机转包生产过程中,数字化设计能力和数字化装备也成为首要条件,充分反映了信息技术在竞争中的地位和作用。军工制造业中民品的生产占有很大的比重,信息化技术上不去,我们就不能在市场竞争中取得优势,因此军工制造业一定要跟上时代发展的步伐,通过信息化提高企业的管理水平、劳动生产率和市场竞争能力。

  美国自80年代开始,由国防部和军方共同制订和实施了一系列旨在以信息化技术为主导的先进制造技术计划。美国将先进制造技术列入国防关键技术计划和国防科学技术发展战略中,并批准和启动了连续采购与全生命周期支援计划CALS、国家工业信息基础结构协议(NIIIP)研究计划、虚拟制造研究计划、敏捷制造使能技术计划(TEAM)、先进制造技术(AMT)计划等;1998年美国又立法规定,美国防部长每年都要为国防制造技术规划制订一份年度性的五年计划,其“2010年及其以后的美国国防制造工业”的国防制造技术规划目标为“在国防武器系统整个生命周期内,实现能作出快速反应的、世界一流水平的制造能力,并在经济可承受的条件下,满足战争的各种需求”。日本和德国也制订了相应的智能制造系统计划和工业基础技术研究计划。这些计划的核心,就是用计算机技术、网络技术和现代控制技术以及现代生产管理技术,改造传统制造业尤其是军工制造业,以满足现代社会生产和国防的需要。

  总的发展趋势是从信息集成、过程集成到企业集成;从产品并行设计、企业过程重组到全球制造。

  波音公司以Boeing-777为标志,建立了世界第一个全数字化样机,开辟了制造业信息化的一个里程碑。采用产品数字化定义(DPD)、数字化预装配(DPA)和并行工程(CE),达到比传统方法设计更改和返工减少50%,研制周期缩短50%的显著效果,保证了飞机设计、制造、试飞一次成功;以联合攻击战斗机JSF为代表的全球性虚拟制造企业,开创了数字化生产方式。美国与英国、土耳其、意大利等八国建立了以项目为龙头的全球虚拟动态联盟,充分利用这些国家已有的技术、人力、资金、设备等资源,实现异地设计制造,加速产品的研制生产,取得了很大的成功,达到减少设计时间50%,减少制造时间66%,制造成本减少50%的效果。

  以信息化为核心的舰艇总段建造和模块化生产技术蓬勃发展。它不仅涉及设计制造技术的改变,更涉及生产组织、质量管理方法的改变;把过去按工种串行进行作业的生产方法,转变为按总段和模块多工种并行进行作业,从而把大量各种舱室中的工作,从船坞和舾装码头分别转移到专门的工厂或生产车间进行,大大缩短了建造周期,是造船方式的一次革命。

  核潜艇模块化建造始于20世纪80年代。通过采用预先设计好的通用模块装配成具有不同功能、使用性能和尺寸的核潜艇。美国“海狼”号攻击型核潜艇是世界上第一艘全部采用模块化设计和建造的核潜艇。通过数字样船,将整艘舰艇划分为若干个由模块、次模块、组件、附件和零件构成的舱段;运用数字化预装配,预先解决许多在建造中才能发现的碰撞,振动间隙和通道可用性等问题;采用共享三维数据库直接产生机加、弯管和切割指令,驱动数控机床、数控弯管机和数控切割机;采用信息化技术进行生产过程管理和质量监控;通过网络将生产过程中的问题直接反馈给设计和管理部门,从而缩短了建造周期,加快了型号的更新换代,提高了产品的可靠性和维修性,降低了制造费用,目前这一系统正用于“弗吉尼亚”级核潜艇的建造中。

  日本政府从1996年起实施船舶CALS计划,由本国七大造船企业及相关机构联合承担。其重点是通过构建共同的网络系统,实现企业之间的信息共享,促进造船生产、物料设备采购和船舶运营支持信息的综合集成,最终达到提高全国船舶工业整体生产效率,增强国际竞争力的目标;最近,日本政府为进一步加快信息技术在造船中的应用,正在着手制订一系列新的计划,推动“数字化造船”的实施,其中包括建立有关造船工艺规程的信息数据库,在各造船企业中推广。如通过对加热弯板工艺规程参数的数字化,工人可以十分便利地利用计算机网络系统找到相应弯板工件最适合的加热温度、时间及加热和冷却的频率等各项规范参数,从而大大提高弯板质量和生产效率。

  韩国各大造船企业也在积极致力于信息技术的发展。例如现代重工采用的“综合生产信息管理系统”,把各个生产工序的信息变成数据库的内容,用于预测产量和原材料需求量,提高工序自动化水平。三星重工提出了“数字化船厂”的发展目标,拟在2004年前建成一套数字化造船系统,可在虚拟环境下模拟从开工到下水的整个造船过程。通过与CAD系统的接口,可在实际生产前对人力负荷、建造方法、物流及自动化应用等建造过程进行快速模拟和优化,从而大幅度提高生产效率。

  2.国内军工制造业信息化取得一定进展(1)军工制造业具备了一定数量的软硬件资源

  通过近年来加大对信息化的投入,军工制造业已经具备了一定的信息化软硬件基础和条件。大部分集团公司建成信息专网,实现了集团公司总部与所属企事业机构以及企事业机构相互之间的加密传输和互联互通,改变了传统的办公方式,从信息发布、处理、交流、共享到公文办理,实现了电子化,形成了上下畅通、高效、便捷的协同办公环境。

  军工企业都配备了相当数量的计算机和网络系统,基础装备有了较大的改观。以某集团公司2002年调查的八个企业为例:计算机拥有量为1603台,平均为200台/厂;企业普遍建立了内部网络,少数建有外部网络。如某船舶制造厂于1998年建立了覆盖全厂、以光纤为主干的内部网,跨江两岸的内部网络通过加密微波相连;某飞机制造厂从1993年开始进行计算机应用改造,现在全公司拥有DEC工作站和各类服务器十余台,各种图形工作站及其CAD/CAM系统100余套。企业的计算机应用工作面已覆盖了生产、经营、设计、物质、财务和人事等方面,保障了军民品的研制和生产。

  军工制造业的信息化技术应用起步较早,其单项技术应用已非常普及。以计算机辅助设计CAD、计算机辅助工艺设计CAPP、计算机辅助制造CAM为例。

  CAD技术在绝大部分军品设计上已普遍采用。设计部门基本上取消了人工绘图,实现了“甩掉图板”,设计人员利用计算机及应用软件进行设计和绘图;

  CAPP技术应用在企业逐步开展。通过对97个企业的调查,有50%的企业开展或局部开展了CAPP应用工作,部分CAPP系统已经实现了与材料库、设备库、工艺数据库、典型工艺库以及工装、量具的集成,完成工艺卡片填写,工艺文件编制及管理性质的任务,不仅使工艺技术人员从繁重的重复劳动中解脱出来,提高了工艺设计的质量和效率,同时也为工艺技术文件管理的科学化、规范化提供了工具,使工艺工作上了一个新台阶;

  CAM技术在拥有数控设备较多的企业开展得较好。在某飞机制造厂凡是与飞机外形有关的复杂型面类零件、关键对接类零件以及相关的工装,如型架、钣金模具、样板、标准样件等都采用了数控加工,并且有相当部分实现了数控自动编程,大大提高了加工效率和产品质量。在数控弯管、钣金下料、数控高压水切割、数控激光切割方面,CAM的应用也比较普及,如数控弯管可以直接根据设计数据进行数控弯管编程。

  集成化制造是军工制造业的重要发展方向。受先进武器装备批量生产和市场竞争的需求驱动,3C集成(CAD/CAPP/CAM)、CIMS、敏捷制造、精益生产等集成技术和新型制造模式开始受到重视,部分已在军工制造业开始应用,并且取得良好的效果。以航空和船舶为例。

  航空制造业信息集成技术整体水平相对较高。部分民机和军机已实现了飞机整机或部件、零件的三维数字化设计,建立了数字化样机模型,实现了部件或整机的虚拟装配、运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析、管路设计、气动分析、强度分析等;广泛采用数字化建模和数字化协调技术,代替了原来的模线、模板,直接利用数字化模型进行NC加工,减少了中间环节和工装数量,显著提高了飞机设计质量,缩短了设计周期,也保障了企业按照国际惯例转包生产;某设计所在国内率先采用并行工程和设计制造一体化技术,初步实现了应用国际先进CAD软件进行三维结构设计、数字化结构件和主要系统件的预装配,建立了全机规模的电子样机;某制造厂在PDM技术应用方面取得了重大进展,在国际合作型号上得到实施,显著地提高了工作效率。按传统工作方式,工程技术人员70%的时间用于查找资料,30%的时间用于设计开发,在实施PDM后技术人员只花费10%的时间查找资料,90%的时间可用于具体设计,这对提高产品设计质量和缩短设计周期产生巨大影响。

  船舶制造业信息集成技术起步较早。进入80年代后期,我国民船产品基本上以出口船为主。为解决激烈的国际竞争中造船周期过长的问题,引进TRIBON造船软件并在全行业广泛应用,提高了设计和建造效率;为使船舶设计中的初步设计、技术设计、详细设计、生产设计等各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业在同一数据平台上工作,建立了产品电子信息模型,将实船生产中的问题提前发现和解决,而且为生产管理提供必要的信息;部分企业开发了具有船舶性能计算、船舶完工计算、计算机辅助绘图等功能造船在内的工程计算分析系统,使产品开发设计中的舱容、静力、重量重心、纵强度校验等繁复计算任务可以在几天内高质量完成,而新的船型可在船型库中选出母型船后进行快速变型设计。这些系统的应用为新产品开发提供了有效的工具,产品报价设计从原来需1-2个月/艘到目前每年可完成数百艘。

  过去为设计出既满足各项性能指标,又具有一定设备安装和维修空间的潜艇,对于设备布置复杂的主要舱段,往往需要建造1∶1的实尺模型,反映实船的主要结构布置,以考核设计的合理性及维修空间。这样不仅耗费大量人力、物力和周期,而且由于这样生成的模型不易更改,很难做到设计优化。通过建立潜艇三维立体模型,在计算机三维空间中,将船体型线、有关结构、系统、管路、6up电缆、阀体、船体按照统一约定的产品装配树、分结点、分层次、分颜色绘制,确定其实际位置和具体走向,使相互之间的空间关系表达清楚,满足干涉检查,布置优化以及各专业施工设计的需求;对设计中工作强度较大的管路系统安装图和电气系统安装图以及机电管脚安装图等,研究其三维模型的拓扑结构,实现从三维模型和工程图纸的自动转换或程序交互生成。

  3.军工制造业信息化工作中应该注意的几个问题(1)各级领导还要进一步转变观念,提高认识

  军工制造业信息化总体进展良好,但发展也不平衡,我们对97户典型军工企业进行了调查,发现部分企业“一把手”对信息化重视不够,认识不到位,理念陈旧。有的把信息化仅仅看作是技术工程,没有认识到信息化是企业提高能力和水平、提高整体素质和核心竞争力、实现跨越式发展的必然选择和必由之路。因此在实施信息化过程中决心不大、力度不够、浅尝辄止,更缺乏对企业实施信息化的整体规划和长远设想,不能充当企业信息化的火车头。

  军工制造业信息化建设要按照总体目标,协调一致地开展信息化建设,杜绝各行其是、自成体系、相互隔离、低水平重复的现象发生。但部分单位和部门在实施信息化过程中缺少宏观技术指导,环境不统一,信息不共享,“孤岛”现象严重。设计单位和制造单位采用不同的软硬件和数据平台,设计单位的图纸和数据到生产单位还必须重新建模和转换,造成重复劳动和设计制造集成困难。

  信息化基础建设包括标准规范、数据库和网络安全。长期以来由于“重硬件轻软件”等倾向,导致标准规范和数据库建设等基础性工作不能协调发展。同时全行业在网络安全、系统防盗、硬盘保护、身份认证及存储权限等方面也显不足。

  信息化不是简单地用计算机代替手工劳动,也不是将传统的管理方式照搬到计算机网络中,而是借助现代信息技术、现代管理理念,对落后的管理方式、僵化的组织结构、低效的管理流程等进行全面而深刻的变革,否则信息化的优势难以发挥。有的单位在信息化工作中,技术和管理“两张皮”,不注意按照信息化要求,对现有结构和流程进行梳理和优化,进行结构重组和流程再造,而是对原有结构和流程的电子复制。这种信息化,注定是没有出路的。

  信息化成功的关键是人才,没有系统理解与把握信息化知识技能的管理层、技术层和执行层人才队伍的密切配合,信息化难以成功。目前企业普遍反映缺少信息化复合型人才,在工艺人员中既懂工艺,又懂信息技术的人才比例较少,而且现有人才流失严重,这种状况对企业信息化建设带来很大的不利影响。

  要改变军工制造业信息化落后的状况,适应武器装备发展和军工制造业自身发展的需要,必须加大对信息化的投入,要多渠道筹措。一是结合技术改造项目进行,改变过去那种主要以型号专项为牵引,就事论事的改造方式,形成以提升基础、打造能力为目标的技改模式;二是政府投入必要的资金,进行导向性支持,重点对信息化示范工程和共性关键技术给予支持;三是以企业为主体,加大对本单位企业信息化的投入。

  在党和国家关于“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的一系列方针政策的指导下,从军工制造业的实际出发,吸取国内外发展信息化的成功经验,以军工产品数字化设计制造和信息资源集成化管理系统为重点,以数字化标准规范和数据库建设为基础,以高新武器装备研制生产企业为应用验证对象,全方位推进科研、生产、经营和管理的数字化,全面提高军工制造业整体素质、增强军工制造业核心竞争力和可持续发展能力。

  2.选择实施途径(1)实施一批数字化示范工程:以承担国家重点型号项目的单位为主要对象,在若干个企业建立数字化设计制造管理集成系统。实现武器装备计算机辅助设计、制造、测试、仿真和管理一体化,促进军工产品传统生产方式向数字化生产方式的转变,提升企业研制生产能力和水平。

  (2)建立一个数字化基础体系:以数字化设计制造和管理为中心,制定数字化技术基础标准、应用标准和相应的管理标准,建立起基本满足军工制造业数字化需求的国家、行业和企业三位一体的标准体系;建设一批基础性和通用性的数据库、知识库和模型库,6up支持数字化设计、制造、仿真和试验测试工作。

  (3)突破一批数字化关键技术:研究和开发一批具有自主知识产权的支撑软件和集成技术,打破国外软件厂商的垄断局面,同时建立我国国防科技工业软件研发基地,使信息化工作走上良性循环发展的道路。

  (4)培养锻炼一支数字化队伍:全方位、多层次地进行数字化培训工作,提高全员对军工制造业实现数字化的认识水平和业务水平,锻炼和培养一批“数字军工”的管理与技术人才;同时建立符合军工制造业特点和市场机制的数字化技术服务专业队伍和中介服务机构,推动全行业数字化技术的发展。

  信息化是实现军工制造业跨越式发展的有效途径,也是一项规模庞大而复杂的系统工程,要在认真做好军工制造业信息化调查、分析和研究工作的基础上,根据行业的特点和自身发展的需求,统筹考虑信息化建设的全局性问题,搞好顶层设计,制定切实可行的整体规划和政策措施,加强对全行业信息化工作的引导;企业则要依据军工制造业信息化规划,紧密结合企业实际需求和基础条件,在认真分析研究企业存在问题及所产生原因的基础上,确定信息化规划,脚踏实地工作、注重取得实效。

  根据军工制造业的特点,从基础标准、数字化设计与制造标准、数字化试验与评价标准等方面进行研究,制定出符合军工实际以及发展需求的军工数字化标准规范体系,建立一个通畅、稳定、安全的网络通信平台。加强数据库系统、网络系统、标准规范等现代信息基础建设工作,逐步实现统一平台、统一标准、互联互通、资源共享。

  以承担国家重点型号项目的单位为主要对象,2006年之前在若干个企业分层次建立数字化设计制造管理集成系统。

  初级数字化水平:(以单项数字化技术为主)在产品设计制造过程中实现CAD、CAM、CAE、CAPP和计算机辅助检测技术CAT等的大部分功能;在企业管理信息化方面,使用管理信息系统(MIS)和办公自动化系统(OA),初步实现以财务管理为核心的人、财、物、产、供、销的计算机辅助管理。

  中级数字化水平:(以系统集成技术为主)实现设计制造集成,即CAD/CAPP/CAE/CAM/CAT的集成,产品数据管理技术(PDM)等,使传统设计制造模式向以数字样机为核心的产品虚拟化设计制造模式转化;在对业务流程进行梳理、优化和再造的基础上,基本实现MRO-II、ERP的主要功能。

  高级数字化水平:(以优化价值链为核心的虚拟制造和电子商务)实现多厂所之间的异地协同设计与制造,应用先进的信息技术和数字化制造设备,实现生产过程的自动化和最优智能控制;以优化价值链为核心,在实现ERP的基础上,实施SCM、CRM和管理方式网络化;实行B2B(企业对企业)、B2C(企业对客户)等电子商务,并以企业内部的ERP集成,全程实现商务运营电子化。

  改造传统产业是信息化的重要任务。尽管近年来军工制造业引进了大量先进设备,但数控设备所占比例仍然满足不了实际需求,再加上数控加工基础技术研究不配套,严重制约了数控设备效率的发挥。因此,在推进信息化进程中也应加强普通设备数控化改造,把经数控化改造的普通制造设备组织到全数控化生产线中,发挥“狼群”效应,同时加强工艺技术研究和开放式数控系统等关键技术研究和应用,提高数控加工效率。

  人是企业生产经营的最关键因素,要培养一批致力于信息化建设、既善于经营管理、又懂现代信息技术、还具有先进管理理念的复合型人才,充分发挥他们的作用,并建立与信息化建设相适应的用人机制,同时加强全员信息化培训工作。

  要在充分发挥现有培训、咨询、推广等中心作用的基础上建立包括工程化、标准化、科技信息、推广应用、咨询服务和人员培训等的配套服务体系,做好军工数字化工程应用的人员引导、支撑和服务工作。

  古人云:“虽有智慧,不如乘势,虽有基,不如待时”。现在,军工制造业的信息化建设正是恰其时,当其势。我们必须高度重视信息化建设的重要性,坚持“三个代表”的重要思想,与时俱进,大力推进军工制造业的信息化建设,全面提高军工制造业的整体素质,增强核心竞争力和持续健康发展的能力,适应武器装备发展和国民经济建设的需要,适应新军事变革对军工制造业的要求,实现军工制造业的跨越式发展。