2015年5月,国务院发布了《中国制造2025》,并使其成为引导中国制造业未来发展的纲领性文件,为中国工业和信息化的发展指明了方向,其中提出一系列原则性方针、战略任务、重点领域、重大工程以及支撑保障措施。规划提出了中国制造强国“三步走”战略,《中国制造2025》是第一个十年的行动纲领,整体内容可归纳为“一二三四五 五八九十十”:
·一:一个目标—制造业强国
·二:通过两化融合实现目标
·三:三步走战略
·四:四项基本原则
·五:五条基本方针
·五:五个重大工程
·八:八项战略支撑
·九:九大战略任务
·十:十大重点领域
·十:十大指导思想
《中国制造2025》对中国工业发展相关政府部门和企事业单位提出了以下要求,这对精益研发的体系设计具有指导意义。
《中国制造2025》提出“推动十大重点领域突破发展”,这些领域的共同特点就是装备和产品均比较高端。高端装备的研发具有大型和复杂的特点,常规的研发管理难以满足要求,需要采用具有系统思维的方法体系来实施管理。
“高端装备的创新”是实现《中国制造2025》提出的“大力推动十大重点领域突破发展”这一战略任务的重要抓手,被列为重点工程之一。长期以来,中国高端装备的研发主要采用跟随仿制的策略。利用逆向工程,通过测绘获得仿制对象的图纸,只做局部修改甚至直接加工。这种方法必然难以产生创新设计,产品的功能、性能远不及仿制对象。更为严重的是,长期跟踪研仿和逆向设计形成了基因性后遗症,科技人员普遍存在害怕创新的保守心态,整个工业体系缺乏产品正向设计的理论和实践。
《中国制造2025》指出要强化工业基础能力,统筹推进“四基”发展,并提出“工业强基工程”。企业急需掌握先进创新方法论,发展创新工具,建设创新平台,帮助企业和科技人员进行“四基”创新研究和体系发展,特别是对基础技术的研发与创新要有针对性解决方案。
《中国制造2025》提出中国工业质量为先,要求中国速度向中国质量转型,提高质量水平和质量效益,加强质量品牌建设。中国工业产品质量需要在产品的全生命周期进行关注提升,特别是从产品研发阶段入手塑造质量基因。
《中国制造2025》提出人才为本的指导思想,将人才培训、培养、发展和多层次人才体系建设作为战略保障的一项关键要素。中国工业企业需要修复技术人才断层的问题。近30年的人才跨度如何弥补,企业和国家都在谋求解决之道。现在可以实施的一项有效方法就是让专家的经验不随人退休,使资深员工的知识不因换岗而隐形。
《中国制造2025》提出推进信息化与工业化深度融合,以推进智能制造为主攻方向,将智能制造作为五大重点工程之一。同时,要求加快制造与服务的协同发展,推动产业创新和商业模式创新,促进生产型制造向服务型制造转变。
有人把《中国制造2025》比作中国版工业4.0。但正如政府和专家所认知的那样,中国制造整体处于2.0阶段,需要走“2.0补课、3.0普及、4.0示范”的并联式发展道路。因此,《中国制造2025》所确定的重大任务中,强根固本是重中之重。虽然智能制造被确定为中国制造2025的主攻方向,但仍需继续强化工业基础,可以认为“中国制造2025=强根固本(85%)+智能发展(15%)”,即:夯实重大装备工业基础的同时,兼顾数字化、网络化、智能化发展。
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。
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。
当前正值中国工业“十三五”规划时期。无论是民品制造业,还是军品制造业,国家均提出了明确的和前瞻性的指导。
工信部提出,“十三五”要实现两化融合水平进一步提高,产业迈向中高端水平,先进制造业加快发展,新产业新业态不断成长。将围绕着贯彻落实《中国制造2025》的中心,瞄准新一轮科技革命和产业变革的重要发展趋势,抢占未来产业竞争的制高点。特别需要加强引导、培育和扶植新兴产业,加快传统产业改造升级的速度。“十三五”聚焦高端装备制造业、战略性新兴产业、传统产业的改造升级等重点行业和领域。
时代的要求、竞争的加剧和企业的发展,都要求企业在现代研发体系的建设上狠下力气。企业在推进研发体系建设的进程中,需要围绕产品研发需求,基于柔性平台框架,将现代管理方法、先进研发技术与信息化技术相结合,在企业产品研发全生命周期的各个环节增强综合素质和核心竞争力。
中国企业的高端研发体系和信息化平台只能自力更生。国家安全需要一个具有自主知识产权的研发平台。在信息化和网络时代,信息几乎没有安全可言,应用国外系统的巨大风险已经在多次事件中显现。高端平台和核心技术是买不来的,能买来的都是外围的、通用的和过时的产品与技术。核心数据和经验知识更是无从购买,只有通过企业自身积累获得。
与国内先进研发体系咨询机构和工业软件研发企业合作,进行中国企业研发体系建设和软件平台开发,这是一条可行的道路。国内机构和企业有自己的独特优势:了解中国工业国情,特别是了解中国科技人才结构,理解企业困境,精通客户需求,具有根据需求进行体系设计与定制开发的能力。体系设计和平台开发必须回归企业的需求,了解企业当前体系和研发流程,与企业共同制定体系发展蓝图和信息化战略,形成研发体系的理论模型和建设方法论。然后构建体系框架和平台架构,开发子体系和单元技术,最后形成真正满足企业需求的研发体系和平台。