军工数字化建设的思考与展望

方忆平/文

数字化是信息化建设的新阶段，主要是利用大数据、人工智能、云计算、移动通信、网络、机器人、区块链等一系列IT 技术来推动企事业和管理机关转变工作模式，推进管理和科研生产方式的变革和进步。对军工行业的转型升级而言，数字化建设具有特殊重要的意义，应予以高度重视。

军工行业是国家战略性产业，具有技术密集度高、产业关联范围广、军民融合性强、辐射带动效应大、工业化信息化融合深的特点。军工行业的科研生产是多学科交叉的高科技领域，涉及燃烧、气动、流体、结构、强度、传导、试验、分析、工艺、制造等多个专业，产品复杂性和安全性要求均极高。军工行业的管理有需求分析、预研、建议书编制、立项、设计、装配、试验验收、交付、保密、安全、维修、保障和人力资源等环节，是一个工程艰巨、协调面广的复杂过程。在军工生产的全生命周期中，需要科研生产与管理各部门和单位密切配合，才能实现产品研制的高效率、高质量、低成本、无事故等目标。

科研生产数字化使产品设计模型化、科研生产流程有序化、生产过程透明化、生产工艺结构化、质量管理统一化、设计运维一体化和故障预测化。推动产品由传统基于原型系统和试验的逆向跟随式设计向基于模型和仿真的正向创新研发转变，从传统“设计—制造—试验”模式到“数字设计—虚拟综合—数字构型—物理制造”的转变，确保产品制造的成功率、一致性和高质量。

军工管理是一个相互紧密联系的复杂体系架构，需要建立一套标准体系、一套数据库、一个基础交换平台，基于数据资源中心、地理信息系统（GIS），采用客户端和浏览器服务（CS+BS）方式，使军工管理的项目计划与进度、工作流程、客户关系、档案文档、财务与资产管理和人力资源，以及国内外相关动态信息等，实现可视化综合显示、综合分析评估和辅助决策等功能，使生产效率、产品质量、制造成本、产品维保等方面取得明显进步，对于管理范围较广、层级较高的数字化系统，还可以充分运用通信、导航、遥感卫星，实现跨地区空天地一体化多维数据的采集，通过构建空间地理信息数据库，实现空间位置信息、三维几何信息、视频、图片和语音等各类信息的综合处理，利用VR/AR 技术提供虚拟对象与物理实体动态同步的全景视图。

数字化系统建设需要实现信息的纵向、横向、端到端的集成任务，如数字化车间要求产品设计、工艺和制造信息之间贯通，生产现场各种制造装备之间的互联互通，生产现场制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）之间的信息交换，企业与供应方、协作方之间的信息集成。面对的分系统往往是独立异构的，数据标准不一，因此必须解决网络协议一致、数据格式一致的问题才能实现系统互联、数据汇聚和价值挖掘。为此，系统建设中应建立数据标准生成、工具、管理及应用服务的支撑平台；统一文档管理、统一目标管理、统一流程管理、统一监控发布、统一体系评价等；实现数据标准立项、编写、审批、发布、修改、作废、版本控制、查询等全生命周期管控；基于流程引擎将标准要求植入工作流程和岗位职责，形成监控关键点，通过考核执行提高工作成效；通过体系审核与评价来检验和改进标准体系运行状态，这些工作要贯穿于数字化建设的全过程。

军工数字化将推进以经验指导为主的管理和开发模式向标准化、规范化模式转变，这需要将管理和科研生产的每个环节乃至全过程均建立起数学模型，通过基于海量数据建模分析，将关联性或规律性的知识和成熟的工作经验转化为数学模型，将高成本的实物研发和管理活动转变为低成本、高效率的数字虚体，如下图所示。

模型中的变量关系可分为随机性和确定性两类，随机性模型以专家支持系统为基础，变量之间关系具有统计值或概率分布特点，大部分军工管理类模型属于此类；科研生产中变量关系相对确定，故其大部分属于确定性模型。模型必须真实、系统、完整地反映客观现象；具有代表性和外推性，即能反映原型客体的内在规律，并有外向推断力；反映完成基本任务所达到的各种业绩，并能接受检验。在建模过程中，要把本质的东西及其关系反映进去，把非本质的、影响较小的因素去掉，使模型既保证较高的精确度，又具有可操作性，数据易于采集。模型建立以后即可将其程序化、软件化，并建立起智能化的模块组件，为数字化系统奠定基础。

流程再造（Process reengineering）是伴随着信息化而兴起的一种流程管理文化，其基本思路是认识信息技术/信息系统的潜力而重新选择或建立管理和生产流程以达到整体流程最优化，流程再造一般是在系统建设的需求分析阶段之后，按照“整分合”的办法进行，它包括整体目标的确立、系统分解、组织综合三个步骤，对其组织、生产管理流程、业务模式、人力资源和文化等方面进行系统性、完全的重新定义，建立优化的流程架构和审核机制，并建立相应的数学模型。流程再造推行后，需要及时建立健全相应的绩效评估机制，以保证再造流程的实施。

我国军工数字化建设起步于20 世纪90 年代初，从传统机械加工向数控化转移开始，逐步瞄准三维数字化设计制造技术，在科研生产领域全面推进，并借助数字化的手段提升了管理水平，同时还注重行业保密和网络安全等特殊要求，取得了很大的成绩。如中航工业西安飞行自动控制所，是国内从事飞行控制、惯性导航专业的主力科研机构，该所充分发挥数字化系统的作用，持续不断地深化协同管理变革，取得了管理水平、资产运营效率行业领先，科研生产收入持续快速增长的良好效果。沈阳飞机设计研究所，以信息化技术为基础，引入并行工程原理，变革飞机设计、试验、制造流程，构建了协同研制平台和单一产品数据源管理模式，完成调整和更改工艺流程近百项，实现了数字样机替代传统实物样机，使飞机研制周期缩短了40%，提高了产品质量，降低了研制成本，提高了企业竞争力。西安飞机公司生产的大型军用运输机运-20 采用多站位间行进总装脉动式生产线，是完全无图纸的数字化制造。运-20 在此次抗击疫情的战斗中充分显示了战略运输机的突出作用。

目前军工系统与我国传统工业基本处于数字化2.0阶段。2019 年，我国5G 蜂窝移动通信技术投入商用，其特点是广覆盖、大连接、高宽带、低时延、高可靠，这为工业互联网、车联网提供了通信基础。5G 将与人工智能、大数据、移动互联网、物联网、云计算等协同融合，特别是物联网（IOT），它以数字化方式将物物互联，并和人工智能（AI）结合形成AIOT，开启了工业人工智能互联网时代，这既为新一轮工业革命提供了关键支撑，也是军工数字化转型的方向，其主要特征是基于新一代信息通信技术，实现“智能感知、网络协同、敏捷响应、高效决策、动态优化。”科研生产单位的每个组成部分都将实现可互操作特性的数字化，从而提升生产率；各种设备的互联和分散的智能，保证小批量产品制造的实时控制和灵活性；协同的供应链管理，确保对市场的变化和供应链具有快速响应的能力；综合优化的决策，确保资源利用的效率；先进的传感器数据采集和大数据分析贯穿整个产品生命周期，从而实现快速的创新周期。军工系统的人与人、人与机、机与机之间的深度智能互联融合，并形成整体产业链协同发展，将使产品数字化、制造智能化、运维网络化、管理信息化，研发的装备则可从独立的单台（套）产品发展到多军兵种智能武器互联系统，军工将成为集装备预测、研发生产、运维保障及效能评估于一体的军工数字化产业体系，在线管理、数字运营、科学决策，实现我国军工产业的全面腾飞。