一

、製造業信息化的內涵

　　李伯虎院士指出，製造業信息化是一項複雜的係統工程。我國製造業信息化的指導思想是與時俱進的。從十六大提出的“信息化帶動工業化”到十七大提出的“工業化和信息化兩化融合”。目前，製造業信息化已成為我國實現新型工業化道路的重要組成部分。

　　製造業信息化的技術手段是以信息（采集、傳遞

、加工
、處理、應用）技術為核心，將信息技術
、建模與仿真技術

、現代管理技術、設計與生產技術

、係統工程技術及產品有關的專業技術綜合運用於產品研製的全係統
、全生命周期過程中。

　　製造業信息化的工作內容與對策途徑是通過實施企業（或集團）產品全生命周期活動中的設計/生產/管理/試驗領域及其集成的全企業（或集團）信息化，使企業（或集團）產品研製全係統
、全生命周期活動中的人/組織、經營管理、技術（三要素）及信息流、物流

、價值流
、知識流（四流）集成優化，進而改善企業（或集團）產品（P） 及其開發時間（T）、質量（Q）
、成本（C）
、服務（S）、環境清潔（E）和知識含量（K）。

　　製造業信息化的目標是提高企業（或集團）的敏捷性
、柔性及健壯性，以達到增強企業（或集團）的市場競爭能力，為企業（或集團）實現跨越式發展作出重要貢獻。

　　二、製造業信息化技術的發展趨勢

　　李院士介紹，製造業信息化技術的發展趨勢可概括為：“集成化、數字化、智能化、敏捷化

、網絡化、綠色化和服務化”。

　　·集成化：內容從信息集成、功能集成發展到知識集成；活動從單階段（設計
、生產、管理、試驗）發展到的各階段間過程集成（以並行工程為代表）；空間範圍從企業內部向企業間集成發展（以敏捷製造、並行企業等為代表）。

　　·數字化：基於全生命周期中產品及其製造活動數字化建模和仿真技術的虛擬（大）製造工程正將製造業帶入全新的數字化時代。

　　·智能化：智能化是製造係統采用智能技術在柔性化和集成化基礎上進一步的發展與延伸，已從製造設備和單元加工過程智能化、工作站控製智能化發展到集成化智能製造全係統和知識化的製造活動。

　　·敏捷化：製造敏捷化是指製造企業通過組織動態聯盟
、重組其企業過程以及在更廣泛範圍內集成與優化製造資源

，以對不斷變化的市場需求做出快速響應。

　　·網絡化：隨著“網絡全球化”
、“市場全球化”
、“競爭全球化”、“經營全球化”的出現，許多企業正積極采用“全球製造”和“網絡製造”的策略。製造網絡化體現在信息高速公路和物聯網集成基礎設施支持下的網絡化協同製造。

　　·綠色化：綠色製造、環境意識的設計與製造、生態工廠、清潔化生產等概念是全球可持續發展戰略在製造業中的體現。綠色製造是一種綜合考慮環境影響和資源效率的現代製造模式。

　　·服務化：隨(sui)著(zhe)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)成(cheng)熟(shu)和(he)消(xiao)費(fei)者(zhe)需(xu)求(qiu)的(de)升(sheng)級(ji)
，全(quan)球(qiu)經(jing)濟(ji)逐(zhu)漸(jian)由(you)產(chan)品(pin)經(jing)濟(ji)向(xiang)服(fu)務(wu)經(jing)濟(ji)轉(zhuan)變(bian)
，把(ba)握(wo)全(quan)球(qiu)製(zhi)造(zao)業(ye)從(cong)以(yi)產(chan)品(pin)製(zhi)造(zao)為(wei)主(zhu)向(xiang)與(yu)製(zhi)造(zao)服(fu)務(wu)化(hua)互(hu)相(xiang)融(rong)合(he)的(de)趨(qu)勢(shi)是(shi)獲(huo)得(de)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)的(de)戰(zhan)略(lve)選(xuan)擇(ze)。

　　liyuanshizhichu，woguozhizaoyexinxihuayaowanquantupoheshixianzhexiejishu，haiyouhenchangdeluyaozou。zhiyouzaizongtifazhanzhanlvehexitongfazhanmoshizhidaoxia
，tongguoxuqiuqianyin、競爭驅動
、係統發展
、信息帶動、升級跨越，才能最終實現製造業的信息化、工業化，從而提升我國製造企業的國際競爭力。
三、複雜產品集成製造技術概覽

　　李院士認為，複雜產品製造業是國民經濟和國家安全的重要基礎
，它的競爭將直接關係到國力的興衰。“複雜產品集成製造係統技術”正是為適應這種競爭背景
，在相關新技術推動下提出並發展中的一門新興技術，我們要給予足夠的重視。

　　“複雜產品集成製造係統”是複雜產品製造信息化的重要技術，其中，“複雜產品”定義為“客戶需求複雜
、產品組成複雜、產品技術複雜
、製造流程複雜、試驗維護複雜、項目管理複雜

、工作環境複雜的一類產品”，如航天器、飛機、汽車、船舶、複雜機電產品等。

　　李院士強調：這裏所謂的“製造”是“大製造”，它包括產品從規劃到報廢全生命周期的全部活動（時間軸拓展）。這些活動不僅局限在企業內部，往往涉及多個企業之間
，甚至可擴展到全球化企業動態聯盟（空間軸拓展）。

　　從幾十年的實踐來看，“集成製造係統”（包括“現代集成製造係統”與“複雜產品集成製造係統”）是實現複雜產品製造業信息化的一種有效手段，其中，“複雜產品集成製造係統技術體係”是對863計劃提出的“現代集成製造係統技術體係”的進一步拓展。

　　李院士介紹了複雜產品集成製造係統的體係結構和技術體係：

　　·體係結構：

　　複雜產品集成製造係統是一個複雜的係統，應當采用係統的觀點，從經營理念、運行模式和全生命周期的製造要素與活動等多個方麵綜合分析、研究。複雜產品集成製造係統由複雜產品項目主管企業
、協作企業、供應商和客戶的各“企業集成製造係統（EIMS）”的集群組成。其中，一個完善的單個企業集成製造係統由四個應用分係統（多學科虛擬樣機設計分係統、生產自動化分係統、試驗分係統

、經營決策與管理分係統）和一個支撐分係統（集成支撐平台）組成。具體的企業將按需組成各自的企業集成製造係統。

　　·技術體係：

　　·總體技術：包括係統總體運營模式（如並行工程/企業、精益生產、基於仿真的采辦
、敏捷製造和我國的現代集成製造係統等）
；係統集成方法論；係統集成技術

；標準化技術；企業建模和仿真技術及係統開發與實施等技術。

　　·產品設計技術：包括CAX/DFX技術，如CAD、CAE、DFA（麵向裝配的設計）、DFM（麵向製造的設計）等技術、SBD（基於仿真的設計）、多學科虛擬樣機設計、逆向工程
、綠色設計、網絡設計
、智能設計及麵向大規模定製生產模式的設計等技術。

　　·經營管理與決策係統技術：包括項目管理、MIS、OA、MRPⅡ（製造資源規劃）、SCM（供應鏈管理）
、CRM（客戶關係管理）、ERP（企業資源規劃）
、DEM（動態企業建模）、複雜產品質量管理及電子商務等技術。

　　·試驗技術：包括單件例行試驗；整機組件試驗；係統綜合/匹配試驗；靶場合練/飛行試驗技術等。

　　·加工生產與裝備技術：包括數控機床、數控加工中心、工業機器人、FMC（柔性製造單元）、FMS（柔性製造係統）、VM（虛擬製造）
、可重組機器/裝備、MES（製造執行係統）及RPM（快速成形製造）等技術。

　　·係統支撐環境技術：包括網絡
、數據庫
、集成平台/框架，計算機輔助軟件工程，PLM （產品全生命周期管理），計算機支持協同工作，人/機接口

、網格和雲製造平台等技術。

　　李院士認為
，其中有特色的技術研究有：係xi統tong總zong體ti運yun營ying模mo式shi，複fu雜za產chan品pin虛xu擬ni樣yang機ji工gong程cheng，虛xu擬ni試shi驗yan技ji術shu，複fu雜za產chan品pin製zhi造zao執zhi行xing係xi統tong
，複fu雜za產chan品pin項xiang目mu管guan理li與yu電dian子zi商shang務wu技ji術shu，複fu雜za產chan品pin集ji成cheng質zhi量liang管guan理li技ji術shu，基ji於yu多duo層ceng次ci
、異構PLM的de集ji成cheng係xi統tong平ping台tai技ji術shu，製zhi造zao網wang格ge技ji術shu及ji雲yun製zhi造zao技ji術shu等deng。不bu容rong置zhi疑yi
，在zai複fu雜za產chan品pin集ji成cheng製zhi造zao係xi統tong的de研yan究jiu中zhong
，要yao十shi分fen重zhong視shi與yu迅xun速su發fa展zhan中zhong信xin息xi技ji術shu融rong合he。與yu此ci同tong時shi，由you於yu複fu雜za產chan品pin集ji成cheng製zhi造zao係xi統tong的de實shi施shi是shi一yi項xiang係xi統tong工gong程cheng

，因yin此ci，加jia強qiang與yu係xi統tong工gong程cheng理li念nian、方法、技術、工具的融合定會有力推進集成製造係統的研究、開發與應用。

複雜產品虛擬樣機工程技術

   四
、複雜產品虛擬樣機工程研發平台的研發與應用實踐

　　在複雜產品集成製造領域，李院士重點提到了複雜產品虛擬樣機工程技術，並介紹了他領導開發的支撐平台——COSIM平台。李院士指出，複雜產品的虛擬樣機開發已涉及到產品全生命周期中相關的人員/組織、管理和技術的集成與優化，已構成為複雜的係統工程——“複雜產品虛擬樣機工程”。它對傳統產品開發方法、技術、工具等方麵的研究、開發與應用提出了一係列新的挑戰。複雜產品虛擬樣機工程技術如圖1所示。

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　　COSIM平台是基於並行工程開發理念，綜合運用現代管理技術
、先進設計/製造技術
、先進仿真技術、多學科優化等技術，將管理
、技術
、人三者之間進行有機集成的一體化、部分智能化的支持複雜產品虛擬樣機工程全生命周期開發的軟件套件。其體係結構如圖2.

複雜產品虛擬樣機工程支撐平台COSIM體係結構

　　COSIM平台支持：複雜產品的協同開發模式
；複雜產品科研項目全生命周期綜合管理；複雜產品的前期論證與概念設計和後期效能評估與訓練；複雜產品多學科虛擬樣機設計及其綜合優化；複雜產品綜合試驗與數字化驗證；基於知識的多學科團隊異地、協同創新設計；各類企業科研資源的共享與大協作。

　　COSIM平台在航天二院和北京仿真中心的推動下，已在航天、航空、船舶、兵器等行業的多個複雜產品的概念設計、論證與效能評估
，工程設計研製，裝備信息化中得到了成功的應用和驗證。

　　李院士介紹，作為支撐複雜產品虛擬樣機工程的平台
，COSIM主要解決了七類關鍵技術


，包括：

　　·複雜產品虛擬樣機工程支撐平台體係結構；

　　·多學科虛擬樣機高層建模優化技術；

　　·多學科模型（服務）組合與協同仿真技術；

　　·多學科協同優化方法
；

　　·試驗數據采集、管理與智能分析評估方法；

　　·複雜產品虛擬樣機工程全生命周期管理技術；

　　·複雜產品虛擬樣機工程應用技術。

　　另外，隨著計算機網絡技術的發展，COSIM已發展成可結合“雲計算理念”和“網格技術”的複雜產品虛擬樣機協同仿真平台，這一突破對我國複雜產品製造業未來的發展有著深遠的意義。

　　五、值得關注的製造新模式與技術——“雲製造”

　　李院士認為，迅速發展中的物聯網、高性能計算、雲製造、雲仿真等技術
，將給我國製造業信息化工程提供更好的技術支撐。

　　在這些技術中，李院士提及最多的、與製造業信息化關聯也最為密切的是雲製造技術。他說：“一方麵

，日益成熟的雲計算技術為解決當前網絡化製造存在的資源服務模式、資源共享與配置問題提供了新的思路和契機，也給將來的雲製造提供了推動力；另一方麵
，雲製造作為一種利用網絡的服務平台，按用戶需求組織網上製造資源（製造雲）
，為用戶提供各類按需製造服務的一種麵向服務的網絡化製造新模式。”

　　“雲製造技術”將現有網絡化製造與服務技術與雲計算、雲安全、高性能計算
、物聯網等技術融合，以實現各類製造資源（製造硬設備、計算係統、軟件、模型
、數據、知識等）統一的
、集中的智能化管理和經營

，為製造全生命周期過程提供可隨時獲取的
、按需使用的、安全可靠的、優質廉價的各類製造活動服務。

　　在李院士構建的我國製造業信息化全景圖中

，雲製造將成為製造業信息化領域值得關注的製造新模式與技術（可參見李院士等的近期文章：“雲製造——麵向服務的網絡化製造新模式”
，計算機集成製造係統，Vol.16.No.1，2010）。他認為，雲製造技術的研究與應用將會加速推進製造業信息化向“網絡化
、智能化、服務化”方向發展，從而將製造業信息化提高到又一個新的高度和水平。