研發(fā)設計信息化:新時期工業(yè)企業(yè)創(chuàng)新的源泉
在新型工業(yè)化道路的征途上,以信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的重要性日益彰顯。作為新產品生命周期的前端環(huán)節(jié),研發(fā)設計信息化無疑是推進工業(yè)化與信息化融合的重要內容,也是提升企業(yè)創(chuàng)新能力和競爭力的必由之路。
在工信部近期召開的部分省市促進工業(yè)產品研發(fā)設計信息化經驗交流會上,作為推進“兩化”融合的主體,來自航天、航空和電器等領域的旗艦企業(yè)詳細闡釋了其推進工業(yè)產品研發(fā)設計信息化的成功經驗。
中航科技集團總工程師楊海成
航天科技集團:以生產模式定制開發(fā)“軟裝備”
與上海電氣始終引領電器行業(yè)“兩化”融合的發(fā)展潮流一樣,中國航天科技集團一直是我國航天科技信息化的倡導者和實踐者。
然而,對于信息化產品,該集團不是拿來即用,而是根據(jù)軍工企業(yè)特殊的科研生產模式進行定制開發(fā),將軟件開發(fā)與工程應用相結合。中航科技集團總工程師楊海成表示,包括集成框架、軟件工具、標準、知識和業(yè)務流程等要素在內的“軟裝備”是研發(fā)設計信息化的核心。
正如楊海成所言,多年以來,該集團圍繞航天科研生產對信息化的客觀需求,不僅完善了信息化基礎建設,而且形成了以AVIDM軟件為代表的一批支持航天科研生產的信息化核心軟件,這些無疑成為該集團深入推進航天科研生產信息化的堅實基礎。
楊海成總結認為,中航科技集團推進產品研發(fā)設計信息化的得力舉措主要包括三個方面:
一是深入開展數(shù)字化單項技術應用,提升型號研制水平。加強數(shù)字化樣機、數(shù)字化仿真及驗證、數(shù)字化分析等各種單項技術在型號工程研制中的深入應用。迄今為止,該集團所屬大多數(shù)科研生產單位已經逐步過渡到全三維設計,工程應用普遍采用數(shù)字化分析技術。
二是強化基礎核心軟件支撐,提高數(shù)字化集成能力。值得一提的是,AVIDM框架軟件是以產品的數(shù)字化定義為對象,以設計、制造、試驗、管理等全生命周期為主線,實現(xiàn)信息共享、流程協(xié)同和軟件工具集成的支撐軟件。
三是強化系統(tǒng)集成,構建網絡化協(xié)同工作環(huán)境。該集團通過培育基于AVIDM框架軟件的航天產品研制的數(shù)字化協(xié)同環(huán)境,初步實現(xiàn)了設計與制造的協(xié)同,構建了跨越異地多廠所的院級AVIDM系統(tǒng)聯(lián)盟,以及產品設計與制造之間的數(shù)據(jù)共享。
如果要分享航天科技集團在產品研發(fā)設計信息化方面的寶貴經驗,如下三條“準則”不得不提:
首先,信息技術與科研生產的融合是走新型工業(yè)化道路的必然選擇。實現(xiàn)航天信息化技術與產品設計的全面融合,要從單點應用到流程優(yōu)化和能力平臺建設,真正體現(xiàn)點、線、面的結合,以平臺促進設計手段創(chuàng)新、設計能力提高,進而形成全方位融合的航天數(shù)字化研制體系。
其次,以需求推進信息化。以需求為牽引,特別是設計研發(fā)軟件與產品設計結合,由工程化逐步向通用化方向過渡,在過程中錘煉軟件,構建平臺,進而提升研制生產的綜合能力。
第三,提升自主創(chuàng)新能力是推動航天科技工業(yè)發(fā)展的關鍵。毋庸置疑,具備擁有自主知識產權的國產核心支撐軟件,同時加快信息化產品的國產化進程,是推動航天科技工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。
一飛院:向大飛機全周期數(shù)字化研制沖刺
提起中國一航第一飛機設計研究院(以下簡稱一飛院),人們首先想到的是中國航空工業(yè)發(fā)展史上的四座里程碑———第一架支線客機“運七”、第一架預警機“空警1號”、第一架殲擊轟炸機“飛豹”和第一架輕型公務機“小鷹500”。殊不知,與輝煌的產品研發(fā)成果相輝映,信息化技術在這里同樣走過了近30年的發(fā)展歷程。
在一飛院看來,信息技術是創(chuàng)新的引擎,是原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新的有力工具,也是依靠創(chuàng)新提升核心競爭力的重要保障。
一飛院副總工程師吳介琴表示,為打造信息化核心業(yè)務,該院已經走過了三維數(shù)字化設計和全機數(shù)字樣機、并行設計與產品數(shù)據(jù)管理、多廠所異地協(xié)同研制以及關聯(lián)設計四個階段。
其中,第一階段大規(guī)模采用CAD、CAE技術,首次實現(xiàn)了飛機無紙設計,建立了國內首架全機電子樣機,達到了100%的數(shù)字化零部件定義和電子預裝配。以研制飛豹飛機為例,按照常規(guī)周期計算,其設計期為2.5年,采用三維設計和全機數(shù)字樣機技術后,該院僅用時1年時間就完成了整個設計任務,不僅縮短了60%的設計周期,而且顯著提高了產品制造質量。
第二階段以型號為牽引,利用產品數(shù)據(jù)管理軟件,實現(xiàn)了飛機設計過程和設計數(shù)據(jù)的全面管理。
第三階段以新支線飛機研制為契機,建立了支持多廠所聯(lián)合研制模式下的協(xié)同研制平臺。
第四階段以大飛機研制為機遇,全力推動關聯(lián)設計技術、虛擬現(xiàn)實技術,進一步縮短飛機研制過程迭代周期,同時提升飛機的研制能力。
據(jù)介紹,目前該院信息化技術應用的突破口主要包括大規(guī)模CAD技術及數(shù)字樣機技術、數(shù)字化制造、關聯(lián)設計、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)等方面。
上海電氣集團中央研究院常務副院長黃建民
上海電氣:打造裝備制造共性技術專業(yè)平臺
作為我國最大的裝備制造業(yè)集團,上海電氣始終堅信,設計是自主創(chuàng)新的源頭,裝備產品數(shù)字化設計能力建設,不僅可以推進先進設計技術的深化應用,提高自主創(chuàng)新能力和核心競爭力,而且符合裝備產品信息化、智能化和網絡化的未來發(fā)展趨勢。
據(jù)介紹,為提高裝備的自主研發(fā)能力,上海電氣打造裝備產品數(shù)字化設計能力的前期內容主要包括三維設計技術、工程分析與仿真技術、虛擬樣機技術、快速成形與制造技術、CAD/CAM集成技術和專業(yè)服務平臺。
通過數(shù)字化設計能力建設,上海電氣不僅顯著加快了復雜產品的設計進程,提高了研發(fā)成功率和產品性能,而且在重大戰(zhàn)略產品自主開發(fā)中發(fā)揮了不可替代的作用。例如,針對引進型1.25MW和2MW雙饋風力發(fā)電機組,該集團建立了發(fā)電機組的控制系統(tǒng)仿真模型,對風輪槳葉的性能及變槳過程進行仿真技術研究,以優(yōu)化發(fā)電機組性能,獲取最大功率,進而提高槳葉的設計水平。
“數(shù)字化設計與制造是提升產品效能和競爭力的重要保證,是裝備制造的發(fā)展趨勢。”上海電氣集團中央研究院常務副院長黃建民表示,未來一段時間,該集團提高數(shù)字化設計能力的工作設想主要涵蓋如下五個方面:一是提升數(shù)字化集成設計能力,二是研發(fā)應用基于三維設計的先進設計模式(標準化、模塊化、系列化),三是打造基于三維數(shù)模的數(shù)字檢測與制造質量工程,四是構建集團重點產品設計共享數(shù)據(jù)庫和知識庫,五是建立符合現(xiàn)代制造服務業(yè)特征的技術支撐與服務體系。