航空工业信息技术中心原首席顾问宁振波:从网

  原标题:航空工业信息技术中心原首席顾问宁振波:从网络化协同切入 构建航空工业智能制造体系丨我为“十四五”建言

  加快推进新一代信息技术和制造业融合发展,要顺应新一轮科技革命和产业变革趋势,以供给侧结构性改革为主线,以智能制造为主攻方向,加快工业互联网创新发展,加快制造业生产方式和企业形态根本性变革,夯实融合发展的基础支撑,健全法律法规,提升制造业数字化、网络化、智能化发展水平。

  “十四五”时期,我国要加快工业互联网创新发展,首先要全面理解“工业互联网”,简单的从字面理解,“工业互联网”=“工业”+“互联网”,是传统工业体系与现代信息通信技术的高度融合产物。通过人、机、物的全面互联实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接,不断创新传统制造模式、生产组织方式和产业形态,实现传统工业数字化转型升级,提高工业企业在“第四次工业革命”大时代背景下的核心竞争力。其核心是互联网和生产要素的融合,利用对工业生产过程和机器运行产生的大数据采集与分析,既可以实时掌握机器运行状态,也可以发现产品研发的质量问题,进而优化设计、工艺、生产过程,最终达到提升产品质量、减少产品成本、缩短研制周期的目的。当然,当采用工业互联网的技术手段掌握了工业体系所有的设备和物料的状态和运行,实际上就控制了国家的经济命脉。

  工业互联网的体系和生态非常重要,是构建整个体系的前提,工业互联网以数字化手段,从企业内部数字化流程建设出发,可实现产业链上下游企业间的协作,帮助工业体系降本增效,并推动产业向智能化发展。

  工业互联网通过其主要功能构架,即网络、平台和安全,来实现和加快智能化、网络化、个性化的工业生产过程,满足未来社会发展的多重需求。其中,网络是基础、平台是核心、安全是保障、工业是主体。“网络”包括“有线网络”和“无线网络”,是实现工业全系统、全产业链、全价值链泛在深度互联的基础。通过打造低延时、高可靠性、广覆盖的网络基础设施,实现信息数据在生产各环节和全要素的无缝连接,从而支撑形成实施状态感知、协同交互、智能反馈的生产模式。

  传统企业可利用“平台”强大的工业数据采集能力、海量数据处理能力、工业知识沉淀能力、工业应用创新能力,推动制造能力和工业知识标准化、软件化、模块化和服务化。因此,工业互联网平台既是工业应用创新的平台,也是新型工业应用运行的载体,可以进一步融合新一代信息技术发展。基于平台的大数据系统对工业数据进行分析处理,实现企业内部数字孪生体的建设,获得生产过程的认知,以达到工厂的智能反馈和决策。企业和企业之间,通过工业互联网平台打造产业链、供应链上下游企业的设计、研发、制造、销售、服务等环节数据,实现企业和企业、企业和产品、企业和用户之间的互联,通过网络协同化打破信息孤岛的问题,实现数据共享,资源配置优化。

  工业互联网与航空工业已有融合发展的成功案例。在波音787飞机的研究制造过程中,公司因使用工业互联网的网络协同化设计,以及遍布全球的制造网络提高了生产制造效率。据悉,787采用MBD标准进行研制,成功实现了全球范围内异地协同设计制造,借助平台网络实现了传输产品模型、交换产品设计、工艺和维护信息等环节的异地协同,打破了延续几百年的用蓝图图纸和工艺卡片设计飞机的惯例,在平台上完成了设计、研发、试验、生产、供应等各环节的异地协同合作,大大缩短了研制周期、减少了资源浪费,实现了产品研发的降本增效。

  工业互联网安全十分重要,涉及设备安全、控制安全、网络安全、应用安全和数据安全等。通过建立工业互联网安全保障体系,可实现对工厂内外网络设施的保护,既能避免重要数据的流失和泄露,也能防范外部的恶意攻击。要从根本上解决“安全”问题,需要尽快实现集成电路和基础软件的自主化。

  工业和制造业在产品设计、工艺设计、制造检测、试验运行、维护服务等流程中将产生大量的数据信息,工业互联网的前端是采集数据的传感器,对工业和制造业向智能化、高端化、融合化、国际化转型发展的重要性不言而喻。在“一切业务数据化,一切数据业务化”的时代下,我国率先发布相关政策,加快“新基建”建设步伐,鼓励企业拥抱工业互联网等新一代信息技术。

  在“新基建”时代,构建数字驱动的工业新生态已成为企业亟待解决的关键问题。工业互联网建设与其他新型基础设施建设是紧密相连、相互促进的关系,构成了数据采集、传输、计算、分析、应用等数据闭环。工业互联网平台的关键是实现这些技术的群体性突破和协同性创造。

  比如,装备制造作为我国传统制造业的代表之一,纯粹的机械系统的改进和创新环节已经相对成熟,但传统的机电技术以及新兴的互联网技术结合,将带来巨大创新。工业互联网的应用,推动AI、5G、大数据和ICT与机械设备更深入地融合,为当前产业的数字化转型插上了腾飞的翅膀。

  我国航空工业正在积极拥抱工业互联网。以中国商飞上海飞机制造有限公司为例,它联合互联网企业、设备制造企业和移动通讯企业,一起开展“5G+工业互联网”在大飞机生产装配、工厂流程、质量监管等方面的探索,形成了智能生产、智能物流、智能检测等融合应用实践成果。其中,智能生产构建了基于大数据驱动的产品、设备、仓储、物流等生产要素全过程管控,实现了对生产环境、生产状态、各类物料等全方位的追踪和优化,提升了生产的智能运营管理,实现了零配件精准定位;智能物流构建了机床自主触发物流需求的智能物流方式,大幅度提升了装配协同效率,降低成本;智能检测构建了大飞机制造机器视觉,实现复合材料的无损检测,大幅缩短了检测时间。

  我想为航空工业与工业互联网的融合发展提供一些发展思路。航空产品作为一种不可分解的复杂工业产品,具有气动外形要求严格、内部结构复杂、空间紧凑、零部件数量巨大、设计专业面广、设计更改频繁、对材料要求严苛等特点。这些因素使其成为一个技术难度大、研制周期长、协作面广、成本高昂、管理复杂的系统工程,各项任务之间既要相互联系,又要相互制约。

  航空工业可以以工业互联网的网络化协同为切入点,从整合研发资源、重构生产范式、变革管理模式、提升维护效率等方面,利用基于MBD的研发设计、基于CPS的智能制造、基于大数据分析的供应链管理、基于PHM的运营维护来落实数字化转型,打造智能制造体系。