——訪北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院副院長閻艷

數(shù)字軍工 唐輝

編者按：創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展永恒的主題，在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新也是實(shí)現(xiàn)企業(yè)持續(xù)增長的最重要因素，而知識(shí)則是推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的源動(dòng)力。基于知識(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是以分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造流程中存在的問題為出發(fā)點(diǎn)，從根本上解決新產(chǎn)品開發(fā)中技術(shù)難題而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。創(chuàng)新的最終目標(biāo)則是實(shí)現(xiàn)“縮短產(chǎn)品上市時(shí)間”、“提高產(chǎn)品技術(shù)附加值”、“降低研發(fā)成本”、“提高產(chǎn)品質(zhì)量”的精益研發(fā)思想。如何利用知識(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精益研發(fā)？帶著這些問題，記者采訪了北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院副院長閻艷副教授，為讀者做一介紹。

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注重知識(shí)沉淀 加強(qiáng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

記者：隨著國家對(duì)自主創(chuàng)新的重視，計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)已逐漸被各軍工企業(yè)所認(rèn)識(shí)和接受，您是如何看待這項(xiàng)技術(shù)在目前我們國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展的？

閻教授：最近我參與了國防科工局“十二五”基礎(chǔ)科研先進(jìn)設(shè)計(jì)專題組的項(xiàng)目需求分析報(bào)告的評(píng)審工作，各行業(yè)提交的材料有個(gè)顯著的共同特征，就是都提出了加強(qiáng)基于知識(shí)的創(chuàng)新，我覺得這是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。目前，計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新系統(tǒng)（CAI）的主要思路是通過借鑒不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和專利來為我所用，擴(kuò)展思路、促進(jìn)創(chuàng)新。但是在軍工行業(yè)，很大比例的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是改型多于完全創(chuàng)新，產(chǎn)品改型則更多的依賴企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。比如，現(xiàn)在的坦克是水陸兩用的，或許將來還希望它能飛起來，這種發(fā)散思路可以用CAI的方式進(jìn)行創(chuàng)新。但是，更多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)是基于原有設(shè)計(jì)進(jìn)行改型，那么需要的是企業(yè)內(nèi)部的過往資料和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，而這類知識(shí)往往格式雜亂、存放分散，難以及時(shí)有效地獲取，如果這些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的再利用不能很好解決，投資再多的軟硬件也難見效果。

目前CAI系統(tǒng)的國外專利庫、知識(shí)庫可以為概念設(shè)計(jì)過程提供參考，設(shè)計(jì)定型時(shí)則更多地需要企業(yè)自身知識(shí)資產(chǎn)的積累重用。所以，CAI的思路雖然很好，但核心問題應(yīng)該是借鑒這種思路，圍繞企業(yè)產(chǎn)品構(gòu)建領(lǐng)域本體，梳理企業(yè)產(chǎn)品知識(shí)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)是要深入挖掘企業(yè)內(nèi)部這么多年的各類設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并有效管理以便重用，這是一個(gè)比較務(wù)實(shí)的事情。

記者：您認(rèn)為創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)是知識(shí)挖掘和管理，基于知識(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是一個(gè)必然趨勢(shì)，那么對(duì)于制造環(huán)節(jié)也是這樣嗎？

閻教授：對(duì)，這點(diǎn)也可以在制造環(huán)節(jié)看出來。大家經(jīng)常說這個(gè)產(chǎn)品能設(shè)計(jì)出來但是制造不出來，是制造環(huán)節(jié)有問題。其實(shí)問題的核心是不容易獲得合理的工藝參數(shù)，工藝參數(shù)也是一種經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，這是買不到的。所以現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)任何設(shè)計(jì)一定要考慮可用性、可制造性和可裝配性等特性，要充分考慮這些特性，前提就是得知道那些知識(shí)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)在哪里。所以我認(rèn)為，無論對(duì)于設(shè)計(jì)還是制造環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)加工的方法、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)都是最核心的，設(shè)備總能想方設(shè)法地買回來，經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)卻很難買到，那么對(duì)企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)進(jìn)行深入挖掘和管理是很有必要的，應(yīng)作為企業(yè)智力資產(chǎn)進(jìn)行有效管理。

記者：看來，只有將計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)和知識(shí)工程在企業(yè)應(yīng)用中結(jié)合起來，才能取得更好的效果。其具體實(shí)踐過程有什么困難，您能否談?wù)勀囊恍?shí)踐經(jīng)驗(yàn)？

閻教授：有機(jī)會(huì)參與了201所牽頭的坦克裝甲車輛知識(shí)工程平臺(tái)項(xiàng)目的研究，從實(shí)施來看，項(xiàng)目初期，我們?cè)诨贑AI軟件開展坦克裝甲車輛知識(shí)工程平臺(tái)建設(shè)進(jìn)展緩慢。我認(rèn)為原因有兩方面，一是在CAI平臺(tái)中構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部知識(shí)庫時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造流程發(fā)散，知識(shí)結(jié)構(gòu)難以梳理；二是整理企業(yè)知識(shí)條目并輸入系統(tǒng)的過程漫長、瑣碎，難以調(diào)動(dòng)參與人員的積極性。針對(duì)這種情況，我們建議項(xiàng)目單位將知識(shí)貢獻(xiàn)作為員工每年績效考核的一部分，員工按照崗位級(jí)別規(guī)定貢獻(xiàn)知識(shí)條目數(shù)量，每位員工提供各自專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)，年底進(jìn)行獎(jiǎng)懲考核。有了這樣的激勵(lì)機(jī)制，企業(yè)內(nèi)部知識(shí)就能有效聚集起來，再也不必?fù)?dān)心空有軟件框架而沒有知識(shí)。

所以，企業(yè)投入了大量經(jīng)費(fèi)實(shí)施軟件系統(tǒng)卻收益甚微，原因在于沒有深入挖掘和積累企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)，這是個(gè)基礎(chǔ)性工作，卻是創(chuàng)新的根本。我認(rèn)為企業(yè)創(chuàng)新應(yīng)該基于自身的知識(shí)積累，可以借鑒國外專利，但是一定要基于對(duì)自身領(lǐng)域知識(shí)的全面認(rèn)識(shí)才行。

以數(shù)字化協(xié)同仿真深化精益研發(fā)

記者：您能談?wù)剶?shù)字化協(xié)同仿真嗎？

閻教授：現(xiàn)在經(jīng)常談到的多學(xué)科，就是一個(gè)協(xié)同的概念。目前的仿真分析大多是單學(xué)科、單參數(shù)、事后驗(yàn)證，而協(xié)同仿真是指多學(xué)科、多參數(shù)、多場(chǎng)耦合的仿真分析。在目前來說，要做到多學(xué)科的協(xié)同仿真還很難，企業(yè)在這方面的應(yīng)用很少，主要原因是各學(xué)科不能真正的耦合，學(xué)科間互相反饋的次數(shù)特別多，設(shè)計(jì)反復(fù)并沒有減少。雖然企業(yè)對(duì)協(xié)同仿真的需求已經(jīng)有了很深的認(rèn)識(shí)，但是問題的重點(diǎn)是不知如何落實(shí)，不知如何去具體實(shí)施。

目前有很多專家和公司都提出了協(xié)同仿真平臺(tái)的概念，這很有意義，但是制造業(yè)數(shù)字化涉及到那么多行業(yè)，每個(gè)行業(yè)涉及的學(xué)科都有差異，所以我認(rèn)為協(xié)同仿真平臺(tái)建設(shè)不用針對(duì)各學(xué)科全面鋪開，如果能有針對(duì)性地面向部分企業(yè)的需求，突破密切的幾個(gè)學(xué)科間的建模分析反而更有效果。

記者：您是如何認(rèn)識(shí)和理解精益研發(fā)理論及其核心思想的？

閻教授：目前，企業(yè)很突出的問題就是在概念設(shè)計(jì)階段沒有一個(gè)很好的方案和思路，還有一個(gè)問題就是關(guān)于協(xié)同和仿真的問題，盡管從學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究談得很多，但在企業(yè)里沒有達(dá)到創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求。因此，精益研發(fā)作為一個(gè)策略提出我覺得是非常有必要的。都在談創(chuàng)新發(fā)展，就是要與技術(shù)相結(jié)合，讓企業(yè)創(chuàng)新落地，讓創(chuàng)新戰(zhàn)略落地，借助信息化的手段實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。所以，從需求上講精益研發(fā)是有必要的。另外，安世亞太公司精益研發(fā)平臺(tái)中的質(zhì)量設(shè)計(jì)子平臺(tái)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了分解，但是怎么分解成具體的指標(biāo)，需要建立起指標(biāo)分析體系，我認(rèn)為關(guān)鍵點(diǎn)仍然在于知識(shí)的分類。

記者：那么，如何理解數(shù)字化仿真技術(shù)在精益研發(fā)理念中的地位和作用，以及利用數(shù)字化仿真技術(shù)如何提升創(chuàng)新能力呢？

閻教授：仿真分析應(yīng)該是精益研發(fā)的核心，過去有很多企業(yè)把產(chǎn)品設(shè)計(jì)和分析仿真放在不同的部門，產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來后，出現(xiàn)問題才送到仿真部門做仿真，這是有問題的。為什么不事先做仿真呢？一方面由于機(jī)構(gòu)分割導(dǎo)致重新建模，增大了工作量；第二方面是該產(chǎn)品一直都是這么設(shè)計(jì)，沒有必要仿真。這種做法形同把數(shù)字化效能打了個(gè)很大的折扣，還有待企業(yè)慢慢的去意識(shí)到數(shù)字化仿真的重要性。現(xiàn)在有些做得好的企業(yè)，每個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)里都有做分析仿真的人，完成建模后直接進(jìn)行分析仿真，得到仿真結(jié)果后，或者返回設(shè)計(jì)階段，或者直接進(jìn)入制造階段，這樣做就是為了解決逐漸逼真的過程，希望能夠做到精準(zhǔn)，這就是精益研發(fā)的理論核心。

按照精益研發(fā)的思路，對(duì)設(shè)計(jì)階段就提出了很高的要求，必須精準(zhǔn)，而且在精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上要求可預(yù)測(cè)。現(xiàn)在半實(shí)物仿真還是很多，那么要做到真正的全數(shù)字仿真，做到精益研發(fā)才能達(dá)到要求。目前，數(shù)字化仿真技術(shù)在設(shè)計(jì)階段還未被完全接受的重要原因，也是因?yàn)榉抡娉潭炔粔?，不同學(xué)科的仿真模型都有不同程度的簡化，仿真結(jié)果不夠精準(zhǔn)，仿真環(huán)節(jié)的作用難以顯現(xiàn)，只有真正做到可預(yù)測(cè)，那才能針對(duì)設(shè)計(jì)減少反復(fù)和縮減成本。該技術(shù)瓶頸是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模到支持仿真模型的構(gòu)建，這個(gè)還有待進(jìn)一步解決。

所以，數(shù)字化仿真首先應(yīng)該解決仿而不真的問題，然后下一個(gè)層次就是做到精準(zhǔn)，沒有精準(zhǔn)就談不上精益。原來我們對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)是分割開的，要達(dá)到精益研發(fā)的目標(biāo)，二者必須結(jié)合起來，這很重要。

建立起面向精益研發(fā)的數(shù)字化平臺(tái)，并有效推進(jìn)

記者：精益研發(fā)的思想自提出以來，已逐漸被各界人士所認(rèn)識(shí)，請(qǐng)您從平臺(tái)建設(shè)的角度談?wù)剳?yīng)該如何推進(jìn)精益研發(fā)？

閻教授：精益研發(fā)是一種思想，是一種理念和方法，要推進(jìn)精益研發(fā)，必須建立起面向精益研發(fā)的數(shù)字化平臺(tái)，并將其和企業(yè)的數(shù)字化研發(fā)流程結(jié)合起來，就研發(fā)平臺(tái)構(gòu)建而言，我們一要體現(xiàn)精益思想，要把設(shè)計(jì)、仿真、質(zhì)量控制等集成起來；二要結(jié)合企業(yè)流程，只有將數(shù)字化的思想與企業(yè)的流程模型和數(shù)據(jù)模型有效結(jié)合，精益研發(fā)理念才有可能實(shí)現(xiàn)；三要加強(qiáng)知識(shí)管理的完善，創(chuàng)新設(shè)計(jì)就是強(qiáng)調(diào)要挖掘、抽取和共享利用企業(yè)內(nèi)部知識(shí)，所以知識(shí)的挖掘和管理也是貫穿精益研發(fā)平臺(tái)的一條主線。

近年來，安世亞太公司提出的精益研發(fā)理念很不錯(cuò)，平臺(tái)架構(gòu)也體現(xiàn)了精益研發(fā)的思想，包含了創(chuàng)新、仿真和質(zhì)量三個(gè)子平臺(tái)，比較務(wù)實(shí)。其中，計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件Pro/Innovator提供國外專利庫，對(duì)概念設(shè)計(jì)很有作用，但是仍需進(jìn)一步開發(fā)挖掘和管理行業(yè)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的功能。另外，提出了將質(zhì)量管理貫穿于精益研發(fā)平臺(tái)的全過程，這個(gè)概念非常有用，對(duì)設(shè)計(jì)提出了很高的要求，但是目前仍需要盡快將質(zhì)量管理軟件有效地集成。而在仿真方面，目前從設(shè)計(jì)到仿真階段，產(chǎn)品模型已經(jīng)成為一個(gè)很大的制約?，F(xiàn)在我們基于三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)的建模，企業(yè)都能做，也都能用。但是如何建立從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一直到維護(hù)支持的產(chǎn)品模型，這個(gè)過程僅僅依靠企業(yè)本身是有難度的，還確實(shí)需要軟件廠商來幫助解決。

所以針對(duì)安世亞太公司的精益研發(fā)平臺(tái)來說，最重要的是要有效解決各子平臺(tái)的集成和內(nèi)部融合問題，特別是質(zhì)量設(shè)計(jì)平臺(tái)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)、協(xié)同仿真平臺(tái)的集成，創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)與協(xié)同仿真平臺(tái)的集成。

編者后記：
就閻教授在采訪中提到的問題，記者隨后咨詢了安世亞太公司副總裁田鋒先生，他對(duì)閻教授縝密的思考表示欽佩，認(rèn)為正是無數(shù)像閻教授這樣的專家在促進(jìn)著精益研發(fā)技術(shù)的發(fā)展。他表示，知識(shí)和流程管理的確是很多企業(yè)棘手的問題，也一直缺乏一個(gè)有效的工具，精益研發(fā)平臺(tái)正是應(yīng)企業(yè)這一需求而研發(fā)的，并很好地解決了這一問題。
安世亞太公司于08年提出的精益研發(fā)方法學(xué)就是一門可以幫助用戶梳理研發(fā)流程的先進(jìn)和有效的方法，可以清晰分解和分析現(xiàn)有研發(fā)流程，知其然并知其所以然，從而合并和剔除冗余，新增必要的環(huán)節(jié)，達(dá)到優(yōu)化流程的目的。規(guī)范的梳理使得研發(fā)流程得以標(biāo)準(zhǔn)化，便于遵循，利于傳承。再通過集成的引擎技術(shù)——知識(shí)工程，幫助企業(yè)把研發(fā)過程中的知識(shí)積累下來，成為產(chǎn)品升級(jí)換代的基礎(chǔ)。同時(shí)，精益研發(fā)總線可以使精益研發(fā)平臺(tái)和三個(gè)子平臺(tái)進(jìn)行有效銜接，是整個(gè)精益研發(fā)活動(dòng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為研發(fā)提供著牽引的力量，實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)過程中的產(chǎn)品性能進(jìn)行管理和監(jiān)控。

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