——訪北京理工大學(xué)機械與車輛工程學(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，在知識經(jīng)濟時代，創(chuàng)新也是實現(xiàn)企業(yè)持續(xù)增長的最重要因素，而知識則是推動企業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新的源動力?；谥R的創(chuàng)新設(shè)計是以分析產(chǎn)品設(shè)計和制造流程中存在的問題為出發(fā)點，從根本上解決新產(chǎn)品開發(fā)中技術(shù)難題而實現(xiàn)創(chuàng)新。創(chuàng)新的最終目標(biāo)則是實現(xiàn)“縮短產(chǎn)品上市時間”、“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。如何利用知識實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，進而實現(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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注重知識沉淀 加強創(chuàng)新設(shè)計

記者：隨著國家對自主創(chuàng)新的重視，計算機輔助創(chuàng)新設(shè)計已逐漸被各軍工企業(yè)所認(rèn)識和接受，您是如何看待這項技術(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)科研先進設(shè)計專題組的項目需求分析報告的評審工作，各行業(yè)提交的材料有個顯著的共同特征，就是都提出了加強基于知識的創(chuàng)新，我覺得這是一個必然的發(fā)展趨勢。目前，計算機輔助創(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、經(jīng)驗和專利來為我所用，擴展思路、促進創(chuàng)新。但是在軍工行業(yè)，很大比例的新產(chǎn)品設(shè)計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)部的知識和經(jīng)驗。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的方式進行創(chuàng)新。但是，更多的產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)是基于原有設(shè)計進行改型，那么需要的是企業(yè)內(nèi)部的過往資料和經(jīng)驗知識，而這類知識往往格式雜亂、存放分散，難以及時有效地獲取，如果這些經(jīng)驗知識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、知識庫可以為概念設(shè)計過程提供參考，設(shè)計定型時則更多地需要企業(yè)自身知識資產(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)品知識結(jié)構(gòu)，重點是要深入挖掘企業(yè)內(nèi)部這么多年的各類設(shè)計經(jīng)驗和知識，并有效管理以便重用，這是一個比較務(wù)實的事情。

記者：您認(rèn)為創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)和重點是知識挖掘和管理，基于知識的創(chuàng)新設(shè)計是一個必然趨勢，那么對于制造環(huán)節(jié)也是這樣嗎？

閻教授：對，這點也可以在制造環(huán)節(jié)看出來。大家經(jīng)常說這個產(chǎn)品能設(shè)計出來但是制造不出來，是制造環(huán)節(jié)有問題。其實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)驗和知識，這是買不到的。所以現(xiàn)在強調(diào)任何設(shè)計一定要考慮可用性、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點和經(jīng)驗點在哪里。所以我認(rèn)為，無論對于設(shè)計還是制造環(huán)節(jié)，設(shè)計加工的方法、經(jīng)驗和知識都是最核心的，設(shè)備總能想方設(shè)法地買回來，經(jīng)驗和知識卻很難買到，那么對企業(yè)內(nèi)部的知識進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)進行有效管理。

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

閻教授：有機會參與了201所牽頭的坦克裝甲車輛知識工程平臺項目的研究，從實施來看，項目初期，我們在基于CAI軟件開展坦克裝甲車輛知識工程平臺建設(shè)進展緩慢。我認(rèn)為原因有兩方面，一是在CAI平臺中構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部知識庫時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計制造流程發(fā)散，知識結(jié)構(gòu)難以梳理；二是整理企業(yè)知識條目并輸入系統(tǒng)的過程漫長、瑣碎，難以調(diào)動參與人員的積極性。針對這種情況，我們建議項目單位將知識貢獻作為員工每年績效考核的一部分，員工按照崗位級別規(guī)定貢獻知識條目數(shù)量，每位員工提供各自專業(yè)領(lǐng)域的知識，年底進行獎懲考核。有了這樣的激勵機制，企業(yè)內(nèi)部知識就能有效聚集起來，再也不必?fù)?dān)心空有軟件框架而沒有知識。

所以，企業(yè)投入了大量經(jīng)費實施軟件系統(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，這是個基礎(chǔ)性工作，卻是創(chuàng)新的根本。我認(rèn)為企業(yè)創(chuàng)新應(yīng)該基于自身的知識積累，可以借鑒國外專利，但是一定要基于對自身領(lǐng)域知識的全面認(rèn)識才行。

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)、事后驗證，而協(xié)同仿真是指多學(xué)科、多參數(shù)、多場耦合的仿真分析。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)計反復(fù)并沒有減少。雖然企業(yè)對協(xié)同仿真的需求已經(jīng)有了很深的認(rèn)識，但是問題的重點是不知如何落實，不知如何去具體實施。

目前有很多專家和公司都提出了協(xié)同仿真平臺的概念，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)同仿真平臺建設(shè)不用針對各學(xué)科全面鋪開，如果能有針對性地面向部分企業(yè)的需求，突破密切的幾個學(xué)科間的建模分析反而更有效果。

記者：您是如何認(rèn)識和理解精益研發(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)計階段沒有一個很好的方案和思路，還有一個問題就是關(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)里沒有達到創(chuàng)新設(shè)計的要求。因此，精益研發(fā)作為一個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)平臺中的質(zhì)量設(shè)計子平臺，對產(chǎn)品質(zhì)量進行了分解，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)鍵點仍然在于知識的分類。

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)計和分析仿真放在不同的部門，產(chǎn)品設(shè)計出來后，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，沒有必要仿真。這種做法形同把數(shù)字化效能打了個很大的折扣，還有待企業(yè)慢慢的去意識到數(shù)字化仿真的重要性。現(xiàn)在有些做得好的企業(yè)，每個設(shè)計團隊里都有做分析仿真的人，完成建模后直接進行分析仿真，得到仿真結(jié)果后，或者返回設(shè)計階段，或者直接進入制造階段，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，對設(shè)計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?，F(xiàn)在半實物仿真還是很多，那么要做到真正的全數(shù)字仿真，做到精益研發(fā)才能達到要求。目前，數(shù)字化仿真技術(shù)在設(shè)計階段還未被完全接受的重要原因，也是因為仿真程度不夠，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，那才能針對設(shè)計減少反復(fù)和縮減成本。該技術(shù)瓶頸是從產(chǎn)品設(shè)計建模到支持仿真模型的構(gòu)建，這個還有待進一步解決。

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。原來我們對設(shè)計環(huán)節(jié)和分析環(huán)節(jié)是分割開的，要達到精益研發(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，并有效推進

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，請您從平臺建設(shè)的角度談?wù)剳?yīng)該如何推進精益研發(fā)？

閻教授：精益研發(fā)是一種思想，是一種理念和方法，要推進精益研發(fā)，必須建立起面向精益研發(fā)的數(shù)字化平臺，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)平臺構(gòu)建而言，我們一要體現(xiàn)精益思想，要把設(shè)計、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)理念才有可能實現(xiàn)；三要加強知識管理的完善，創(chuàng)新設(shè)計就是強調(diào)要挖掘、抽取和共享利用企業(yè)內(nèi)部知識，所以知識的挖掘和管理也是貫穿精益研發(fā)平臺的一條主線。

近年來，安世亞太公司提出的精益研發(fā)理念很不錯，平臺架構(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)量三個子平臺，比較務(wù)實。其中，計算機輔助創(chuàng)新軟件Pro/Innovator提供國外專利庫，對概念設(shè)計很有作用，但是仍需進一步開發(fā)挖掘和管理行業(yè)領(lǐng)域經(jīng)驗知識的功能。另外，提出了將質(zhì)量管理貫穿于精益研發(fā)平臺的全過程，這個概念非常有用，對設(shè)計提出了很高的要求，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)計到仿真階段，產(chǎn)品模型已經(jīng)成為一個很大的制約。現(xiàn)在我們基于三維產(chǎn)品設(shè)計的建模，企業(yè)都能做，也都能用。但是如何建立從產(chǎn)品設(shè)計，一直到維護支持的產(chǎn)品模型，這個過程僅僅依靠企業(yè)本身是有難度的，還確實需要軟件廠商來幫助解決。

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

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著精益研發(fā)技術(shù)的發(fā)展。他表示，知識和流程管理的確是很多企業(yè)棘手的問題，也一直缺乏一個有效的工具，精益研發(fā)平臺正是應(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)——知識工程，幫助企業(yè)把研發(fā)過程中的知識積累下來，成為產(chǎn)品升級換代的基礎(chǔ)。同時，精益研發(fā)總線可以使精益研發(fā)平臺和三個子平臺進行有效銜接，是整個精益研發(fā)活動的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為研發(fā)提供著牽引的力量，實現(xiàn)對研發(fā)過程中的產(chǎn)品性能進行管理和監(jiān)控。

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