盡管裝備制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型得到廣泛關(guān)注，但是對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型認(rèn)識(shí)、數(shù)字化轉(zhuǎn)型機(jī)理，以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐方面的研究和實(shí)踐還不充分。本文主要結(jié)合裝備制造企業(yè)需要，分析企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的特點(diǎn)，提出裝備制造企業(yè)轉(zhuǎn)型數(shù)字化能力體系及其應(yīng)用支撐平臺(tái)框架，為裝備制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供探索。

作者：北京神舟航天軟件技術(shù)股份有限公司 耿建光，桑國彪，任江濤，李大林，原文刊載于《現(xiàn)代制造工程》2023年第1期

01

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型概念與框架

１.１企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型概念

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是從以物理空間為運(yùn)行載體的企業(yè)運(yùn)作模式向以物理空間與數(shù)字空間相融合為載體（即物理與數(shù)字空間融合載體）的數(shù)字化運(yùn)作模式轉(zhuǎn)變，基于物理與數(shù)字空間融合載體構(gòu)建企業(yè)運(yùn)行基本勞動(dòng)力、物資、資金和信息要素，形成產(chǎn)品數(shù)字化研制、數(shù)字化科研生產(chǎn)管理和數(shù)字化企業(yè)經(jīng)營管理等關(guān)鍵支撐體系，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)敏捷響應(yīng)、生產(chǎn)精準(zhǔn)有序和管理穩(wěn)定高效的企業(yè)運(yùn)行狀態(tài)。

圖1 裝備制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型運(yùn)行模式

裝備制造企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型運(yùn)行模式如圖1所示。傳統(tǒng)的企業(yè)物理空間依然有效運(yùn)作，而在企業(yè)數(shù)字空間將以數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)，圍繞產(chǎn)品數(shù)字化、產(chǎn)品工程管理活動(dòng)數(shù)字化、科研生產(chǎn)管理活動(dòng)數(shù)字化及經(jīng)營管理活動(dòng)數(shù)字化等關(guān)鍵過程和活動(dòng)的數(shù)字化，在企業(yè)數(shù)字空間建立支持產(chǎn)品規(guī)劃論證、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)測(cè)試、服務(wù)保障，以及企業(yè)科研生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理活動(dòng)的數(shù)字化運(yùn)行環(huán)境。并逐步將企業(yè)運(yùn)行的勞動(dòng)力、資產(chǎn)、環(huán)境和資金等要素?cái)?shù)字化，形成員工數(shù)字化、資產(chǎn)數(shù)字化、環(huán)境數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化和制度數(shù)字化等關(guān)鍵數(shù)字化要素，最終全面建立數(shù)字化企業(yè)生態(tài)。文獻(xiàn)提出的流程與標(biāo)準(zhǔn)、模型與數(shù)據(jù)、工具鏈，以及人才隊(duì)伍組成的數(shù)字化工程生態(tài)將是企業(yè)數(shù)字空間中產(chǎn)品工程的重要部分。

１.2 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力支撐框架

依據(jù)對(duì)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的理解，可以認(rèn)為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型就是重構(gòu)企業(yè)業(yè)務(wù)運(yùn)行基座和運(yùn)行框架，建立適應(yīng)企業(yè)數(shù)字化運(yùn)作模式的運(yùn)行要素，實(shí)現(xiàn)其模型化表達(dá)，構(gòu)建其數(shù)字連續(xù)性能力體系。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力支撐框架如圖2所示。在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力框架中包括對(duì)象數(shù)字化能力、企業(yè)數(shù)字連續(xù)性能力，在兩大能力基礎(chǔ)上，構(gòu)建數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動(dòng)的企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營體系，支撐企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)場(chǎng)景的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

圖2 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力支撐框架

1.2.1 企業(yè)運(yùn)行關(guān)鍵要素對(duì)象的數(shù)字化

企業(yè)運(yùn)行關(guān)鍵要素對(duì)象的數(shù)字化就是利用軟件定義對(duì)象，裝備制造企業(yè)運(yùn)行關(guān)鍵要素對(duì)象的數(shù)字化如圖3所示。圖3中，DM、DS、DT分別為數(shù)字模型（DM）、數(shù)字鏡像（DS）和數(shù)字孿生（DT）。

圖3 裝備制造企業(yè)運(yùn)行關(guān)鍵要素對(duì)象的數(shù)字化

企業(yè)運(yùn)行關(guān)鍵要素對(duì)象包括產(chǎn)品、過程、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈四類。其中，文獻(xiàn)指出產(chǎn)品數(shù)字化和過程數(shù)字化是數(shù)字化工程生態(tài)的關(guān)鍵。產(chǎn)品數(shù)字化是通過產(chǎn)品建模、模型管理（覆蓋產(chǎn)品全生命周期RFLPPMS，即產(chǎn)品的需求（R）、功能（F）、邏輯（L）、物理（P）、工藝（P）、制造（M）及服務(wù)（S）和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與優(yōu)化等手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品總體、分系統(tǒng)和單機(jī)等產(chǎn)品對(duì)象的模型化，形成符合產(chǎn)品工程需要的不同視角的產(chǎn)品模型，以支持模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新研制。過程數(shù)字化采用活動(dòng)建模、流程管理和流程優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貫穿產(chǎn)品體系論證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工和交付運(yùn)維等全生命周期技術(shù)活動(dòng)的數(shù)字化，涵蓋企業(yè)經(jīng)營管理活動(dòng)和科研生產(chǎn)管理活動(dòng)的數(shù)字化，支持流程驅(qū)動(dòng)的柔性過程管理。

企業(yè)數(shù)字化則通過企業(yè)要素建模、建立數(shù)字化組織機(jī)構(gòu)管控、供應(yīng)鏈管控和企業(yè)經(jīng)營決策模型等關(guān)鍵經(jīng)營管控模型，實(shí)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)行優(yōu)化，支持基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營。產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化則通過產(chǎn)業(yè)伙伴建模、產(chǎn)業(yè)鏈定義和模型優(yōu)化，支持價(jià)值驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建。

關(guān)于對(duì)象的數(shù)字化能力水平，文獻(xiàn)給出數(shù)字模型（DM）、數(shù)字鏡像（DS）和數(shù)字孿生（DT）三個(gè)層次，本文將產(chǎn)品、過程、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化分別區(qū)分為DM、DS和DT三個(gè)層級(jí)。其中，數(shù)字模型（DM）僅建立物理對(duì)象的數(shù)字化描述和表達(dá)，物理對(duì)象和數(shù)字模型的信息交互為手工方式；數(shù)字鏡像（DS）在數(shù)字模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了模型從物理對(duì)象自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)，但是無法將信息反饋到物理對(duì)象；數(shù)字孿生（DT）則在數(shù)字鏡像基礎(chǔ)上，與物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)雙向自動(dòng)化信息交互，達(dá)到虛實(shí)融合的一體化真實(shí)逼近。

1.2.2 企業(yè)數(shù)字化運(yùn)行的數(shù)字連續(xù)性

數(shù)字連續(xù)性是基于文件連續(xù)體理論提出的，旨在解決文件連續(xù)體框架內(nèi)的信息保管和利用能力問題，即數(shù)字連續(xù)性主要提供信息長久保存和在信息持續(xù)運(yùn)動(dòng)中的信息管理能力。

圖4 業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)連續(xù)性示意圖

本文所指的企業(yè)數(shù)字連續(xù)性是指在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式下，企業(yè)業(yè)務(wù)人員、企業(yè)部門、外部單位和外部伙伴在任何時(shí)候均可及時(shí)獲取、使用一致版本的企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)與模型，快速開展企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、價(jià)值創(chuàng)造和提質(zhì)增效等活動(dòng)的能力。企業(yè)數(shù)字連續(xù)性包括業(yè)務(wù)連續(xù)性、數(shù)據(jù)連續(xù)性和技術(shù)連續(xù)性。其中，業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)連續(xù)性示意圖如圖4所示。圖4中，EBOM為工程設(shè)計(jì)物料清單（EBOM），PBOM為工藝規(guī)劃物料清單（PBOM）。業(yè)務(wù)連續(xù)性、數(shù)據(jù)連續(xù)性和技術(shù)連續(xù)性描述如下。

１）業(yè)務(wù)連續(xù)性

業(yè)務(wù)連續(xù)性指數(shù)據(jù)與模型驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品研制、科研管控和經(jīng)營管理業(yè)務(wù)高效運(yùn)行，保證業(yè)務(wù)人員在“無感方式”下方便獲取信息并處理業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)連續(xù)性分為產(chǎn)品工程研制業(yè)務(wù)連續(xù)性、科研生產(chǎn)管控連續(xù)性和經(jīng)營管理業(yè)務(wù)連續(xù)性三類。其中，產(chǎn)品工程研制業(yè)務(wù)連續(xù)性指產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和交付等各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)基于可信、權(quán)威數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)模型驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造和產(chǎn)品交付。

科研生產(chǎn)管控連續(xù)性指企業(yè)圍繞科研生產(chǎn)項(xiàng)目全要素管理要求，實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)從工程產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確把控產(chǎn)品研制的計(jì)劃、質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)及經(jīng)費(fèi)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研制全級(jí)次、全過程精細(xì)化實(shí)時(shí)管控。經(jīng)營管理業(yè)務(wù)連續(xù)性指在企業(yè)經(jīng)營管理過程中將人、財(cái)、物等經(jīng)營要素與產(chǎn)品和管控打通，實(shí)現(xiàn)從用戶需求、產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品交付等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)及時(shí)獲取工程、管理數(shù)據(jù)，保證企業(yè)價(jià)值主線的各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)有序運(yùn)行。

２）數(shù)據(jù)連續(xù)性

數(shù)據(jù)連續(xù)性圍繞企業(yè)創(chuàng)新鏈、價(jià)值鏈及資產(chǎn)鏈等多鏈數(shù)據(jù)的融合，形成企業(yè)全集數(shù)據(jù)的貫通能力，通過數(shù)據(jù)連續(xù)性實(shí)現(xiàn)企業(yè)全集數(shù)據(jù)的管理和貫通。

在產(chǎn)品創(chuàng)新鏈維度形成覆蓋產(chǎn)品需求（R）、功能（F）、邏輯（L）、物理（P）和工藝（P）設(shè)計(jì)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)連續(xù)性。

在企業(yè)價(jià)值鏈維度實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品訂單、生產(chǎn)計(jì)劃、材料與供應(yīng)、生產(chǎn)制造（M） 、交付和服務(wù)保障（S）數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

在資產(chǎn)鏈維度實(shí)現(xiàn)企業(yè)資產(chǎn)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建、運(yùn)營與維護(hù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)管理，保障企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)全鏈的連續(xù)、穩(wěn)定、可靠、可信數(shù)據(jù)管理與使用，形成覆蓋企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)用及未來創(chuàng)新應(yīng)用的企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)“基座” 。

３）技術(shù)連續(xù)性

技術(shù)連續(xù)性解決企業(yè)多元技術(shù)與既有數(shù)字資產(chǎn)的融合與共享，為企業(yè)信息化設(shè)施和資產(chǎn)復(fù)用提供技術(shù)保障。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是在大量現(xiàn)有信息化應(yīng)用成果和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化高階形態(tài)發(fā)展的過程，需要解決大量異構(gòu)、多元數(shù)字資產(chǎn)和成果的復(fù)用性。技術(shù)連續(xù)性充分利用新一代信息化技術(shù)，建立開放、可擴(kuò)展的技術(shù)協(xié)同能力。技術(shù)連續(xù)性包括架構(gòu)及技術(shù)能力要求、業(yè)務(wù)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。其 中，架構(gòu)及技術(shù)能力要求包括企業(yè)架構(gòu)規(guī)范、技術(shù)選型規(guī)范、技術(shù)接口規(guī)范、工具及產(chǎn)品選型規(guī)范等要求，通過架構(gòu)、技術(shù)、接口以及相應(yīng)的管理規(guī)范要求，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)技術(shù)產(chǎn)品、異構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的繼承、集成、融合和協(xié)同，保障系統(tǒng)具有良好的開放性和可持續(xù)發(fā)展能力。

02

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)及解決方案

2.1 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)框架

為支持企業(yè)數(shù)字能力體系的落地，本文提出企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)架構(gòu)，如圖5所示。企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)架構(gòu)設(shè)置基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)字化應(yīng)用基礎(chǔ)、企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)建模與集成應(yīng)用平臺(tái)、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)與模型管理服務(wù)、企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)和個(gè)性化工程與管理應(yīng)用門戶5層結(jié)構(gòu)。圖5中，HPC為高性能計(jì)算機(jī)機(jī)群，CAX為CAD、CAM 和CAE等技術(shù)的總稱，EDA為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。

圖5 企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施及數(shù)字化應(yīng)用基礎(chǔ)包括4類基礎(chǔ)條件保障，即網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、設(shè)備與設(shè)施、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件及系統(tǒng)。

企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)建模與集成應(yīng)用平臺(tái)基于開放性集成技術(shù)與集成框架，提供企業(yè)建模系統(tǒng)、產(chǎn)品建模系統(tǒng)、過程建模系統(tǒng)、對(duì)象可視化系統(tǒng)、異構(gòu)應(yīng)用適配與接口、各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范適配器及低代碼開發(fā)系統(tǒng)等，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化定義、過程數(shù)字化定義、企業(yè)數(shù)字化定義和產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化定義的關(guān)鍵組成部分。其中對(duì)象的數(shù)字化定義可參考文獻(xiàn)采用的元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)和模型三要素結(jié)合方式來實(shí)現(xiàn)。

企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)與模型管理服務(wù)包括：1）元數(shù)據(jù)、主數(shù)據(jù)管理服務(wù)；2）企業(yè)級(jí)全集數(shù)據(jù)（蓋產(chǎn)品、企業(yè)和過程等，如計(jì)劃數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、人員數(shù)據(jù)及供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)等）和模型（如需求模型、功能模型、產(chǎn)品模型和制造模型等）服務(wù)；3）對(duì)外提供的數(shù)據(jù)和模型服務(wù)接口，即數(shù)據(jù)連續(xù)性管理服務(wù)（如數(shù)據(jù)技術(shù)狀態(tài)管理、跨模型關(guān)聯(lián)、跨模型查詢和跨模型追溯等服務(wù)） 。

企業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)包括三類主要服務(wù)，一類是產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)服務(wù)（包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)仿真、模型驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)制造、模型驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)驗(yàn)證和虛實(shí)融合的交付保障服務(wù)） ；另一類是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)生產(chǎn)管控與經(jīng)營管理應(yīng)用服務(wù)（如項(xiàng)目管理、質(zhì)量管理、資產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈管理、資源管理和風(fēng)險(xiǎn)管理等） ；第三類是基于流程與規(guī)則的企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)協(xié)同服務(wù)。

個(gè)性化工程與管理應(yīng)用門戶包括面向產(chǎn)品工程師的工作臺(tái)和面向企業(yè)經(jīng)營管理人員的駕駛艙兩類，面向產(chǎn)品工程師的工作臺(tái)為產(chǎn)品體系論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真分析、試驗(yàn)驗(yàn)證、生產(chǎn)制造及交付保障等專業(yè)業(yè)務(wù)人員提供服務(wù)；駕駛艙為企業(yè)經(jīng)營管理人員提供服務(wù)。

2.2 產(chǎn)品數(shù)字化應(yīng)用解決方案

利用模型化、特征化和參數(shù)化等技術(shù)手段，完成產(chǎn)品的數(shù)字產(chǎn)品定義。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段采用數(shù)字化產(chǎn)品定義（DPD）和數(shù)字樣機(jī)（DMU）技術(shù)定義產(chǎn)品，最終形成產(chǎn)品數(shù)字模型（DM）。數(shù)字模型（DM）成為設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形態(tài)，且隨著產(chǎn)品實(shí)物的發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了數(shù)字鏡像（DS）和數(shù)字孿生（DT），不同類型的產(chǎn)品數(shù)字化對(duì)象在產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)活動(dòng)中通過與實(shí)物產(chǎn)品、外界測(cè)試設(shè)備和環(huán)境等客觀條件發(fā)生信息交互，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的產(chǎn)品驗(yàn)證與運(yùn)維。

基于企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用支撐平臺(tái)，在文獻(xiàn)提出的產(chǎn)品數(shù)字空間基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮技術(shù)連續(xù)性、業(yè)務(wù)連續(xù)性和數(shù)據(jù)連續(xù)性支持能力，以及產(chǎn)品研制的跨地域、跨單位和跨法人主體聯(lián)合研制條件下的客觀需求，本文構(gòu)建出圖6所示的產(chǎn)品數(shù)字化應(yīng)用解決方案。

圖6 產(chǎn)品數(shù)字化應(yīng)用解決方案

在圖6所示方案中設(shè)計(jì)了基于云原生技術(shù)的軟件引擎與應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境、產(chǎn)品數(shù)據(jù)與模型管理體系、企業(yè)級(jí)產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)、產(chǎn)品全生命周期工具鏈，以及全生命周期業(yè)務(wù)應(yīng)用與企業(yè)科研生產(chǎn)管理五層次方案框架。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)與模型管理體系提供產(chǎn)品譜系管理、需求數(shù)據(jù)管理、架構(gòu)數(shù)據(jù)管理、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、工藝數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理和仿真數(shù)據(jù)管理等各類數(shù)據(jù)的管理能力，以及體系模型、需求模型、功能模型、產(chǎn)品模型、工藝模型、制造模型和交付模型等一系列產(chǎn)品模型的管理能力。

企業(yè)級(jí)產(chǎn)品數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)是支撐跨單位、跨地域產(chǎn)品研制模式下的關(guān)鍵軟件功能，為工程總體、系統(tǒng)總體、分系統(tǒng)、單機(jī)以及部／ 組件的數(shù)字化研制提供自上而下的模型要求以及自下而上的模型交付。

數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)主要提供四類關(guān)鍵功能：一是產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)與產(chǎn)品模型管理，提供從產(chǎn)品視角維護(hù)產(chǎn)品的功能、性能數(shù)字樣機(jī)及其樣機(jī)成熟度管理，如航天產(chǎn)品功能樣機(jī)、性能樣機(jī)以及航空飛機(jī)數(shù)字樣機(jī)管理；二是跨專業(yè)、跨領(lǐng)域及跨單位協(xié)同管理，提供結(jié)構(gòu)、流 體、熱學(xué)、電磁、光學(xué)和聲學(xué)等多學(xué)科設(shè)計(jì)協(xié)同，總體和分系統(tǒng)單位研制協(xié)同，設(shè)計(jì)與制造業(yè)務(wù)協(xié)同等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型驅(qū)動(dòng)的多層次業(yè)務(wù)協(xié)同；三是工具和數(shù)據(jù)集成管理，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與各類體系論證、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證和運(yùn)維保障全工具鏈，以及企業(yè)經(jīng)營管理和科研生產(chǎn)管理應(yīng)用軟件的集成；四是產(chǎn)品級(jí)主數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)管理，建立產(chǎn)品級(jí)的共性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為產(chǎn)品范圍內(nèi)的工程研制和科研生產(chǎn)管理提供保障。

2.3 產(chǎn)品數(shù)字化研制模式

基于文獻(xiàn)中載人航天器研制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)閉環(huán)驗(yàn)證、產(chǎn)品設(shè)計(jì)閉環(huán)驗(yàn)證和實(shí)做產(chǎn)品閉環(huán)驗(yàn)證三大閉環(huán)驗(yàn)證，以及文獻(xiàn)中深空探測(cè)系統(tǒng)工程的總體小閉環(huán)驗(yàn)證、系統(tǒng)大閉環(huán)集成、數(shù)字實(shí)物虛實(shí)閉環(huán)管理和數(shù)字主線閉環(huán)管理四大閉環(huán)管理，建立在產(chǎn)品數(shù)字化解決方案支持下形成的產(chǎn)品數(shù)字化研制模式，其示意圖如圖7所示。

圖7 產(chǎn)品數(shù)字化研制模式示意圖

在數(shù)字化研制模式下，以數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)，產(chǎn)品研制形成圍繞數(shù)據(jù)域、業(yè)務(wù)域和過程域?yàn)榈湫瓦\(yùn)行框架的數(shù)字化運(yùn)行模式。數(shù)據(jù)域覆蓋產(chǎn)品工程相關(guān)模型和企業(yè)人員、計(jì)劃、質(zhì)量、成本、風(fēng)險(xiǎn)、合同、資產(chǎn)、供應(yīng)和物資等管理模型。

業(yè)務(wù)域覆蓋產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、測(cè)試驗(yàn)證和運(yùn)維保障等業(yè)務(wù)，以及管理相關(guān)的市場(chǎng)需求、產(chǎn)品訂單、項(xiàng)目管控、供應(yīng)鏈管控、質(zhì)量管控、風(fēng)險(xiǎn)管控、成本管控以及人員管控等關(guān)鍵業(yè)務(wù)。過程域覆蓋與產(chǎn)品研制緊密相關(guān)的基于數(shù)字模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)閉環(huán)、基于數(shù)字鏡像的產(chǎn)品設(shè)計(jì)閉環(huán)、基于數(shù)字孿生的實(shí)做產(chǎn)品閉環(huán)，以及管理與工程融合的管控過程，通過過程域的驅(qū)動(dòng)形成裝備研制靈活高效的“領(lǐng)域內(nèi)”和“跨領(lǐng)域”快速迭代和數(shù)字化閉環(huán)驗(yàn)證，保證產(chǎn)品方案、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的一次成功，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科研生產(chǎn)精細(xì)化管控，支撐數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化驗(yàn)證、數(shù)字化交付和虛實(shí)融合運(yùn)維的新形態(tài)。

產(chǎn)品數(shù)字化研制新模式的主要特點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

１）以產(chǎn)品全品類數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)。 產(chǎn)品研制在數(shù)字空間建立產(chǎn)品體系模型、需求模型、功能模型、產(chǎn)品模型、工藝模型、制造模型、裝配模型、總裝模型、試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒桓赌Ｐ偷热Ｐ?，形成核心的產(chǎn)品數(shù)字化資產(chǎn)，構(gòu)建數(shù)字化研制模式主線，支撐模型驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化產(chǎn)品研制。

２）加速產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)和跨領(lǐng)域循環(huán)驗(yàn)證。 以產(chǎn)品數(shù)據(jù)域的各類數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)，通過數(shù)字化技術(shù)利用，支撐研制領(lǐng)域的“研制活動(dòng)—產(chǎn)品數(shù)據(jù)—產(chǎn)品數(shù)字驗(yàn)證”的快速迭代。同時(shí)加速跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的設(shè)計(jì)迭代。如在體系論證階段，可通過體系模型快速實(shí)現(xiàn)體系仿真，完成體系論證。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)體系仿真驗(yàn)證、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證和專業(yè)仿真驗(yàn)證的跨領(lǐng)域驗(yàn)證，快速形成產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。最終根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)建立快速數(shù)字化驗(yàn)證模式，完成基于數(shù)字模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)閉環(huán)驗(yàn)證、基于數(shù)字鏡像的產(chǎn)品設(shè)計(jì)閉環(huán)驗(yàn)證和基于數(shù)字孿生的實(shí)做產(chǎn)品閉環(huán)驗(yàn)證。

３）提供實(shí)物產(chǎn)品與數(shù)字產(chǎn)品的交付能力。 產(chǎn)品研制全生命周期表現(xiàn)為實(shí)物產(chǎn)品和數(shù)字產(chǎn)品協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期以產(chǎn)品數(shù)據(jù)和模型為主，后期逐漸通過工藝制造環(huán)節(jié)過渡到實(shí)物和數(shù)字產(chǎn)品并行，交付環(huán)節(jié)可以根據(jù)用戶需要，在交付實(shí)物產(chǎn)品基礎(chǔ)上，快速形成用戶所需的產(chǎn)品電子履歷和數(shù)字產(chǎn)品的交付模型，構(gòu)成數(shù)字產(chǎn)品交付能力。

４）支撐工程研制和科研生產(chǎn)一體化管控。 產(chǎn)品研制可以實(shí)時(shí)接受企業(yè)經(jīng)營管理的指標(biāo)和約束（如企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的人員、計(jì)劃、成本、質(zhì)量、經(jīng)費(fèi)等約束和要求） ，同時(shí)企業(yè)經(jīng)營管理也可以實(shí)時(shí)從產(chǎn)品模型和全生命周期過程獲取產(chǎn)品相關(guān)的計(jì)劃進(jìn)度信息、風(fēng)險(xiǎn)信息和質(zhì)量信息等，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工程研制和科研生產(chǎn)管控的融合，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的一體化科研生產(chǎn)管控。

03

結(jié)語

數(shù)字化是未來企業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向，為了推動(dòng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建議立足企業(yè)整體發(fā)展訴求，關(guān)注企業(yè)數(shù)字化運(yùn)營管理線和產(chǎn)品數(shù)字化研制線，從企業(yè)整體角度設(shè)計(jì)和規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型后的運(yùn)作模式。長遠(yuǎn)角度制定企業(yè)全要素、全過程的數(shù)字化目標(biāo)。在實(shí)際轉(zhuǎn)型落地環(huán)節(jié)結(jié)合企業(yè)的信息化基礎(chǔ)條件、應(yīng)用水平，重點(diǎn)從產(chǎn)品數(shù)字化、過程數(shù)字化及企業(yè)數(shù)字化推動(dòng)企業(yè)自身數(shù)字化建設(shè)。同時(shí)，在企業(yè)外部環(huán)節(jié)，充分利用新數(shù)字技術(shù)，推動(dòng)企業(yè)供應(yīng)鏈數(shù)字化，帶動(dòng)合作伙伴數(shù)字化進(jìn)程，支撐價(jià)值驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化建設(shè)，由內(nèi)向外提升企業(yè)數(shù)字化運(yùn)作水平和質(zhì)量。不斷加強(qiáng)沉浸式交互、人工智能和新基建算力等技術(shù)應(yīng)用，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供生產(chǎn)力升級(jí)支撐，創(chuàng)新更多數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)全產(chǎn)品數(shù)字化、全過程數(shù)字化、全企業(yè)數(shù)字化和全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)。

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