面向制造強國戰略和國防工業現代化建設的迫切需求，十四所以建設世界一流企業為目標引領，以企業信息化管理系統建設為基礎，以端到端的制度與流程為支撐，推進復雜電子裝備機、電、液、熱、工藝等多專業協同研發，打造基于數字孿生的總裝、電裝、微組裝全層級智能車間，構建以彌補產業鏈智能化水平差異為導向的智能制造生態鏈，全面建成全層級、多專業的企業智能制造體系，并取得了顯著成效。

推進企業智能制造體系建設的重要性和必要性

復雜電子裝備是一個機電液磁高度耦合的復雜系統，其制造包括了核心元器件、零部件、軟件和新材料、新工藝等內容，也包括設計仿真、生產調試、服務保障等環節，是一項系統工程。復雜電子裝備制造因其示范性強、帶動性大，成為我國高端制造的典型代表。隨著復雜電子裝備進一步向一體化、智能化方向發展，系統集成度和復雜度不斷提高，其生產工藝越來越復雜、裝配精度和可靠性要求越來越高。當前迫切需要建立與之相適應的智能制造體系，實現復雜電子裝備的柔性、高效、透明、均衡生產。然而，建設裝備制造世界一流企業仍存在諸多挑戰。

1）復雜電子裝備包含從材料、元器件、組件、部件到整機多個層級，各層級技術成熟度不均衡、各車間制造發展不均衡，迫切需要建立面向裝備全層級組成的智能車間，實現復雜電子裝備智能制造的全層級示范。

2）復雜電子裝備覆蓋海陸空天全領域，各領域裝備構型變化大、技術狀態不固定，導致各制造平臺能力不均衡，迫切需要建立適應各領域裝備特點的智能制造體系，實現復雜電子裝備的智能化生產。

3）復雜電子裝備企業產業生態鏈長、配套企業多，包括各類電子元器件、復合材料以及下游行業等應用領域。產業鏈各環節研制水平不均衡，迫切需要構建面向復雜電子裝備研制全流程的智能制造生態鏈，集聚各方制造資源，集中力量攻堅，推動電子裝備制造業高質量發展。

建設企業智能制造體系的主要途徑

（1）謀劃裝備智能制造架構體系，做好智能制造頂層布局

圍繞復雜電子裝備全層級組成，通過工藝布局調整、自動化工藝裝備升級、工廠信息化系統建設等途徑，構建機電液熱工藝等多專業協同設計與研發平臺，開展基于數字孿生的總裝、電裝、微組裝全層級智能車間建設，打造國內一流的離散型智能示范工廠，形成全層級智能裝配示范車間，如圖1所示。

十四所構建了設備-控制-運營集成智能車間三層次統一架構，如圖2所示，形成車間三維看板系統（WorkshopVisual System，WVS）、車間運營管理系統（ManufacturingO p e r a t i o n Management，MOM） 、物流管理系統（Warehouse Management System，WMS）、數據采集系統（SupervisoryControl And Data Acquisition，SCADA）等四大信息系統，以及總裝總調智能車間、電裝智能車間、微組裝智能車間等典型智能生產線。

在產品全生產周期的橫向端，通過制造運營管理系統對接十四所現有的產品三維工藝設計系統和ERP系統等， 進行信息知識的前后貫通，以最實時準確的制造加工信息支撐智能研發的設計優化、智能驗證的功能實現及智能保障的數據提供。

在生產制造的縱向端，通過生產控制指令和生產過程信息的上傳下達，實現“任務-訂單-工單-執行”的逐層分解及自動作業，完成智能車間生產數據的內部循環。

（2）構建智能制造信息化平臺，實現制造與信息化深度融合

基于開放組體系結構框圖（The Open Group Architecture Framework，TOGAF）理論，十四所聚焦裝備研制核心業務，構建引領智能制造轉型的信息化平臺總體。將研發、制造、保障核心業務與人、財、物、計劃、質量、成本等管理要素交叉形成業務矩陣，構建矩陣式數字化總體架構，如圖3所示。通過核心業務數字化平臺和運營管理的全要素集成，輔以大數據支撐的知識工程和高安全可靠的IT 基礎設施，最終構成矩陣式、全融合的“3+N”信息化平臺總體框架，引領業務的智能制造轉型。

１）打造數字化協同設計平臺，開展多專業協同智能研發。通過打造數字化協同設計平臺，將結構、工藝和制造等專業有效整合，實現基于統一數字模型的全流程貫通。為企業智能制造全流程貫通奠定數據和模型基礎，更好地引領并指導了制造端數字化、智能化改進，顯著提高產品裝配質量一致性、減少返工返修、縮短產品研制周期。

２）面向多業務應用場景，設計集成管控平臺。針對復雜電子裝備制造車間集成化、精細化管控的要求，設計了“1+4”（1個門戶+4大系統）的集成管控平臺開發架構。包括運營層和控制層兩個層級，MOM、WVS、WMS 以及SCADA等四大工業軟件系統，向上承接生產計劃、產品數據，向下監控脈動生產線運行狀態，實現企業級計劃、車間級執行、現場級控制的全流程數據閉環。

３）建立統一標準的數據采集系統，實現生產過程可控、質量可追溯?；谥悄苘囬g的信息化平臺，通過車間生產物聯網的建立，構建車間生產現場綜合數據的交換機制，實現設備狀態、車間工況、生產數據的采集、傳遞、分析等，數據經過處理或直接、按需傳遞至MOM系統、質量管理（QMS）、車間三維展示等系統，為虛實映射的數字化總裝工廠提供數據基礎，實現智能車間生產管理的有序透明化、生產過程和質量數據的可追溯，全面提升智能車間的管控能力。車間生產數據交換流程圖如圖４所示。

（3）圍繞裝備整機組成，打造全層級智能制造示范車間

通過對復雜電子裝備制造業務類型的分類，如圖5所示，及產品生產對象的聚類分析，打造了微組裝、電裝、總裝總調等核心制造業務的全層級智能車間，實現了裝備裝配調試過程的全覆蓋。

1）基于全流程數字化、智能化管控，實現微組裝車間變批量共線制造。針對微組裝車間內設備自動化程度高、產品質量追溯嚴等特點，構建數據采集-分析-決策的閉環控制體系，實現微波組件全生命周期數字化、可視化管控。在數據采集方面，基于統一格式進行歸一化存儲，形成“分布式”數據庫，支撐車間上層管控系統的業務應用。在數據分析方面，微組裝車間根據已有訂單的執行情況以及生產線資源占用情況進行綜合性分析，形成科學合理的訂單執行計劃，實現了生產排程智能決策，促進了制造執行效率的提升。在數據決策方面，利用人工智能、大數據技術建立產品質量與工藝參數之間的關聯關系模型，形成基于工藝專家系統的工藝參數優化自我決策系統，實現了在線式的響應處理，提高了質量問題處理的速度和準確率，保障微波組件高質量穩定生產。

2）確立人機協同作業方式，實現部件電裝車間敏捷化生產。以效益為中心，根據不同部件產品形態的離散程度，合理設計電裝部件車間智能產線，把人和機器作為一個整體系統，通過交互和自適應，根據裝配的復雜程度、批量多少等因素合理優化人機協同配比，實現生產運營敏捷化。

對于結構復雜、數量較少的電子設備采用細胞單元的方式組織生產，建立由核心技能人員、集成智能化工具工裝、數據采集系統組成的智能裝配單元。

3）構建脈動式柔性裝調一體化生產線，實現總裝高效、透明、優質生產。針對其多品種、小批量、變節拍的柔性生產需求，按照“產品聚類分析、工藝流程再造、車間布局優化、產線裝備升級”的思路，構建了不同類型的裝備脈動式柔性裝調一體化生產線總裝生產線，如圖6所示，滿足了多型裝備產品的混線共線生產，大幅提升總裝脈動生產線裝配效率和自動化水平。

（4）打造協同創新生態鏈，彌補產業鏈智能化水平差異

針對復雜電子裝備產業生態鏈長、協作企業多的特點，通過構建“三位一體”的協同創新載體，統一調配創新資源，實現智能制造核心產品技術突破；通過賦能中小型制造企業智能制造整體解決方案及典型產品，提升創新載體智能制造整體水平，助推裝備制造業高質量發展。

1）構建“三位一體”的協同創新載體，凝聚智能制造創新合力。以十四所為主導，依據創新主體的不同智能制造特點與協同創新需求，構建智能制造聯盟、云制造服務平臺、政產學研用合作“三位一體”的協同創新載體，如圖7所示。

2）聯合突破行業技術壁壘，打造智能制造系列產品。十四所成功突破了數字孿生、工業軟件、智能測試、數字化工廠、云平臺多個領域的智能制造關鍵技術，形成制造運營管理系統、數據采集系統、螺接裝配機器人等50余項智能制造系列產品，打造了“睿知”工業軟件和“睿行” 智能裝備兩大品牌，如圖8所示。

3）堅持優勢互補，聯合打造整體解決方案，形成行業影響力。在智能制造頂層戰略規劃的引領下，聯合生態鏈企業推出智能車間、智慧院所、云制造服務三大系列整體解決方案。通過與各領域的佼佼者強強聯合，推出的智能制造整體解決方案在國內已形成較強的競爭力，服務的重點企業涉足航空、航天等15個行業、1 000余家企業，助力中國商飛C919大型客機、航天運載火箭等多個國家重大型號的順利推進。

企業智能制造體系的建設效果

全層級、多專業協同的企業智能制造體系建成以來，取得了顯著的成效。

1）顯著提升智能制造水平，全面提高復雜電子裝備競爭力。通過該項目實施，實現4型以上產品混線生產、關鍵設備數據采集覆蓋率≥99%、產品一次裝配合格率≥99%、生產周期縮短50%、產能提升≥100%，支撐完成眾多國家重大項目研制。

2）大幅提升智能制造產值，助推十四所高質量發展。裝備研制周期由原來的5～8年縮短到2～3年，研制成本降低32%，相較“十二五”末，2020年營業收入增長1.3倍、凈利潤增長1.7倍。

3）引領復雜電子行業發展，打造復雜電子裝備智能制造示范。以十四所為主體的智能制造資源聯合提出智能制造標準21項，構建了覆蓋復雜電子產品全壽期的智能制造標準體系，引領和規范了復雜電子行業智能制造發展。

結束語

為全面貫徹落實黨的十九大提出的“加快建設制造強國，加快發展先進制造業，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合”精神，十四所以建設具有全球競爭力的世界一流研究所為目標，集聚十四所生態鏈優質資源，大力拓展兩化融合的深度和廣度，充分發揮原創性科研成果的核心競爭力，構建了面向復雜電子裝備的全層級、多專業協同的企業智能制造體系，以期為行業提供一個可供示范的智能制造解決方案。

審核編輯 ：李倩