智慧院所建设的思路方法和解决方案

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1、智慧院所建设的思路方法和解决方案王可作者简介王可:北京瑞风协同科技股份有限公司 CTO、副总经理。从事制造业信息化领域的研究及应用推广 28 年。参加或主持国家多个科研项目，分别获得航天部“科技进步奖”一等奖及三等奖，北京市科学技术三等奖、教育部科学技术进步奖一等奖。 参加或主持了试验数据管理平台、综合保障业务平台、设计仿真平台等软件产品的研制开发。近年内主要方向集中在装备试验信息化、装备五性及综合保障信息化等领域。 重点方向：装备综合保障业务平台及工具技术、复杂产品状态监控及维护支持技术。1 智慧院所建设概述智慧院所已经成为当前我国科研院所信息化能力建设的一个主旋律。 智慧院所建设在我国高技

2、术装备研制领域备受关注。2015 年国防科工局启动了“智慧院所信息化能力建设”的研究课题，旨在从国家和行业的层面上研究高技术装备领域的信息化能力建设的方向和重点，并提出在十三五及后续时期内持续推进和引导领域内企业的智慧院所和智能工厂建设的策略。 在课题牵头单位中航科技委的主持下，集中了来自航空、航天、船舶、兵器、电子领域的近百家单位的专家和学者，组成十个专题小组开展智慧院所智能工厂建设的需求调研和技术研究，并在 2016 年完成课题评审，形成了该方面比较权威的研究成果。与此同时，业内大批的科研院所和工厂紧锣密鼓地开始了布局，纷纷投入人力物力进行智慧院所和智能工厂的论证和可行性分析，有些已经进入

3、到实质性操作阶段。智慧院所是什么？建设内容有哪些，建设成果是什么？ 根据科工局智慧院所课题组的研究结论，智慧院所是基于知识构筑的智慧化组织，其组织、决策、运营、市场营销、管理和科研生产模式是以知识应用为基础，以创新驱动发展为目的，具有自学习、自成长、自优化、自适应的特征，是支撑我国军工科研院所未来自主创新的核心科研组织。 该结论强调了在智慧院所中知识应用的重要性，以及智慧能力的主要特征：自学习、自成长、自优化、自适应。智慧院所信息化能力建设的重要工作内容之一就是建设智慧工作平台 WWP（Wisdom Working Platform） 。这是课题组的一个重要结论，同时给出了智慧工作平台 WWP

4、 的体系结构和主要特征描述。如下图所示：图 1-1 智慧工作平台(WWP)的层次化体系架构智慧工作平台 WWP 的四层体系架构包括应用层、能力层、关键平台层和基础能力层。 其中的关键平台层包括数字化工作平台、信息化管控平台和知识应用平台等三部分，它们基于基础能力层的众多技术工具，综合应用了四项关键技术，即：先进的数字化技术、先进的信息化技术、先进的项目管理技术以及知识工程应用技术。 WWW 的体系结构特征又称为“三驾马车、四轮驱动” 。智慧工作平台 WWP 的四项关键技术中，知识工程应用具有独特的地位。进入新世纪之后知识工程应用技术才得到快速发展，并成为智慧工作平台 WWP 建设中的主要突破口

5、。 知识工程平台以知识的提炼和积累为前提，以知识的应用为目标，充分利用科研和管理的知识性成果（标准/规范、定义/模板、公式/模型） ，把数据和信息处理提升到用知识来进行表达、推导。 知识工程非常好地表明了技术沿着“数字化信息化知识化智慧化”的发展历程，同时为科研和管理的智慧化提供了现实途径。2 智慧院所建设的策略、思路和方法如何开展智慧院所建设？ 智慧院所建设的目标、策略和方法是众多科研院所探索的焦点。智慧院所作为我国军工科研院所未来自主创新的科研组织形态，是研究院所的信息化能力建设的必由之路，在操作层面上的途径就可以设定为建设智慧工作平台 WWP。 目前主要问题是：如何在科研院所的信息化现状

6、基础上建成智慧工作平台 WWP？ 经过前几个五年计划的信息化建设，很多科研院所已经有一套自己的信息化体系，大体上以 PLM/CAX 系统为主服务于科研工作，以 ERP 或类似系统为主服务于经营管理工作，以信息化门户（Portal）为入口串接各个系统。 在这个基础上建立智慧工作平台WWP，既不是推倒重来，也不是简单修修补补，必须有一套有效的策略，实现实质性的改造和提升。 PLM ERPPortal / OAPLMCAD/CAE/CAPP/CAMTDM 仿真 专业工具财务 人事物资 后勤基 础 设 施 、 网 络 、 数 据 库项目 经营 ？智慧工作平台WWP图 2-1 如何建成智慧工作平台 WW

7、P智慧研发的策略智慧研发策略，就是为建设智慧院所提出的一整套的思路和方法。 智慧研发简而言之就是：以型号需求为牵引，以创新驱动发展为目的，以知识工程应用为主要途径，以智慧设计/智慧试验/智慧综保工具为手段，实现科研和经营业务的全面感知、智能决策、精准执行。智慧研发策略的主要特征可归结为“三架马车、四轮驱动、三个标志” 。如下图，智慧研发策略充分吸收了科工局课题组提出的三个关键平台（数字化工作平台、知识应用平台和信息化工作平台）和四项先进技术（数字化技术、项目管理技术、知识工程技术、信息化技术） ，同时，提出三项能力：全面感知、智能决策、精准执行，作为智慧院所创新型工作能力的主要标志。 先进数字

8、化技术 先进项目管理技术 知识工程技术 先进信息化技术数字化工作平台 知识应用平台 信息化工作平台全面感知 智能决策精准执行433图 2-2 智慧研发策略的主要特征智慧院所的能力标志：全面感知、智能决策、精准执行实现全面感知、智能决策、精准执行三项能力，既可作为智慧工作平台 WWP 的能力标志，又可作为在智慧院所建设中的重要工作指南。具体说明如下： 全面感知：就是要感知项目的进展情况、质量情况、成本情况、产品效费比等等情况。 缺乏对决策所需情况的全面了解，是阻碍智慧型科研和生产经营的主要症结之一。 全面感知就是让各个层面的领导和决策人员能够完整、方便、直观地获取自己关心的细节信息和综合性信息。

9、智能决策： 就是采用有别于传统方法，基于知识应用平台的支撑，采用智能化的计算、分析和仿真手段，将这些融入到智慧工作平台的处理流程中，使得在设计分析、试验验证、装备保障等专业的方案、研制、决策等工作中，让知识真正发挥作用，提升智慧水平。精准执行： 就是对进度、对质量、对精度各方面的精确控制。包括进度控制、数据采集、分析计算、资源调度等各个环节的监督。 这些本就是信息化一直以来的目标，只不过是在智慧院所建设中赋予了更多的意义。三项能力是业内众多专家相互之间交流形成的初步共识。 它既可作为在智慧院所建设工作成效的一个衡量标尺，也可作为在建设智慧工作平台 WWP 中的具体方向指南。智慧研发的思路、方法

10、和技术路线智慧研发策略的内容包括总体思路、方法和手段、以及实施的技术路线，可用如下图表示：数 据 挖 掘 、 统 计 分 析 、指 标 监 控 、 可 视 展 现分 析 仿 真 、 知 识 梳 理 、数 据 判 读 、 知 识 应 用任 务 规 划 、 流 程 驱 动 、状 态 监 控 、 反 馈 修 正全面感知智能决策精准执行方法 要素（工具）思路数字化研发工具集信息化管控工具集知识工程应用工具集面向应用需求，围绕 三种能力建设，补足要素 、强化 信息综合、优化决策手段技术路线 1. 补足要素 （ 补 缺/ 升级/ 替换工具）2. 知识工程 （建设知识库3. 信息综合 （丰富信息感知能力）4

11、. 流程集成 （强化执行监控）图 2-3 智慧研发策略的思路和方法如图所示，落实智慧研发策略的主要思路是： 面向应用需求，以三种能力为指引，补足要素、强化信息综合、优化决策手段，分步改进和实质改造相结合，逐步达到智慧型科研院所的信息化能力。 面向应用补足要素是智慧研发策略的出发点。补足要素就是在现行的信息化工具体系中加入实质性提升智慧能力的要素，这里的要素包括知识工程应用平台、MBD 工具、信息感知工具等一系列创新型、智慧型工具。面向应用在知识工程平台的建设中有重要的意义，在国内已实施的项目中，有些知识工程平台建成了仅仅被动接收访问的信息库，成为新的信息孤岛！ 这里的面向应用就是让知识工程平台

12、能够真正嵌入到实际工程应用过程中，利用插件方式将知识的抽取和推送与应用程序结合起来。 基于插件的知识工程应用模式在后面还会详细论述。智慧研发策略中的方法主要是实现三项能力的方法，即：实现智能感知：数据挖掘、统计分析、指标监控、可视展现。实现智能决策：知识梳理、知识推送、数据判读、分析仿真。 实现精准执行：任务规划、流程驱动、状态监控、反馈修正。 上述方法可以从工具级和系统级两个层面上实施。 即实施到数字化研发工具集、知识工程应用工具集和信息化管控工具集的开发中，并实施到智慧工作平台 WWP 的体系构建过程中。智慧研发策略中的技术路线，是将上述的思路和方法落实的具体步骤。 首先是补足要素，就是用

13、三类工具集（数字化研发工具、信息化管控工具集、知识工程工具集）对三个关键平台进行查漏补缺，通过补缺、替换、升级等方式； 其次是开展知识工程，包括建设知识库平台和专业知识库，以及为各种应用程序提供知识插件来衔接知识工程平台； 接下来就是信息综合，这是通过引入新型的信息感知构件，把各方面的信息抽取出来，进行综合和展现，为决策提供更充分的支持； 最后一项工作就是流程集成，这是信息化长期工作内容，不再赘述.智慧研发策略下的智慧工作平台 WWP根据智慧研发策略的思路、方法以及技术路线，最后得到的智慧工作平台的总体结构如下图。 Portal / OA数 字 化 研 发PLMCAD/CAE/CAPP/CAM

14、技 术 状 态TDM 仿真基 础 设 施 、 网 络 、 数 据 库经 营 管 理财务 人事物资 后勤项目 合同知 识 库感 知 工 具 集知 识 应 用 平 台积累本体知识插件集总线知 识 库插 件插 件插 件插 件插 件插 件插 件插 件应用图 2-4 智慧研发策略下的智慧工作平台 WWP新的 WWP 既有对传统科研信息化环境的继承性，又有实质性变化。第一个变化：知识应用平台成为主体支撑架构之一；第二个变化：感知工具集被提到比较重要的位置，能够跨领域全面收集和综合信息，改变各种业务工具仅关注自身管理的信息，无法掌控全面信息的弊病；第三个变化：拥有更丰富的智能工具(例如专业知识库、MBD工具

15、等)，并实现了更充分的信息集成和流程集成。总之，新的智慧工作平台 WWP 相对于现状来说，将在感知能力、决策能力和执行能力有实质性的提升。3 智慧研发的解决方案：工具集和能力实现途径从 2015 年开始，瑞风协同股份公司有幸参加到国防科工局的“智慧院所信息化能力建设”课题活动中，全程参与了课题组的调研、讨论和报告编制，对智慧院所建设的需求、技术和实施规划有了较深入的理解。为了落实智慧研发策略的思路、方法和技术路途径，瑞风协同提出的解决方案集中在三方面：一是智慧工作平台 WWP 的要素工具集；二是在系统和工具两个级别上实现三项标志性能力：全面感知、智能决策、全面感知；三是智慧研发策略中的四项关键

16、技术。智慧研发的要素工具集根据智慧研发策略,提供三类工具集，用于补充到智慧工作平台 WWP 的三个关键平台中，如下图：数字化研发工具集信息化管控工具集知识工程应用工具集基于模型的数字化 设计 仿真 工具智慧试验 数字化 工具面向 全 寿期 的综合保障数字化工具智慧工程知识库平台科研管理信息化工具科研信息综合及挖掘处理工具图 3-1 智慧研发解决方案的三类要素工具集如图所示，第一类，数字研发工具集针对 WWP 的数字化工作平台，该工具集进一步分为：基于 MBD 的设计仿真类、智慧试验类、全周期综合保障类。这些工具集是瑞风二十年来积累下的自主知识产权成果； 第二类，知识工程的应用平台，是基于最新知识工程研究成果和行业内多年经验推出的新一代知识工程基础平台和专业知识库，其中插件机制保证了专业知识库与各个应用工具的连接；第三类，信息化管控工具，其中的科研管理信息的综合及挖掘工具，将成为实现全面感知的主要手段。 智慧研发标志性能力的实现从系统级来看，智慧研发的三项能力的实现包括如下三