以協同創新為導向的智能制造生態鏈構建

曹亞琪，胡長明，馮展鷹

（南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039）

1 引言

要健全國家工業體系，首先要完善工業協同創新體制。智能制造是制造企業構建協同創新機制的主戰場。隨著“制造強國戰略”“創新驅動發展戰略”等新時代國家戰略深入推進，“中國制造2025”“新基建”等新時代持續政策發布與實施，都強調了要重點構建以企業為主的協同創新生態鏈。因此，構建以協同創新為導向的智能制造生態鏈是貫徹落實新時期國家戰略需求的創新實踐，亦為我國制造業科技協同創新發展提供新范式。

2 面臨的挑戰

國家重點型號裝備技術結構日益向多樣化、集成化、綜合化方向發展，一個復雜的裝備往往是多種知識與技術的綜合物化表現，針對其進行的技術創新活動更是一個龐大而復雜的系統工程。因此，針對以國家重點型號裝備為代表的復雜裝備的創新發展不僅僅是技術創新的單方面問題，更是一個超復雜的組織、管理和協同問題。當前裝備制造業缺少協同創新的頂層規劃，難以建立一個與復雜裝備系統相適應的協同創新環境，裝備研制的協同創新難以落地。

當前，經濟領域的競爭不再是單個產品之間的競爭，而是生態鏈與生態鏈之間的競爭。復雜裝備制造業作為傳統行業，其協作模式存在生態鏈企業獨立發展、統籌規劃缺失、未形成有效的協同發展體系，以致創新資源重復、創新成本居高不下、產品研制效率低、交付周期長、成果推廣困難等問題。迫切需要建立起完善的智能制造生態鏈運行機制，形成裝備制造業創新發展的新思路、新舉措，滿足未來裝備制造業生態鏈整體競爭優勢提升的需要。

3 建設思路

圍繞復雜裝備的設計、生產、試驗、保障等全生命周期活動，形成了以大型企業為主體、以協同創新為導向的智能制造生態鏈構建需求。針對裝備制造業傳統協作模式中頂層規劃缺失、創造載體缺乏、協作機制不健全，以致創新效率低、交付周期長、研制成本高等問題，全面構建“1-1-3-2”的智能制造生態鏈體系架構，以1個頂層戰略規劃為指引，1個協同創新平臺為支撐，推進“數字化價值鏈、標準體系、產業推廣”3大舉措，建立“協同機制、創新文化”2大制度，進一步凝聚以大型企業為核心的裝備制造業智能制造協同創新合力。以協同創新為導向的智能制造生態鏈運行機制如圖1所示。

圖1 以協同創新為導向的智能制造生態鏈運行機制

4 典型案例

南京電子技術研究所是以復雜電子裝備整機研制為主的大型企業，基于自身行業領先的數字化轉型經驗和智能制造深度運用實踐，開展了以協同創新為導向的智能制造生態鏈探索與實踐。

4.1 系統設計智能制造生態鏈頂層規劃，明確行業戰略目標

在以南京電子技術研究所為主體的生態鏈戰略規劃委員會的統一領導下，進行智能制造發展戰略頂層設計和規劃，制定了國內領先、世界一流的智能制造實踐者和整體解決方案供應商的戰略定位，并同步提出了裝備制造業智能制造SIC戰略。其中協同平臺即為支持協同設計、協同仿真、協同制造、協同供應鏈等智能制造協同創新活動的協同制造服務平臺，該平臺致力于為生態鏈企業提供協同創新服務。

為加強對智能制造產業領域重大問題研究，準確把握國際、國內發展趨勢，提高產業發展決策的科學性，成立智能制造產業發展專家組，匯聚高等院校、科研院所、龍頭企業等數十家單位。切實發揮和匯集專家智慧與資源，建設交流、議事、辦事的專業平臺，為智能制造整體解決方案和產業高質量發展提供智力支撐。裝備制造業智能制造SIC戰略如圖2所示。

圖2 裝備制造業智能制造SIC戰略

4.2 構建“三位一體”的協同創新平臺，實現生態鏈資源整合

在充分發揮生態鏈各主體內部創新作用的基礎上，以南京電子技術研究所為主導，依據創新主體的不同智能制造特點和協同創新需求，以生態鏈各創新主體智能制造發展為最大公約數，構建云制造服務平臺、軍工聯盟、政產學研用“三位一體”的協同創新平臺，實現生態鏈智能制造集群化發展。

（1）構建云制造協同創新服務平臺，促進生態鏈企業協同發展

以工業互聯網平臺作為智能制造協同創新的重要載體，以“建平臺”與“用平臺”雙輪為驅動，構建了大型電子信息企業為主導的、面向廣大中小企業的工業互聯網云制造服務平臺。該平臺集聚生態鏈制造資源，提供協同設計、協同制造、協同采購、雙創等協同創新服務。通過產品設計、工藝、質量、物流、成本的一體化管控，有效推動生態鏈企業的創新發展。

（2）成立軍工智能制造聯盟，突破關鍵共性技術

成立跨多個行業的智慧軍工聯盟智能制造專業委員會，旨在以軍工科研院所為主體，產業鏈、供應鏈為紐帶，運用市場機制集聚創新資源，組織聯盟會員資源共享、創新協同，研究軍工智能制造關鍵共性技術問題，形成軍工智能制造產業核心能力，共同探索和實踐軍工智能制造產業的發展路徑和商業模式。

（3）實施“政產學研用”協同創新，推動生態鏈轉型升級

“政產學研用”協同創新涵蓋了從知識生產到知識消費全過程的創新力量，各種創新主體協同開展產業技術創新和科技成果轉化活動，成為當今科技創新的新范式。面向復雜裝備制造業協同創新需求，以南京電子技術研究所為主導，與地方政府、高等院校和軍民企業一起努力實踐“政產學研用”協同創新。

4.3 制定軍民領域標準，掌握行業話語權

協同創新，標準先行。通過構建軍工和民用標準，挖掘協同創新深度，掌握行業話語權。

以南京電子技術研究所為主導，聯合其他軍工單位，共同開展軍工智能制造標準體系研究，解決軍工行業智能制造因缺乏標準體系而造成概念不清、建設方向不明、標準不統一等問題，為軍工行業智能制造轉型升級提供引領和規范指導。

南京電子技術研究所牽頭聯合生態鏈內多家軍民企業，開展民用復雜裝備數字化產品設計和工藝仿真信息集成標準研究，解決各專業學科之間信息交互困難、系統應用集成性差、各類設計/仿真軟件分散、軟件效能不能充分發揮等問題，達到了提高行業協同研發效率、降低行業研發成本的目的。

4.4 構建裝備全生命周期數字化價值鏈，驅動生態鏈企業智慧化轉型

以數字化打通產品全生命周期智能制造協同創新鏈路，推動裝備制造業智能制造生態鏈智慧化轉型。

（1）數字化研發，實現實物驗證向全生命周期數字樣機轉變

針對復雜裝備構型變化大、交付周期短、多品種小批量、多學科交叉耦合等特點，組建了數字化樣機研發團隊，構建了基于統一模型的結構工藝數字樣機，以全三維協同設計、全三維工藝、協同仿真和虛擬驗證為主的創新性研發模式為復雜裝備研制模式創新提供了范例，具有行業通用性。

（2）數字化制造，實現傳統工廠向智能工廠轉變

為完善核心生產能力體系，形成適應未來高技術裝備研制所需的新型產品生產模式，集中各專業骨干力量，組建了數字化車間建設團隊。基于多品種、小批量、變節拍的柔性生產需求，建設基于大數據的制造運營管理系統、數據采集及控制系統，提升生產物流智能化水平和工藝裝備專業化水準，形成批產產品脈動生產線和研制產品智能單元為主體的數字化車間，實現產線柔性化、生產彈性化、管理精益化、決策智能化，形成人流、物流、信息流“三流合一”的生產模式。

（3）數字化供應鏈，實現單點供應向網絡化供應鏈 轉變

針對裝備制造企業供應鏈單點管理、資源共享不充分、內產融結合程度不深等問題，建立網絡化的數字化供應鏈生態。以供應鏈管理體系、生態鏈行為準則為制度與標準化支撐，組建復雜裝備供應鏈企業聯盟，建立統一的信息化平臺實時收集生態鏈成員的資源共享及資源需求，實現供應鏈企業“工藝、質量、物流、成本”一體化管控，有效推動生態鏈企業的創新發展。

4.5 推進智能制造產業化發展，打造行業品牌效應

在智能制造SIC戰略的引領下，依托“三位一體”協同創新平臺，生態鏈企業聯合推出智能車間、智慧院所、云制造服務三大系列整體解決方案。在智能車間解決方案方面，南京電子技術研究所聯合了電科2所、北自所、同濟大學等單位，在智慧企業整體解決方案聯合了達索、MSC、Cortona3D等單位，在云制造服務解決方案方面聯合了電科華云、太極、清華大學等單位。通過與各領域的佼佼者強強聯合，智能制造整體解決方案在國內已形成較強的競爭力。南京電子技術研究所攜手生態鏈能夠為離散型制造企業提供咨詢與診斷、規劃與設計、開發與集成、改造與建設、培訓與運維等智能制造轉型升級和智能工廠建設的一站式服務。

另外，南京電子技術研究所重視智能制造整體解決方案品牌推廣，多次聯合生態鏈亮相重大行業展會。從2017年開始，南京電子技術研究所先后攜與生態鏈共同打造的整體解決方案亮相江蘇省大院大所對接會、世界智能制造大會以及中國電子信息博覽會，均取得重要影響力。

4.6 建立智能制造協同創新機制，實現生態鏈合作共贏

（1）構建利益共享機制，實現協同創新利益共享

以協同創新為導向的智能制造生態鏈企業通過協商，簽訂戰略合作協議，構建保障協同各方成果分配公平的有效機制，以激發各類企業協同創新的積極性，實現利潤共享、最優均衡。

（2）構建雙向協同機制，強化協同創新力度

通過構建雙向協同機制，強化協同創新主體之間協同創新程度，減少合作過程中的交易成本。通過技術交流社區、月度網絡例會、年會等形式，建立各方日常信息交流和溝通平臺，形成信任機制，降低參與協同創新主體間的機會主義行為，提高合作質量。

（3）構建項目管理機制，保障創新平穩進行

以項目為紐帶，實行一個項目、一名負責人牽頭、一個團隊負責、一套實施方案管理的“四個一”工作機制。牽頭制定了項目申報管理辦法、成果轉化管理辦法、重點資金項目管理辦法，建立基于管理的項目追蹤問效機制，加強項目的督促檢查、協同服務、考核驗收工作。

（4）構建監督評估機制，保障協同創新質量

利用信息化手段協同創新全流程中產生的數據，建立評估模型，聚焦、細化、深化QCDS（質量、成本、交貨、服務）主要績效指標，加強其TAP（技術、資產/資質、流程/人力資源）的綜合考量，統一評價內容與標準，明確展現協同創新主體存在問題及改進方向，并將評估結果有效用于協同創新主體績效提升。

（5）構建人才培養機制，持續輸送協同創新源泉

智能制造協同創新離不開大量高水平、高技能的人才隊伍。通過與東南大學、中國科技大學、南京大學、浙江大學等國內一流高校簽訂戰略合作協議，訂單式培養高素質、復合型智能制造人才。

（6）構建風險分擔機制，提高協同創新風險抵抗 能力

針對不同的風險，制定了不同的風險分擔機制。對于技術風險，針對技術創新構建風險防范機制，同時強化各創新主體的風險共擔意識；對于市場風險，提前做好市場調研和市場預測，及時做好“政產學研用”之間的信息溝通；對于品牌風險，通過經濟手段來實現風險共擔，配以法律的手段加以保護。

4.7 營造創新文化氛圍，凝聚智能制造協同發展 合力

以南京電子技術研究所為主導，積極組織生態鏈企業技術人員參加央企科技創新創意大賽，培育團隊創新文化；組織策劃面向一線操作工人的技術應用大賽，培育團隊工匠文化；定期召開各類學術交流活動，培育團隊的科學文化。開放包容、和諧友好的創新文化氛圍以及工匠文化深入人心，智能制造的協同創新能力大幅提升。

4.8 實施成效

以協同創新為導向的智能制造生態鏈實施后，重點裝備交付周期縮短50%，質量問題下降70%，研制成本降低32%，復雜裝備的研制效能得到大幅提升；項目實施以來，云制造服務平臺年交易額突破35億元，生態鏈企業聯合打造的智能制造整體解決方案在航空、航天、船舶、兵器、電子等行業中得到了廣泛的應用，有力助推了制造業的轉型升級和國民經濟的高質量發展。

5 結束語

在制造企業智能化改造、數字化轉型的熱潮下，大型復雜裝備企業智能制造推進不宜盲目跟風，追求大而全。實施智能制造應圍繞企業的中長期發展戰略，在標準體系保障和基礎平臺支撐下，根據自身研發、制造、保障、管理等各業務流程，合理進行以協同創新為導向的智能制造現狀評估、需求分析、整體規劃與建設實施。隨著新一代信息技術與先進制造技術進一步融合應用，新的智能制造生態鏈模式還將不斷涌現，南京電子技術研究所針對離散型裝備制造企業進行的智能制造生態鏈建設與運行，為行業提供了一個可供示范的解決方案。