企業(yè)基于數(shù)字可視化的生產(chǎn)與研發(fā)探究

□姜 妍

企業(yè)基于數(shù)字可視化的生產(chǎn)與研發(fā)，即以數(shù)字化技術(shù)建立一個(gè)涵蓋價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)到供應(yīng)商的無縫互聯(lián)數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)進(jìn)行生產(chǎn)與研發(fā)。如今，企業(yè)生成并存儲(chǔ)的數(shù)字不計(jì)其數(shù)，但只是有效利用了其中很有限的部分?jǐn)?shù)據(jù)，即價(jià)值鏈中的一少部分，并且數(shù)據(jù)的使用領(lǐng)域與生成領(lǐng)域重合。但互聯(lián)網(wǎng)的存在意義應(yīng)當(dāng)更為寬泛，信息網(wǎng)絡(luò)理應(yīng)為大家提供一切所需要的信息。因此，這些數(shù)據(jù)可以在數(shù)字化企業(yè)使用完畢之后，繼續(xù)發(fā)揮它們的價(jià)值，有用的信息可以繼續(xù)傳遞給其他企業(yè)甚至是他們的客戶。單一企業(yè)不能夠提供實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)的所有功能，但互聯(lián)網(wǎng)可以通過制造商的單位系統(tǒng)提供全部功能，所有部件能夠基于一種公共的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)最佳組合和集成，達(dá)成一個(gè)最優(yōu)解決方案。

一、企業(yè)生產(chǎn)與產(chǎn)品研發(fā)的數(shù)字可視化實(shí)現(xiàn)的意義

(一)全球化及環(huán)保需要企業(yè)數(shù)字化。工業(yè)企業(yè)在過去的幾十年中飛速發(fā)展，現(xiàn)代化的企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際接軌，而不僅僅局限于在有限空間內(nèi)進(jìn)行開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和存儲(chǔ)備件的陳舊模式。一個(gè)集團(tuán)將其產(chǎn)品推向市場(chǎng)，必然有來自全球的相當(dāng)多供應(yīng)商與合作伙伴的參與。即使是規(guī)模較小的企業(yè)，也能夠得到全球生產(chǎn)商與服務(wù)商的供貨。此種情況下，來自全球的每一個(gè)參與者，會(huì)涉及越來越多各自國(guó)家的法律法規(guī)，這些法規(guī)要求保證產(chǎn)品或生產(chǎn)方式以環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，不對(duì)環(huán)境造成破壞。相關(guān)的法律法規(guī)數(shù)量龐大，因此企業(yè)需要應(yīng)用一種軟件技術(shù)將所有法律信息整合到一起。用戶及法律要求企業(yè)隨時(shí)掌握相關(guān)法規(guī)對(duì)產(chǎn)品的要求，并驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合其質(zhì)量要求及使用范圍，只有使用數(shù)字化軟件工具才能達(dá)到這一目的。

基于數(shù)字可視化的信息基礎(chǔ)設(shè)施和協(xié)作數(shù)據(jù)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)接收變化信息，并隨時(shí)調(diào)整其程序和流程。企業(yè)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)有了極大的進(jìn)步，數(shù)據(jù)生成后，不僅可以滿足單一的目的，而且還可以滿足其他可能。此外，現(xiàn)有混亂的“信息孤島”可以鏈接為一個(gè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)來源，在這一系統(tǒng)內(nèi)有權(quán)限的人員都可讀取此數(shù)據(jù)源。

(二)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要數(shù)字化?？萍紡膩聿皇且货矶偷?，今日的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也不是一天發(fā)展而成。因此，一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)的技術(shù)平臺(tái)是由許許多多的企業(yè)、制造商和用戶一步步的持續(xù)努力打造出來的。

信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商、各種軟件制造商必須緊跟時(shí)代的發(fā)展使自已的產(chǎn)品適應(yīng)各項(xiàng)應(yīng)用。從只能加工特定數(shù)據(jù)或完成單一任務(wù)的單芯片系統(tǒng)，逐步向集成方向發(fā)展。也就是說，可以使應(yīng)用程序盡可能基于通用數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)系統(tǒng)結(jié)果還能以約定形式適用于其他所有應(yīng)用程序。創(chuàng)建這樣一種數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施必須經(jīng)過長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、磨合、更新的過程。產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)過程需要逐次升級(jí)換代，在此過程中關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)隨時(shí)變更和保留，尤其在大型項(xiàng)目和合作工程當(dāng)中這一性質(zhì)更為重要。人們除了斟酌數(shù)據(jù)格式、端口以外，還應(yīng)規(guī)劃通用的數(shù)據(jù)管理。因此，必須創(chuàng)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型在關(guān)鍵領(lǐng)域應(yīng)用。

用戶在現(xiàn)有的企業(yè)技術(shù)平臺(tái)環(huán)境中生成模型與數(shù)據(jù)，這些模型與數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備等的描述，但為了再次提升生產(chǎn)力，就必須對(duì)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。新的信息環(huán)境要以數(shù)字化企業(yè)模式為基準(zhǔn)重新規(guī)劃，以便未來可以滿足“智能聯(lián)網(wǎng)”開發(fā)和生產(chǎn)需求。更為復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，未來功能模型為代表的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)將取代當(dāng)今的立體應(yīng)用機(jī)械產(chǎn)品和明確分級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。系統(tǒng)呈現(xiàn)的仿真過程將取代耗費(fèi)大量人力、物力的“物理原型”，仿真技術(shù)將持續(xù)推動(dòng)未來的工業(yè)生產(chǎn)。

二、企業(yè)基于數(shù)字可視化生產(chǎn)與研發(fā)過程中存在的問題

(一)投資結(jié)構(gòu)的均衡性。許多企業(yè)在進(jìn)行早期投入時(shí)都力圖縮減支出，但正是這些投資，很有可能在日后發(fā)展成新的科技。雖然很多企業(yè)有固定的新科技投資資金，但總是非常謹(jǐn)慎的動(dòng)用此類資金。大多數(shù)情況下，企業(yè)不會(huì)將安裝功能投資隨意縮小，企業(yè)為確保投資在高生產(chǎn)力情況下進(jìn)行，往往會(huì)配備性能較好的設(shè)備。但此時(shí)，企業(yè)對(duì)投資期望值過高，從而導(dǎo)致了初始投資很難達(dá)到預(yù)期，使得后續(xù)投資被無限期推遲。因此，只有在初始投資時(shí)使用恰好滿足應(yīng)用需求的標(biāo)準(zhǔn)配置，才不會(huì)為基礎(chǔ)設(shè)施成本不均衡發(fā)展造成壓力，從而促進(jìn)下一步的增量投資，以得到足夠的投資回報(bào)率。

(二)員工參與的積極性。在已有系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下引入新的系統(tǒng)，對(duì)于參與新系統(tǒng)改造的員工來講，他們?cè)诒疽呀?jīng)繁重的工作之外還要額外兼顧完成改造或研發(fā)的任務(wù)。因此，當(dāng)這些員工未能積極盡力時(shí)，則會(huì)直接導(dǎo)致新系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題。

(三)軟件功能適用與未來升級(jí)的協(xié)調(diào)性。在新的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)服務(wù)中，由于經(jīng)濟(jì)原因，很多軟件在很大程度上都必須具備“即裝即用”的特點(diǎn)。正因如此，客戶定制化功能需要維持在一個(gè)最低的程度。未來的軟件升級(jí)模式將采取全球化統(tǒng)一升級(jí)，如果增加定制化功能，則無法完成統(tǒng)一升級(jí)。

三、企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字可視化的生產(chǎn)與研發(fā)問題解決方案

(一)達(dá)到數(shù)據(jù)一致性，建立標(biāo)準(zhǔn)化和開放式移動(dòng)系統(tǒng)。未來數(shù)字化企業(yè)中的軟件和信息系統(tǒng)需要適應(yīng)市場(chǎng)的變化，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)工作流程和軟件產(chǎn)品統(tǒng)一協(xié)調(diào)。為對(duì)此類系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的升級(jí)，需盡量避免個(gè)性化的特殊配置和昂貴的升級(jí)程序。雖然指向性明確的特殊定制系統(tǒng)無法滿足統(tǒng)一的升級(jí)要求，但為了滿足客戶的個(gè)性化需求，可以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行研發(fā)調(diào)節(jié)，還可以在數(shù)據(jù)的提供、軟件標(biāo)準(zhǔn)組件及工具的互動(dòng)機(jī)制中進(jìn)行改進(jìn)。只有當(dāng)所有參與者明確怎樣接發(fā)單一系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)，才能建立起一個(gè)統(tǒng)一的集成式平臺(tái)。不同企業(yè)可以從這個(gè)平臺(tái)安裝下載標(biāo)準(zhǔn)程序，進(jìn)而發(fā)出指令完成任務(wù)。

獨(dú)立開放的程序構(gòu)成數(shù)字化企業(yè)平臺(tái)系統(tǒng)。未來沒有固定的系統(tǒng)源，從外部輸入的系統(tǒng)數(shù)據(jù)在整個(gè)數(shù)據(jù)鏈條中整合使用。隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)的安全問題越來越引起人們重視。在工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)領(lǐng)域中，標(biāo)準(zhǔn)化軟件大量應(yīng)用，一旦數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)整合則帶來影響。我們要對(duì)數(shù)據(jù)輸入、輸出端進(jìn)行控制，應(yīng)防止竊取信息和未授權(quán)使用系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)中企業(yè)的安全。用戶在使用操作系統(tǒng)過程中還需提高安全防范意識(shí)，保護(hù)自身及系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全完整。當(dāng)未來企業(yè)將它們的數(shù)據(jù)與產(chǎn)品型號(hào)輸送到移動(dòng)終端時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)開放的移動(dòng)系統(tǒng)將集成實(shí)現(xiàn)企業(yè)的目標(biāo)。

(二)整合產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)PLM、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)SCM、資源規(guī)劃系統(tǒng)ERP。產(chǎn)品生命周期管理(PLM)系統(tǒng)可以接納對(duì)各類產(chǎn)品的研發(fā)，這一系統(tǒng)由若干子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，分類存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。各個(gè)子系統(tǒng)分別規(guī)劃、操控與運(yùn)作生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)管理采集。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)構(gòu)成企業(yè)不同發(fā)展階段的子系統(tǒng)。要依據(jù)數(shù)據(jù)的來源與用途不同將其以相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式輸入對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)的傳輸過程需要數(shù)據(jù)庫(kù)間的密切配合與協(xié)調(diào)。供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)工具(SCM)可以對(duì)產(chǎn)品研發(fā)和制造的整條供應(yīng)鏈條進(jìn)行控制指揮。生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)和工業(yè)工程系統(tǒng)支持生產(chǎn)流程和制造設(shè)備的設(shè)計(jì)與研發(fā)，并逐漸實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化工廠”。企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成采購(gòu)、訂單處理及物流運(yùn)輸?shù)裙芾砺毮堋?/p>

整合各個(gè)企業(yè)的關(guān)鍵系統(tǒng)，達(dá)到整個(gè)企業(yè)價(jià)值鏈的完整和無縫對(duì)接，可以大幅提高工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)。

(三)拆除各工程學(xué)科之間的“壁壘”?，F(xiàn)有工業(yè)價(jià)值鏈中的各類實(shí)際生產(chǎn)將被未來的產(chǎn)品與過程仿真取代，這不僅有利于生產(chǎn)力的提高，還可保證未來產(chǎn)品與生產(chǎn)的可持續(xù)性。各種機(jī)械、液壓、電子及軟件組件之間復(fù)雜的相互協(xié)同可通過系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化仿真和檢測(cè)。這一龐大系統(tǒng)工程的組件多、協(xié)調(diào)性強(qiáng)，涉及各個(gè)學(xué)科的知識(shí)與實(shí)踐，參與者將其勞動(dòng)成果在公共的數(shù)據(jù)資源庫(kù)中統(tǒng)一保存，可供項(xiàng)目的數(shù)百名工程技術(shù)人員共同使用，并維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)更新。

系統(tǒng)項(xiàng)目中參與的工程師與組織部門之間的專業(yè)、語言和教育背景不同，使其在一項(xiàng)任務(wù)中實(shí)現(xiàn)良好的溝通協(xié)調(diào)較為困難。高等院校應(yīng)注意跨學(xué)科的研究與教學(xué)，加強(qiáng)培養(yǎng)跨學(xué)科的復(fù)合型人才。所有類型的數(shù)據(jù)，特別是只能用數(shù)字化表現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)類型，都必須保證無需復(fù)雜轉(zhuǎn)化過程即可被相關(guān)參與者實(shí)時(shí)使用。只有拆除阻擋在各學(xué)科之間的“壁壘”，才能促進(jìn)數(shù)字化企業(yè)向前發(fā)展。