集团企业成功实践云制造系统

在航天集团企业云制造系统案例中，明显的特色是：面对为大客户提供更快交付（T）、更好品质（Q）、更低成本（C）的航天复杂产品和服务的需求，支持总体整合航天产业链中的研究所、供应商、外协厂等能力服务，并基于云端的产品数据管理和产品计划管理进行排产、协作和管控，从而对航天产业链中的信息流、物流、资金流进行集成和优化，促进航天产业经济发展方式由传统的资源投入型向基于信息化的产业链整合优化型转变。这是总承式的产业链整合模式，构建的是面向某类复杂产品的垂直平台（见图14.23）。

图14.23　总承式产业链整合模式

针对航天复杂产品的研制，国家各方面的投入巨大，因此，航天集团企业的产业资源和能力十分丰富。然而，传统的模式是按照产品型号进行投资建设，使得制造资源和制造能力往往被封闭在少数单位内为少数型号所用，导致制造资源和制造能力运转忙闲不均，制造资源和制造能力共享敏捷度不够，制造资源和制造能力协同效率不高。鉴于此，笔者团队参与的航天集团企业云制造系统，对航天产业的资源和能力进行了整合和共享。

目前，航天集团企业云制造系统整合了分散在各主体单位中的共100万亿次的高性能计算资源（以峰值计算能力计）、320TB的存储资源；10多种、300套机械、电子、控制等多学科大型设计分析软件及其许可证资源；总装联调厂等3个厂所的高端数控加工设备及企业单元制造系统；航天复杂产品制造过程各阶段的专业能力（如多学科虚拟样机设计优化能力，多专业、系统和体系仿真分析能力，高端半实物仿真试验能力等）。

针对集团企业内部高效协作的需求，集团企业云制造平台提供研发、采购、生产、营销、服务等的高效协同服务，以提高集团企业资源和能力的利用率，提高企业各部门、企业单元的协同效率，提升企业整体竞争能力和创新能力。

1.协同研发

当前，笔者团队已经将协同研发模式在北京某大型汽车研发企业成功实施应用。该汽车研发企业是我国专业的汽车整车设计研发机构，具有以造型设计、工程设计和样车试制试验3大设计中心为主体的完整的汽车技术自主研发体系，并具备同时开发4个整车项目的能力，每年可承担10～12个开发项目。

汽车是复杂的机电液控耦合系统，汽车研发是一个非常复杂的系统工程，涉及2 000～3 000个核心零部件，动力、底盘等系统零部件可达500个以上。传统模式下，要进行一款汽车整车设计需要组建新的设计团队，进行新的研发环境配置，需要统一设计场地、统一管理，设计模型汇总后要进行集中校验，同时还需要与分布在全国各地的协作单位进行现场沟通、签署模型文件，研发成本高、周期长，资源利用率低。

该项目打造的协同研发系统主要实现（见图14.24）：①利用系统标准化，规范了企业研发工具、研发环境及研发流程。②支持在线异地协同设计，实现设计流程串行到并行的转变。③改革传统研发模式，摒弃集中开发和集成，将非核心设计工作众包给社会化企业和个人，实现社会化研发。快速构建设计原型，利用虚拟样机快速设计原型，利用3D打印快速打造原型。

图14.24　协同研发应用效果

2.协同采购

目前，协同采购已经在轻工纺织行业得到了成功应用，形成了行业应用案例。纺织行业采购业务具有物料采购零库存、种类繁杂、采购时效性高的特点，棉花等原材料采购市场价格波动大，采购时效性要求高；纺织机械配件种类繁多，采购员工作量大；同时办公用品等物料零库存的要求使得单次采购量小、采购频度高；此外缺乏有效的管控及流程规范使得新物料采购准确率低。这些都使得纺织企业采购业务工作量大，采购管控难，采购成本居高不下。

该项目建设的协同采购系统主要实现（见图14.25）：①业务全程跟踪，整体管控。业务员通过平台能够对采购业务的状态信息进行查询监控；物流部长、采购科长能够对所有采购员的订单情况进行监控、跟踪；公司高层可以按需对整体采购情况进行管理和监督。②健全和规范业务过程，促进公司业务标准化、规范化。平台按照实际采购业务需求定制标准化的采购流程和表单，保证每一笔订单按照规范准确、高效下达。③有效管控供应渠道。通过提升行业聚集度，汇总行业动态信息，敏捷反映市场需求（商机分析），按供应商、物品型号等关键信息自动分析物料价格走势（报价统计），协助优选合格供应商，实现供应渠道优化。④为公司业务的精细化管理、考核提供依据。系统对采购业务的采购订单、比价议价等关键信息和环节进行全程记录，并提供这些信息的统计分析，为进一步开展采购业务的精细化管理和考核提供数据支撑。

图14.25　协同采购应用效果

3.协同生产

目前，最有代表性的协同生产应用案例是航天集团企业云生产系统。某航天集团企业现有生产格局包括3大区域、多条大型数字化生产线、数百家配套协作单位。航天复杂产品的生产具有多品种、小批量、变批次、研制和批产混线等特点。特别是研制型号、技术状态变更较多，工艺过程、能力需求具有不确定性，再加上由于生产工艺复杂、工艺链条较长，对众多品类统筹进行生产策划的时候往往不是很准确，因此，生产系统难以发挥最大的产能。所以，优化内部资源及外部能力的工艺分工、提高生产进度和质量的管控要求是打造云生产系统的目的。

该项目打造的云生产系统主要实现（见图14.26）：①基于三维模型的结构设计、工艺设计、工艺分析，支持模型共享、信息传递、版本管理以及基线控制。②基于知识库的工艺链条管理，支持快速搜索、智能匹配制造资源和制造能力。③从可制造及有限资源和能力约束的角度自动进行多任务规划、仿真分析，确保产能平衡及计划准确性。④支持通过云生产系统门户在线下单，支持对每一笔订单的生产状态（数量、工序完成比例和质量）实施可视化跟踪监控。

图14.26　协同生产应用效果(www.xing528.com)

4.协同营销

笔者团队在家电行业实施了一个比较有代表性的协同营销案例。在该案例中，某家电企业是国家火炬计划重点高新技术企业、国内燃气具及相关配套厨卫电器产品专业制造龙头企业，年产燃气具、厨卫电器1 500万台。该企业在营销环节的渠道包括商超、百货、家电专卖、建材橱柜、电商、海外等，拥有一级经销商近300家，零售网点约2万个，安装服务网点6 000多个。繁多而庞大的渠道导致的结果是难以及时准确地获取终端信息，难以清晰全面地掌握货物流向，因此，亟须对销售服务全过程、产品全生命周期进行监控。

该项目打造的云营销系统主要实现（见图14.27）：①企业内部的精细化管理（由企业内部的ERP实现）向企业外部的营销渠道延伸，支持总部对联营公司与经销商，零售网点、安装网点与维修网点，导购员、安装工与维修工的多级扁平化管理。②销售、安装、服务环节的一体化，支持基于产品条码的全生命周期跟踪、监控，优化信息流、物流、资金流。③基于大数据的商业智能，掌控订单、价格、费用、渠道、产品、库存、推广等信息，支持开展精准营销和预测。

图14.27　协同营销应用效果

5.协同服务

目前，笔者团队实施的最复杂的协同服务应用案例是航天集团企业的售后服务，所以服务体系分布广泛，在全国范围内有数十个大中型后勤仓库、数百个后勤保障服务站，服务层级涵盖军区级、旅团级、营连级多个层次；服务方式种类众多，包括重大任务保障、返厂大修、上门维修、定期巡检、远程技术支援等。加之，航天复杂产品的型号众多、组成复杂，通常需要调动多个配套企业联合保障，对备品备件的预估调配、维修任务的统计分析等也有很高的要求。

该项目打造的云服务系统主要实现（见图14.28）：①标准化广域范围内的售后服务体系，支持分级精细化、可视化管理（驾驶舱）。②基于SBOM的产品履历管控与技术状态跟踪，支持多供应商协同服务（上门维修、重大任务保障等）。③远程服务的电子化、可视化（交互式电子手册、视频系统、培训系统），支持远程诊断及技术支援。④基于RFID的备品备件监控管理，支持智能决策（备件生产计划决策、库存优化决策）。

图14.28　协同服务应用效果

在实际共享的过程中，航天集团企业云制造系统提供了3种应用模式，这3种应用模式同时也是产业链业务协作的基础之一（见图14.29）。

图14.29　航天集团企业云制造系统的资源和能力

（1）批作业应用模式。支持多主体用户以可批处理的作业文件形式提交各自的计算密集型的分析任务（如航天复杂产品气动、热等场分析）或者生产订单类任务。云制造系统可以帮助用户找到合适的制造资源和能力来处理任务，让用户享受到制造资源和能力聚集所带来的效率的成倍提升；如果当前待处理的任务过多时，云制造系统还可以根据优先级安排任务在队列中等待，让用户解放出来去做其他工作。用户可以实时查看任务的当前状态、查看任务被处理的过程并取回任务被处理完的结果（见图14.30）。

（2）虚拟交互应用模式。支持多主体用户向云制造系统提交对制造资源和能力的使用需求或者对个性化制造资源和能力环境的定制需求，以敏捷获得和操作云端的环境来完成制造任务（如结构设计、工艺设计，甚至半实物仿真试验等）。云制造系统可以自动帮助用户创建虚拟化的制造资源和能力环境，并将操作界面推送到用户的桌面。用户不需要知道制造资源和能力环境的具体位置，也不需要知道制造资源和能力环境的维护方法，从而将精力集中到自己擅长的业务领域（见图14.31）。

图14.30　批作业应用效果

图14.31　虚拟交互应用效果

（3）协同互操作应用模式。支持多主体用户基于不同的制造资源和能力共同创建并协同完成制造任务（如多学科虚拟样机设计优化、半实物仿真试验等）。云制造系统可以自动帮助用户创建时空一致的协同环境，在广域分布环境（或者部分的高性能集群环境）自动执行并发互操作或业务流程流转，动态查找、调用、同步相应的制造资源和能力完成某些子任务。多主体用户可以实时查看任务的当前状态，根据提示参与协同过程，并通过三维可视化等方式跟踪云端协同制造的中间结果（见图14.32）。

图14.32　协同互操作应用效果

从应用效果上来看，云制造系统显著提升了航天复杂产品研制的T（开发时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务），特别是明显提升了某航天复杂产品气动设计的进度，由原来的一月一轮缩短为一周一轮气动方案；有效支撑虚拟样机对某航天复杂产品飞行过程中关键的x.x秒环节的性能验证；使集团企业范围内制造资源和制造能力的平均利用率提高了5%以上（经过第三方评测机构的证明）。