我国军工制造业信息化发展现状

【摘要】2006年，国防科工委发布《国防科技工业“十一五”规划纲要》、《国防科技工业中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》，提出了“转型升级战略”，为实现国防科技工业较长一段时期的平稳较快发展指明了途径。自此，我国的国防科技工业，按照顶层规划，全面推进信息化建设。

经过10多年的发展，我国军工企业信息化总体水平大大提升，目前我国军工企业信息化水平究竟处于何种水平？“十三五”当中我们应按照何种思路进行布局？

为此，我们特约相关领域专家，从我国军工制造业信息化现状、信息化发展阶段、“十三五”发展思路建议三个方面，详细阐述对我国军工制造业信息化的认识。希望起到抛砖引玉、共同探讨、明晰方向的作用。

接下来，我们将分两期内容，把文章呈现给读者，首先带来的第一期，《我国军工制造业信息化发展现状》。

一、 引言

我国在军民融合上升为作为国家战略的时代背景下，军民科技协同创新成为提高国防科研和装备自主创新能力的必由之路。以信息技术促进军工装备的自主可控，不仅是打赢信息化战争的“底牌”，更是衡量一个国家科技实力和综合国力的重要标志。

在工业4.0、军民深度融合发展的新形势下，信息化发展程度已成为衡量一个国家国际竞争力、综合国力和现代化水平的重要标志。在新的历史时期，为适应未来装备发展要求，智能型军工企事业单位已成为装备研制机构发展的必然发展形态。

世界新军事革命的深入推进不仅引发了装备的飞速发展，也引发了和装备研制过程的一系列创新。美国、俄罗斯都提出全系统全寿命装备管理思想。在产品研制过程中，要求其承制商不仅既考虑装备本身的性能和采购费用，还又考虑装备的使用环境、维修保障以及操作人员的培训，提高装备的可靠性、维修性和保障性。从而以最低的全寿命费用获得最大作战效能的装备系统。

军工行业的快速发展，任务重、要求高、能否短周期高质量完成军品任务已经成为近年来军工企业面临的主要挑战，针对上述挑战，本文对我国军工制造业信息化现状、当前存在的问题进行分析，并提出未来发展对策。

二、 我国军工制造业信息化现状

为了应对挑战，“十一五”以来，我国军工企业加大信息化建设投资力度，信息化总体水平大大提升，有力地支撑了装备研制生产，具体表现如下：

图1：我国军工制造业信息化领域

1)  信息化顶层规划方面：各集团公司及其所属的重点单位普遍编制了信息化规划，把信息化作为提升单位核心科研生产能力的重要支撑；少数企业从企业信息化转型为信息化企业建设，信息化作用从支撑升级为牵引和引领；航天、航空领域的部分重点型号制定了型号信息化或数字化应用大纲，设立了型号数字化研制总师系统，有力提升了型号研制水平，保障了型号研制工作的顺利推进。

2)  跨单位协同集成方面：航空、航天、船舶的部分新研型号采用IPT形式，基于信息化平台实现了单位内部以及跨单位之间的多专业异地协同设计、设计与工艺并行协同、设计制造的数据发放及沟通协同；部分重点任务实现了三维设计制造协同。

3)  管理信息化方面:大部分重点单位已经建立了科研、生产计划管理系统；部分单位建立了质量管理信息系统；单位普遍建立了办公自动化、人力资源、财务管理系统。

4)  设计仿真试验信息化方面：各主要单位均实现了“甩图板”；航空、航天、船舶、兵器、电子、核领域的新研型号普遍开展了三维设计。例如，航空领域的重点型号全面实现了基于MBD的全三维设计；绝大多数单位已将仿真分析软件工具广泛地用于型号研发，部分型号已经开展了虚拟验证，改变了以往全部依靠实物试验去验证产品性能的单一方式，提高了设计效率；部分总体设计单位实现了多学科仿真优化；大部分重点单位已经实现了基于流程控制的型号研制二维工程图、文档管理；各领域总体厂所应用PDM系统，实现了基于产品结构的三维模型管理、产品配置管理、技术状态控制等；大部分重点单位开展了TDM系统建设和应用，提高了试验过程、试验数据的管理水平，发挥了试验结果对设计过程的支撑作用；部分单位开展了软件工程化系统的应用，实现软件开发过程的集成化和规范化管理；少数单位从六性单点工具引入演进为六性一体化集成化应用试点；极少数单位开始了MBSE的探索和论证工作，开始向模型驱动的正向研发模式转型。

5)  制造信息化方面：大部分重点单位已经开展了CAM和CAPP的应用，各领域的部分单位正在开展三维的工艺设计与管理应用；航空等领域的新研型号开展了全三维工装设计；大部分重点单位已经开展了工艺仿真，部分新型号开展了虚拟装配验证，个别型号进行了人机工效分析；部分重点单位实现了数控化设备的联网；部分重点单位已经建立了装配、机械加工等MES系统，有效提高了制造的效率、质量和准确性。

6)  综合保障信息化方面：部分单位开展了交互式电子出版物系统的建设和应用，将传统的PDF电子手册改变为可人机交互、基于三维的技术手册；少数单位正在开展PHM、LSA、MRO信息化系统建设工作，努力将传统的事后修复性维修转变为事前的预防性维修，提升装备售后服务能力，保障装备可用性。

7)  信息化基础方面：除电子信息产业集团外，其他军工集团公司均建设了覆盖主要装备科研生产单位的涉密专网；重点单位均建设了涉密局域网、机房环境等信息化基础条件；科研生产单位均建设了必要的信息安全防护技术手段，通过相应的涉密信息系统分级保护测评；重点单位围绕军品科研生产需求，相应制定了配套的信息化标准规范，航空工业的部分整机厂所针对重点型号工程研制体系化地建立了信息化标准规范；航空、航天、兵器、船舶、电子等集团公司制定了信息化评价水平办法及相应的评测指标体系，开始对单位的信息化建设成效进行量化评估。

综上所述，我国军工制造业信息化方面，单项数字化应用比较普遍，系统集成正在开展，部分先进单位已经进入应用集成阶段；重点型号以三维几何样机为代表的数字化应用比较成熟，基于功能样机、性能样机的虚拟设计验证正逐步开展；重点型号科研、生产、管理数据在单一产品、关键环节实现了有效管理；单位内部、单位之间基本实现了互联互通，有效支撑了信息化应用。

三、 我国军工制造业信息化发展阶段

信息化的概念起源于60年代的日本，首先是由日本学者梅倬忠夫提出来的，而后被译成英文传播到西方，西方社会普遍使用“信息社会”和“信息化”的概念是70年代后期才开始的。对于信息化的发展阶段划分，国内外诸多专家从不同方面给出了不同的划分方法，没有统一的标准。

3.1. 诺兰模型

图2：诺兰模型

美国管理信息系统专家诺兰（Nolan）总结了若干企业信息系统发展的经验和规律后，于1973年首次提出了著名的信息系统阶段理论，并于1980年进一步完善。阶段理论也被称为阶段模型，该模型将企业信息系统的发展划分六个阶段。

1)  初始阶段

计算机刚进入企业，只作为办公设备使用，应用非常少，通常用来完成一些报表统计工作，甚至大多数时候被当做打字机使用。在这一阶段，企业对计算机基本不了解，更不清楚IT技术可以为企业带来哪些好处，解决哪些问题。 在这一阶段，IT的需求只被作为简单的办公设施改善的需求来对待，采购量少，只有少数人使用，在企业内没有普及。

2)  扩展阶段

企业对计算机有了一定了解，想利用计算机解决工作中的问题，比如进行更多的数据处理，给管理工作和业务带来便利。于是，应用需求开始增加，企业对IT应用开始产生兴趣，并对开发软件热情高涨，投入开始大幅度增加。但此时很容易出现盲目购机、盲目定制开发软件的现象，缺少计划和规划，因而应用水平不高，IT的整体效用无法突显。

3)  控制阶段

在前一阶段盲目购机、盲目定制开发软件之后，企业管理者意识到计算机的使用超出控制，IT投资增长快，但效益不理想，于是开始从整体上控制计算机信息系统的发展，在客观上要求组织协调，解决数据共享问题。此时，企业IT建设更加务实，对IT的利用有了更明确的认识和目标。在这一阶段，一些职能部门内部实现了网络化，如财务系统、人事系统、库存系统等，但各软件系统之间还存在“部门壁垒”、“信息孤岛”。信息系统呈现单点、分散的特点，系统和资源利用率不高。

4)  统一阶段

在控制的基础上，企业开始重新进行规划设计，建立基础数据库，并建成统一的信息管理系统。企业的IT建设开始由分散和单点发展到成体系。此时，企业IT主管开始把企业内部不同的IT机构和系统统一到一个系统中进行管理，使人、财、物等资源信息能够在企业集成共享，更有效地利用现有的IT系统和资源。不过，这样的集成所花费的成本会更高、时间更长，而且系统更不稳定。

5)  数据管理阶段

企业高层意识到信息战略的重要，信息成为企业的重要资源，企业的信息化建设也真正进入到数据处理阶段。这一阶段中，企业开始选定统一的数据库平台、数据管理体系和信息管理平台，统一数据的管理和使用，各部门、各系统基本实现资源整合、信息共享。IT系统的规划及资源利用更加高效。

6)  成熟阶段

到了这一阶段，信息系统已经可以满足企业各个层次的需求，从简单的事务处理到支持高效管理的决策。企业真正把IT同管理过程结合起来，将组织内部、外部的资源充分整合和利用，从而提升了企业的竞争力和发展潜力。

3.2. 5等级法/4阶段法

诺兰模型是上世纪信息化刚刚开始时所提出的，已无法适应当代信息化建设所需，我国专家参考美国等国的划分方法，提出了信息化建设阶段划分的5等级法和四阶段法。

1)  5等级法：

（1） 等级1：较少采用自动化/数控加工；大多数或全部操作基于2D绘图；采用2D格式接收、传送制造文件；采用软件辅助某些业务/管理功能，但跨部门的数字化集成、数据重用很少或没有。

（2） 等级2：数控加工和手动操作并用；能够接收外部的3D模型，但是将其转化为2D制图以用于企业内部的加工；已实现少量跨部门的数字化集成和信息重用。

（3） 等级3：大多数制造过程采用数控加工或自动化操作；采用3D模型、2D模型和2D制图进行制造工艺规划、编程；通过MRP系统实现跨部门集成。

（4） 等级4：所有制造工艺都基于3D模型信息进行规划和编程；通过广泛采用MRP、ERP系统实现重要的跨部门集成和信息重用；采用PDM/PLM集成。

（5） 等级5：所有制造工艺都基于3D模型信息进行规划和编程；企业所有运营活动通过统一的3D模型实现集成、驱动；PDM/PLM系统可作为企业各项经营活动数据集成的交换机。

2)  4阶段法

另一种分法是4阶段法：信息化基础建设阶段、单项应用阶段、协同集成阶段、智能/智慧阶段。各阶段的主要特征为：

（1） 信息化基础建设阶段：开展局域网和信息安全系统建设；设计、仿真工具开始应用；办公软件等基础软件普遍应用。

（2） 单项应用阶段：网络、安全等基础条件比较完善；CAD/CAE/CAPP/CAM设计仿真制造工具推广应用；PDM/TDM/MES等应用系统已经开始应用。

（3） 系统集成、协同应用阶段：实现了基于MBD的多专业协同设计、设计制造协同、多学科仿真优化；以PLM为平台的全生命周期系统、以ERP为代表的企业资源综合管理系统的建设与应用已经开展。

（4） 智能/智慧阶段：在系统集成的基础上，建立企业级的知识应用体系，广泛应用大数据、物联网等新兴技术，极大提升企业各领域的智能水平。

3.3. 我国军工制造业的发展阶段

总体判断。按5等级法，信息化水平总体上处于第3等级或略低一些，但高于第2等级；按4阶段法，则处于第二阶段（单项应用）向第三阶段（系统集成、协同应用）的过渡阶段；第三阶段的特征虽已呈现，但还远未完成；部分先进企业开始探索第四阶段建设。

各行业的信息化发展阶段可大致划分如下图所示：

图3：各行业信息化发展阶段

3.4. 我国军工制造业信息化差距分析

总体而言，与国外领先水平相比，我国军工制造业信息化当前存在如下差距。

1)  不同行业发展不均衡，制约了我国军工制造业整体水平的提升

由于我国军工制造业的特点，不同行业由于承担任务不同、基础不同、和对信息化建设应用的统筹力度不同等原因，造成不同行业之间信息化应用的深度、广度和能力水平存在一定差距。

在同一行业内部，由于承担任务的重要性不同、专业领域不同、工艺流程不同，和各单位信息化发展也不相同；对于承担国家重点型号任务的重点专业支持力度相对较大，其信息化发展程度相对较高；但协作配套单位、非重点单位、中小企业获得的支持力度较小，基础较差，信息化整体水平尚有待提高；发展的不均衡，影响了各行业顶层数字化协同研制流程的全覆盖。

2)  单项信息化多，集成和一体化不够

（1） 全寿命周期的集成与协同应用深度不够

由于型号研制水平、信息技术的发展制约，以及国内行业对新技术应用水平认识不同，目前各集团信息化建设主要集中在型号的研制阶段，对于需求管理、方案论证、服务保障等方面投入较弱，没有实现覆盖型号全寿命周期的协同；对于贯穿型号研制全寿命周期的数据集成应用，尤为薄弱。

从单位内部来看，部分单位以往信息化投入主要侧重于重点装备型号，还没有覆盖所有型号，很多单位尚未实现多学科多专业跨部门的协同；从单位之间来看，目前基于几何样机和文档的协同应用较好，对于基于功能样机和性能样机的协同分析、仿真、验证需要进一步深化；协作配套单位信息化水平较低，制约了单位之间数字化协同应用的整体水平。

（2） 数字化单项研制技术方面尚不完善

在数字化设计方面：目前，数字化设计侧重于开展单项专业领域的设计分析和验证，在多学科优化设计、设计分析一体化、基于虚拟样机的性能和功能的分析仿真验证应用的深度和广度不够；部分承担重点装备的单位，在三维数字化设计制造协同应用方面取得了较大成效，但是基于MBD的设计制造一体化还有较大差距；此外，目前对系统集成、二次开发、自研软件、基础数据库、知识库、标准规范等建设投入不足，难以形成具有自主知识产权的数字化设计平台，制约了信息化效益的充分发挥，也存在安全隐患。

在数字化试验方面：目前，一些重点单位在试验数据管理（TDM）方面取得了一定进展，仍欠缺从试验设计、试验组织、试验资源管理、数据采集、数据管理等全方位系统性建设和应用。试验数据在相关参研单位之间尚没有很好的共享和应用，离真正实施试验数字化工程差距较大；随着虚拟分析仿真验证的发展，虽企业积累了大量的虚拟试验数据，但由于缺乏有效的管理手段，且没有实现与TDM的集成，影响了物理试验和虚拟试验的数据对比分析、试验设计改进、设计水平提升，制约了设计和试验的协同应用。

在数字化制造方面：制造过程的网络化、精益化、敏捷化程度有待提高；部分单位机械加工生产装备接近世界先进水平，但是装备联网率低，车间制造执行系统覆盖的工艺环节和功能还不够完善，造成生产管理水平低，生产、效率差；另外，部分现有装备数字化、自动化水平较低，急需对装备进行升级改造。

在数字化综合保障方面：目前，大部分单位信息化支撑的综合保障过程流程化、规范化不够，保障设计过程与产品设计过程融合不足；从系统到设备，从总体到配套厂商在综合保障过程中的多层次协同手段不足，售后服务及维修维护支持中信息化手段欠缺；基本上没有形成统一的综合保障数据库，缺乏完善科学的保障方案和保障资源规划。

数字化管理方面：目前行业的管理信息化仍主要停留在单元应用阶段，侧重于计划、进度、质量等方面，对于涵盖产品研制管理各个环节的人财物、产供销、经营管理、项目管理、战略规划、决策支持等方面的建设存在较大不足，制约了管理与工程应用的有机融合与协同，影响了信息化建设效益的发挥。

3)  软件自主化程度不高，信息安全存在隐患

从信息安全看，目前行业的软件大多依赖国外软件，不仅影响了重要能力的自主化，也存在很大的安全隐患，这种状况急需改变。