国外对智慧企业理念的解读及实践

【摘要】“它山之石可以攻玉”在信息化建设的道路上，我们毕竟是一个后来者。《理论及实践专栏》是我们期刊特设的一个栏目，其内容是介绍当前国外一些知名机构的观点以及国外领先企业的一些优秀实践。

首先，我们摘取近年来国外一些知名机构的观点，看看他们是如何看待这个问题的。

其次，接下来的几期，将逐一深度解读洛克希德马丁、泰雷兹、雷神、空客等企业的做法。

一、国外机构的观点参考

普华永道：核心要点是要构建数字化企业

国际知名咨询机构普华永道在2016年发布的《2016全球工业4.0调查》一文中，认为对于企业来说，在当前科技革新趋势下的核心要点是要构建数字化企业（Building the digital enterprise），将工作聚焦于将企业所有物理资产及产品实现端到端的数字化（End-to-end digitization of all physical assets），并集成至与价值链合作伙伴共同构建的数字化生态系统中。为此，企业需要做到以下三个方面：

▲ 纵向和横向价值链的数字化及集成：将整个企业纵向流程，包括产品开发、采购、制造、服务等，进行数字化和集成，并且价值链中的外部企业，包括供应商和客户等，进行数字化联接，从而实现横向集成。

▲ 产品和服务的数字化：既包括在现有产品上加装智能传感器及通讯设备采集产品运行数据，也包括在研发出的新产品中融入数字化产品和服务的完整解决方案。

▲ 数字化的业务模式和客户访问（Digital business models and customer access）：扩展业务组合，提供数据驱动的服务和平台性解决方案，优化客户交互和访问方式，从而产生数字化相关的额外营收。

埃森哲：将智慧企业列为未来五大技术趋势之一

国际知名咨询机构埃森哲在2015年发布的《埃森哲技术愿景2015》中，将智慧企业（Intelligent Enterprise）列为未来五大技术趋势之一，并且认为卓越的智慧企业竞争优势来自于数据驱动决策方法的广泛应用，并在业务流程中建立深入的数据驱动模式（data-driven model）。同时他们通过调查表明，具有数据驱动文化公司的财务绩效比同行好三倍。

DMDII：关键是网络化的数据驱动过程

2014年2月25日，作为美国制造业创新网络计划的一部分，第3家创新机构“数字制造与设计创新研究所”（DMDII）由国防部牵头组建成立。该机构主要研究数字化数据在产品全寿命周期中的交换以及在供应链网络间的流动，以有效推进美国智能制造战略。该机构认为：或许人们对“未来企业”的愿景有很多不同的认识（如先进制造企业，智能制造系统，敏捷制造，工业网络等），但是在美国一个共同的理解就是，成功实现“未来企业” 的关键是网络化的数据驱动过程。因此，DMDII工作重点将是在制造业企业范围内利用“数字链”（Digital Thread，或称为“数字线程”）高度集成制造和设计复杂的产品，以降低生产成本和时间，并推进将先进制造技术和IT技术融合起来发挥合力，在价值链中形成一条新的“数字链”来连接人和机器，并实现价值链中的连续数据通信，从而创造出巨大的价值。

美国空军：开发美国空军数字链

美国空军（Air Force）最新理念和趋势与DMDII理念有异曲同工之处。为了应对空军装备系统研制经费和周期在在过去30年显著恶化这一挑战，从2013年开始，美国空军同时推进了两项并行开展的工作：1）由美国空军首席科学家领衔起草一份名为“全球视野”（Global Horizons）的研究报告，以对未来的技术趋势进行预测和评估；2）由美国空军首席工程师牵头编写了一份名为“工程战略计划（Engineering Enterprise Strategic Plan）”的报告，对未来的工程方法进行重新定义。在这两份报告中，不约而同地推荐开发一个分析框架支撑未来的武器装备研制工作，该框架被称为“美国空军数字链” （Air Force Digital Thread）。

美国空军定义的建立该分析框架的主要目的包括：

1）通过更好的系统洞察和用于风险管理的关键节点知识应用，确保可持续性。

2）在工业方和*方利用现有工具和经验开发MBSE（Model Based System Engineering，基于模型的系统工程）框架。

3）在生命周期早期应用虚拟样机和虚拟试验。

4）支持在整个生命周期过程中跨型号的知识重用。

5）使得*机构能重新获得对技术知识的洞察和所有权。

为了支持该框架的实现，美国空军引入了三个核心理念：

1）数字系统模型（Digital System Model，简称“DSM”）：指武器系统的数字化表达。DSM涉及所有干系人，集成全生命周期工程数据、信息、算法、系统工程过程。

2）数字链（Digital Thread）：基于DSM模板进行信息交互控制，提供访问、集成、转换数据为有用信息的能力。

3）数字镜像（Digital Twin）：针对实物系统集成多物理场、多保真度分析仿真，通过以数字链（Digital Thread）为支撑，使用最佳可用模型、传感器信息和输入数据，对实物系统的行为和性能进行镜像和预测。

美国空军定义的上述DSM、Digital Thread、Digital Twin几个概念之间的关系如下图所示（摘自美国空军的“Determining the Contents of the Digital System Model”一文）：

图1 DSM、Digital Thread、Digital Twin关系示意

注：智慧企业在国外有不同的称谓，比较常见的叫法是“Digital Enterprise”（数字化企业），也有称为“Intelligent Enterprise”（智慧企业）、“Advanced Manufacturing Enterprise”（先进制造企业）。

二、国外领先企业实践参考

(一) 泰雷兹集团（Thales）

泰雷兹是总部位于法国的全球知名军工企业，共有员工6万多名，业务涵盖航空、防御及信息技术服务等领域的高科技电子系统及解决方案，年营业额近200亿欧元。下面对近年来泰雷兹的信息化建设呈现的最新态势进行了分析：

1) 大力推进MBSE的工程化应用

2) 提升数字样机的应用深度与广度

从下图可以看出，泰雷兹针对系统、分系统、模块等不同层级的仿真验证和分析需要，构建了不同形态和保真度，但相互关联在一起的数字样机，从而能基于统一的数字样机环境对产品的热、电磁、结构、射频链路、总体性能和行为等进行仿真和验证工作，并实现对客户要求的快速评估和响应。

图2 泰雷兹数字化样机示意

3) 实现在产品全生命周期过程中数字化价值链的无缝贯通

(二) 雷神公司（Raytheon）

雷神是美国领先的军工电子装备生产商，制定了建设“数字化企业”（Digital Enterprise）的战略目标，为实现这一目标，雷神公司从2010年起，逐步实施了基于模型的企业（MBE）数据集成管理框架，并按照四个方向MBD（基于模型的定义）、MBM（基于模型的制造）、MBSE（基于模型的系统工程）、MBLCS（基于模型的综合后期保障）分步骤地有序推进。

其中，MBSE在这四个方向中占据十分重要的地位，雷神希望通过MBSE方法彻底变革传统以纸质走位载体的系统工程设计模式，变革到以基于模型的系统工程研发模式上来，从而达到产品研发过程中不同人员能建立对系统行为的一致理解，通过从需求到系统功能衍生关系的管理确保需求的全过程追踪追溯，并实现基于统一完整模型网络的协同研发。

通过MBSE理念的引入，雷神实现了多学科团队之间的深度协作，并通过统一模型库的建立，实现有效的设计综合及虚拟产品与实物产品的全对应，从而在设计早期能够更有效地对设计方案及需求进行快速权衡，对设计结果进行虚拟地验证，从而为未来真正“虚拟产品”的构建奠定了基础。

(三) 空中客车集团（Airbus）

Airbus是全世界最大航空国防企业之一，旗下包括商用飞机、直升机、航天、国防电子等业务单元，拥有近14万名员工，营业额达到近800亿美元。一直以来，Airbus的信息化建设走在全世界军工企业的前列，引领了面向大型复杂装备研制的信息化建设潮流和趋势。尤其近几年来，在A350等新型号研制需求及新IT技术驱使下，Airbus的信息化建设过程中涌现了层出不穷的新理念和新内容。

1) 构建涵盖主要供应链企业，跨越全球的“扩展企业”

2) “全程”、“全员”、“实时”结构数字样机

3)    MBSE、功能数字样机走向实用

4) 全过程、闭环的技术状态（构型）管控

图3 空客多视图BOM示意

5) 迈向支撑从订单到交付全过程的智能制造

(四) 洛克希德马丁公司（Lockheed Martin）

洛克希德马丁公司是世界知名的战斗机、导弹、国防电子系统等军工产品研制企业。下面描述了近年来该企业的信息化建设方面的几点最新情况。

1) 飞机完整虚拟样机理念提出及落地

2) 基于模型的型号管控

3) 产品健康诊断系统投入工程实际应用

三、小结

通过对国内外科技发展战略、先进技术发展、先进企业新技术应用等进行综合分析，可总结出如下先进企业应具备的典型特点。