基于工业4.0的兵器装备制造业发展

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科技 论 坛
基于工业 ４ ． ０的兵器 装备制造业 发展
李 博 刘永宁 黄志凌 （ 中国兵器工业标 准化研 究所 ， 北京 １ ０ ０ ８ ９ ） 摘 要： 德 国基 于其 强大的制造技 术提 出“ 工业 ４ ． ０ ” 战略 ， 以在全球市场新一轮 竞争 中占得 先机。兵器装备制造业是我 国国防科技工 业的重要 组成 部分 ， 是我 国陆军迈 向 自动化 、 信 息化 的基础 。本文从 “ 工业 ４“ 工业 ４ ． ０ ” 对我 国兵器装备制造业发展的借鉴三方面进 行阐述。我 国应从标 准化 支撑 、 数字化运行、 人 才培养等方 面着重发 力 ， 促进我 国兵器装
备制造水平的提升。
关键词 ： 工业 ４ ． ０ ； 兵器 ； 装备制造 ； 数 字化
１概 述
保障 ， 是陆军迈 向 自 动化 、 信息化的基础 。德 国“ 工业 ４ ． ０ ” 战略为我
从历 史视 角审视 ， 有 一条铁律 ： 工业兴 ， 国家兴 ； 工 业强 ， 国家 国兵器装备制造业 的发展提供了有益指导 。 鉴于我国兵器装备 制造 强， 反之亦然 。“ 工业 ４ ． ０ ” 的提出背景即是基于德 国强大 的制造业 ， 业 目前存在 的 自主创新 能力不强 、 能源资源利 用效率低 、 环境污染 其机 械化 、 自动化水平 已达世界尖 端水平 ， 并在全球信 息技术领 域 严重 、 装备质量 有待提升等 问题 ， 借 鉴“ 工业 ４ ． ０ ” ， 可从 以下几个 方 处于领先水平 ， 为在新一轮全球市场 中提 升竞争力 、 抢 占先机 ， 德 国 面 进 行 改 进 。 适 时 提 出 了“ 工业 ４ ． ０ ” 战略 。 标准化支撑。“ 工业 ４ ． ０ ” 提 出要 “ 建立一个适 用于所有合作 伙伴 “ 工业 ４ ． ０ ” 源 自德 国对前三次工业革命 的称谓 ， “ 工业 １ ． ０ ” 对应 公司产品和服务的参考框架 ， 这一框架 由标 准 、 规定 、 技术说 明等构 以蒸汽机为代表的第一次工业革命 ， “ 工业 ２ ． ０ ”对 应以电力应用为 成 ， 涉及 的对象包括制造过程 、 设备 、 工程 、 软件等 ” 。标准化工作 服 代表 的第二次工业革命 ， “ 工业 ３ ． ０ ”对应 以原 子能技术 、计 算机技 务于装备制造业 ， 从装备制造意识 、 设计 、 生产 、 试验、 定型 到装 备使 术、 生物技术 等科学技术为代表 的第三次工业 革命 。 “ 工业 ４ ． ０ ” 是德 用 、 维修保 障、 回收再制造等各方 面均离不 开标准 的支持 。 加强标 准 国政府借助德 国制造业 优势提出的一个高科技战略计划 ， 旨在掀起 化研究 ， 构建适用于生产模式 、 生产管理等顶层设计 的标 准 ， 以形成 新一轮 的制造技术革命 和创新 ， 即第 四次工业 革命 。 “ 工业 ４ ． ０ ” 以智 统一的标准规范和技术体系 ；同时对产 品制造技术 和资源配置 ， 物 能制造为主导 ， 利用物联信息系统将生产 中的供应 ， 制造 ， 销售信息 质流与信息流的开放式互接等 内容的标准构建 ， 实现整个价值链 的 数据化 、 智慧化 ， 建立具有适 应性 、 资源效 率及 人因工程学的智慧工 系统化集成。 厂， 在商业流程及价值流程 中整合客户及商业伙伴 。 数字化运行。制造 自动化技术是实现“ 工业 ４ ． ０ ” 的基础 ， 德国尖 ２ 欧美兵器装备制造业现状 端的制造业技术即是证明 。兵器装备智能制造 的实现 ， 应首先 提高 “ 工业 ４ ． ０ ” 对全球制 造业产生 了重 大影 响 ， 兵器装 备制造业 是 自动化制造技术水平。综合运用数字化技术 、 计算机技术等对 生产 坚实 国防建设 的物质保 证 ， 也是 高技术发展 和应用 的排头兵。根据 工艺设计 、 关键 技术 、 制造过程 、 资源利用 等进行仿真模 拟和分 析 ， 马克思主义基本原理 ， “ 科学技术是生产力” ，未来 战争的走向将是 为保障工艺的可制造性 提供 技术支撑 ； 运用 数字化建模技术优 化设 高技术武器装备的竞争 。 计生产线布局和评 估生产线 效能 ， 减少浪费 ， 提高资源利用效率 。 同 在２ Ｏ 世纪 ９ ０年代 中期 ， 发达 国家 已基本 完成 了机械化向数字 时 ，根据需要 将产品设 计企业和产品制造企业 的信息进行 互联 ， 通 化 的转变 ， 其数字化制造技术起步早 、 技术先进 ， 已替代 了传统武器 过协同设 计 、 系统管控 、 精益制造 ， 全面提升兵器装备制造能力 。 研制过程 的任务 ， 提高 了产 品制造技术。目前 ， 以美 国为首 的发达国 人才培养 。“ 工业 ４ ． ０ ” 提 出“ 持续 的职业培训 和发展 ” ， 同时《 中 家， 已掌握 了武器装备一体化设计制造技术 、 系统虚拟样机 、 数字化 国制造 ２ ｏ ２ ５ ￣ 也指 出要 “ 健 全多层次人才 培养体系 ” 。任何新理 念 、 试验等技术 ， 武器 系统研制周期缩短了 ５ ０ ％， 研 制费用减小 了 ３ ０ ％。 新技术都离不 开人 的作用 ， 任何活动都需要人 的参与 ， 因此 ， 应重视 ３我 国兵器装备制造业现状 人才的培养。 通过培训 、 教学 、 现场实践 等方式 ， 对包括领导 、 管理人 我 国兵器装备制造业起 步较晚 ， ２ ０世纪 ９ ０年代才开始应用 计 员 、 技 术人员进行 职业培训和持续 的培养 ， 这种培训 不仅应 包括技 算机辅助设计 技术进行零部件设计 ， 在“ 十五” 期 间大规模投 入发展 术内容 ， 更应涵盖健康 、 职业 发展 、 团队协作 等全 方位 、 跨领域 知识 ， 建设军工信息化 ， 到 目前 已实现三维建模 、 二维工程图设计 ， 并对 部 时刻保持 思想 理念 和技术手段 的先进 性 ， 以适应 未来快速发展 的兵 分兵器装备和试验进行仿真模拟 和分析 ， 从设计手段 、 设计方法 、 设 器装 备制造业 。 计理念等 方面实现重大 突破 ，伴随着 的是装 备整体质 量水平 的提 ５ 结 论 高 。但相 比国外先进制造技术还有较大差距。 我国兵器 装备制造 业有较 大的提升 空间 ， 相关标 准体 系 、 核心 我国兵器装备制造是典 型的小批量 、 多品种 、 混流生产的模式 ， 生产力 、 制造 自动化和数字化水平 以及人才培养将是 今后发展 的重 生产现场存 在人员 密集 、 物料配送不及时 、 生产 线配合不紧密 、 生 产 点。兵器装备制造业 的发展任务艰 巨、 内容庞杂 ， 需要科研人员 、 生 工艺大多为手 工操作 、生产过程控制不严导致拖工 拖期 等问题 ， 这 产技术人员 以及管理人员 的密切 配合 ， 形成规范化 的技术 体系和管 些问题的存在 表明企业精益生产和 自动化控制水平还有待提升 。 虽 理体 系 ， 最终实现我国兵器装 备制造业 的重大升级 。 然在国家支持 下实施 了生产线改造 、车间执行 系统 等示 范系统 ， 但 参考文献 适用于兵器装备制造特点 的数字化 系统还未建立 。 目前 ， 兵器装备 ［ １ ］ 宋琳， 陈娇． 兵 器装备精益制造数 字化技术发展 趋势及工程化应 用 制造企业正在 向生产 自动化转变 ， 包括 生产设备 自动 化 、 检测仪器 ［ Ｊ ］ ． 兵工 自动化， ２ ０ １ ３ ， ３ ２ （ ８ ） ： ２ ８ — ３ １ ． 自动化、 过程监控自动化等， 但是整体制造水平仍然十分落后 ， 很多 ［ ２ ］ 陈京 生， 郑 治 华， 吕鑫 ， 郑晓亚． 兵 器 装 备 数 字化 研 制 中标 准化 工 作 地方仍然靠个人 经验进行生产 和设计 ，装备制造 的模式上 没有 突 ［ Ｊ ］ ． 四川兵工 学报 ， ２ ０ １ ４ ， ３ ５ （ ６ ） ： ７ ５ — ７ ７ ． 破， 既限制 了企业生产效率 ， 也增加了装备质量控 制的难度 。 ［ ３ 】李金华．德 国 “ 工业 ４ ． ０ ”与 “ 中 国制造 ２ ０ ２ ５ ”的 比较及启 示 ． 由于没有数字化 的分析手段和设计 ， 。 很多设计不能进行模拟验 ２ ０ １ ５ ， １ ５ （ ５ ） ： ７ １ － ７ ９ ． 证， 仅凭 经验进行工艺参 数的调整 ， 越发难 以满 足精细化生 产的要 ［ ４ ］ 胡鞍钢． ２ ０ ３ ０ ： 世 界 绿 色工 业 强 国一 全球 视 野 下 的 中 国工 业 化 道 路 求 和产 品性能稳定性的要求 ， 同时对 产品后续工艺工序也会产生影 ［ Ｊ 】 ＿ 人民论坛学术前沿， ２ ０ １ ３ ， １ ６ ： ７ ２ — ８ ３ ． 响， 产 品缺陷随后续工序 逐渐放大 ， 甚至可能影 响工艺质量 和产 品 性能 ， 为产品使用 安全 和效能发挥埋下隐患。 ４“ 工业 ４ ． ０ ” 对 兵 器 装 备 制 造 业 的借 鉴 兵器行业 肩负着我 国陆军武器装备 的研发 、 生产 、 试验 和维修