大力推进我国高端电子装备智能制造快速发展

赵子骏 张 丹 李晋湘/文

高端电子装备是具有高技术含量、高附加值、处于产业链高端的电子装备，如通信导航装备、雷达、大型天线、高性能计算机、高端网络设备等。这类装备以高新技术为引领，处于价值链高端和产业链核心环节，是决定整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业，是推动工业转型升级的引擎，也是国际竞争焦点之一，对于引领整个先进制造业发展具有举足轻重的作用。

我国高端电子装备智能制造发展进程

制造业已成为各国在新一轮技术革命和产业变革中占领制高点的必争战场，随着云计算、大数据、物联网等新兴技术逐渐兴起，世界主要国家纷纷提出利用信息技术提升传统制造业的国家级战略和规划，如德国的“工业4.0”、美国的“先进制造业国家战略计划”等，为高端电子装备制造提供了新的转型思路。

我国智能制造的政策环境。我国高度重视智能制造发展。习近平总书记强调：“要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变，以‘鼎新’带动‘革故’，以增量带动存量，促进我国产业迈向全球价值链中高端。”

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。

2016年，工信部、财政部在《智能制造发展规划（2016—2020年）》中提出到2020年传统制造业重点领域基本实现数字化制造，到2025年智能制造支撑体系基本建立，重点产业初步实现智能转型，规划明确围绕新一代信息技术等重点领域，推进智能化、数字化技术在企业研发设计、生产制造、物流仓储、经营管理、售后服务等关键环节的深度应用。同时，我国政府还相继制定了《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》等一系列政策文件，均将智能制造、工业互联网、人工智能等作为发展重点，为高端电子装备智能制造奠定了良好的政策基础。

高端电子装备智能制造的特征。高端电子装备智能制造是针对高端电子装备特点，在产品设计、生产、验证、保障等全生命周期中将数字化、网络化、智能化技术与先进制造技术进行深度融合，从而有效缩短研制周期、提升生产效率和资源综合利用率、降低运营成本和产品不良品率的制造技术。与其他装备生产相比，高端电子装备科研生产对智能制造在产品全生命周期管控、柔性生产、研制效率、对学科设计优化等方面提出了更高的要求，具备四大特征：

一是科研、生产、保障一体化。高端电子装备多采用科研生产保障一体化模式，独立个体单位产品全生态自闭环，具备从需求论证到方案设计、工艺试制、测试验证、维修保障一体化的模型体系和全寿命周期的信息感知和管控能力。

二是多品种、变批量、订单式生产。高端电子装备不仅包括雷达、通信、导航、电子对抗等整机产品，还包括信息功能材料、集成电路、核心元器件等材料器件，其产品差异很大。多品种、变批量、订单式生产的模式，决定了传统制造方式很难满足高端电子装备生产要求，尤其需要智能制造实现柔性生产。

三是高端电子装备更新换代较快。高端电子装备呈现一代平台、多代电子的特点，由于信息技术的飞速发展，使高端电子装备的更新换代周期在不断缩短，需要用数字化、网络化、智能化的技术提高研制效率。

四是跨学科、跨专业深度融合。高端电子装备研制过程中，需要机、电、热和磁等参数耦合设计，并且具备相应行业的特色制造技术，从而保证产品的综合性能，多专业协同要求高，需要提高跨学科、跨专业的综合设计和优化水平。

高端电子装备智能制造的实践。中国电子科技集团公司是以原信息产业部直属电子研究院所和高科技企业为基础组建而成的国有大型企业集团，具备基础雄厚、门类较为齐全的电子信息制造体系。近年来，在高端电子装备智能制造领域进行了深入实践，取得一批丰硕成果。截至目前，共有10家二级成员单位的20个项目入选了工信部智能制造相关示范项目，名列央企前茅。

一是中国电科十四所。是中国雷达工业的发源地，国家诸多新型、高端雷达装备的始创者，信息化装备研发的先驱者，建成了以“四精益一共享”框架为核心的精益研究所，在产品研发方面，实现了从“物理样机”到“数字样机”的转变，实现了全三维模型从设计到生产的全线贯通，实现了研发全过程的精细化管控；在生产制造方面，形成以“数字化”和“无纸化”为特点的协同制造新模式，通过MES、供应链、生产日报等系统强化过程控制，及对产品研发问题快速响应；在综合保障方面，初步建立了交互式电子手册、维修维护管理系统，全面提升了对用户装备的保障能力；在经营管理方面，通过以ERP、OA、质量管理、资产管理、决策支持等为核心的精益管理平台的建设，初步统一了全所的资金流、资源流、信息流，基本可及时地掌握科研、生产、管理全方位的信息；在知识共享方面，初步建成了知识管理系统并与精益设计平台紧密集成，为全所人员提供了知识共享的平台。以数据为核心的综合网络覆盖、高速宽带传递科研生产管理数据，为科研生产提供有力支撑。2018年，该所“微波组件数字化工厂新模式应用”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目；2017年，“电子组件智能制造车间试点示范”入选工信部制造业与互联网融合发展试点示范项目，“民用雷达数字化产品设计和工艺仿真信息集成标准研究及试验验证”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目。

二是红太阳光电。成立于2009年，是中国电科的全资子公司，专业从事光伏装备制造、光伏产业链系列产品生产、整线解决方案集成应用。红太阳光电率先在光伏行业内开展“高效电池+智能制造”解决方案的研究，建设了国内首条100MW新一代PERC高效电池智能制造示范线，制造过程和生产管理达到自动化、信息化、智能化，成为国家光伏电池智能制造试点示范企业。红太阳光电通过高效PERC光伏电池制造，实现生产效率提高20%以上，运营成本降低20%以上，产品研制周期缩短30%以上，产品不良品率降低30%以上，单位产值能耗降低10%以上，高效光伏电池产品年产能达到500MW。2017年，红太阳光电“太阳能电池智能制造试点示范”入选工信部智能制造试点示范项目，“新一代高效光伏电池智能制造新模式应用”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目。

三是海康威视。全球领先的以视频为核心的物联网解决方案提供商，凭借多年在成像采集、图像处理和模式识别领域的技术积累与创新能力，海康威视成立杭州海康机器人技术有限公司，自主研发系列机器视觉产品和智能移动机器人。目前，海康威视系列机器视觉产品已广泛运用于3C制造业、汽车零配件及电子半导体领域，成为物流读码、机器人、医疗仪器、激光设备、数控机床、包装检测等成套设备的“慧眼”，成功打破国外厂商垄断局面。海康威视安防产业基地应用仓储机器人800余台，彻底颠覆了传统仓储作业模式，实现货到人，节约人力约58%，作业效率提升84%。通过产业推广，海康威视智能分拣机器人在临沂申通实现应用，330台机器人每小时可处理快递包裹1.8万单，减少日常仓内作业人员80余名。2017年，海康威视“智能视频终端大规模定制新模式智能工厂建设”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用项目。

图1 高端电子装备智能制造智能产线基本结构

高端电子装备智能制造发展路径

根据高端电子装备的特点，其智能制造发展应从智能产线、智慧企业、工业互联网平台三个维度入手。

智能产线。智能产线是智慧院所/智慧企业和工业互联网平台的基础。基于信息物理融合系统理论，高端电子装备智能制造智能产线（图1）应包含现场设备、传输网络、支撑平台和应用系统四部分。其中，现场设备包括智能装备、智能物流、自动控制和现场感知设备，它们通过传输网络接入支撑平台。支撑平台由物联网平台和大数据分析平台组成，其中物联网平台提供规则引擎、API管理和开发、网关设备管理、应用编排等支撑服务；大数据分析平台提供大数据管理中心、数据挖掘、流计算等支撑服务。在应用系统层面，通过车间制造执行系统保障设备管理、质量管理、资源状态、技术管理、生产调度、作业人员、产品追溯、数据采集、物料管理、应急处理。

智慧企业。是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与院所/企业生产、经营、管理等相融合，实现产品的创新、交付的高效、市场的拓展、保障的新模式（图2），包括流程层、知识层、应用层、决策层和价值层五部分。其中，在流程层实现方案论证、开发策划、专题研究、技术设计、工艺开发、生产制造、试验联调、产品交付、服务保障、装备退役等全流程支撑；在知识层涵盖研发知识、制造知识、销售知识、保障知识，支撑应用层的智能研发、智能生产、智能销售、智能保障；在应用层之上是决策层，可以辅助院所/企业管理人员进行市场开发、科研生产、质量管理、综合管理、经济运行、财务管理、人力资源、风险管控；最终，在价值层实现创新的产品、高效的交付、拓展的市场、卓越的保障。

工业互联网平台。是实现智能制造服务的基础平台，为产品全生命周期提供管理和服务，是一流企业的标准配置。高端电子装备智能制造的工业互联网平台应由边缘层、平台层和应用层组成，并由工业安全防护和标准体系提供支撑（图3）。其中，边缘层提供设备接入、协议解析、边缘数据处理能力；平台层包括IaaS和工业PaaS，IaaS包括计算资源、网络资源、运维管理、故障处理、大数据分析和微服务框架，工业PaaS由通用PaaS平台资源部署和管理、应用开发、工业微服务组件库、工业大数据建模和分析、工业大数据系统等部分组成；应用层主要指工业SaaS，它可以提供协同研发、协同制造、协同采购、智能保障、租赁服务。

图2 高端电子装备智能制造智慧企业基本结构

图3 高端电子装备智能制造工业互联网平台基本结构

推动我国高端电子装备智能制造发展的建议

坚持核心技术自主可控。加大政策支持力度，充分发挥高校、科研院所、骨干企业的科技创新优势，引导企业加强高端电子装备智能制造核心技术研究，加快科技成果转化，扎实推进大数据、人工智能、云计算、物联网、移动互联网等新一代信息技术与制造业深度融合，打造一批世界级先进制造企业集群，缩短我国高端电子装备关键技术、智能制造核心装备及工业软件等与世界先进水平的差距，增强国产高端电子装备的核心竞争力。

构建高端电子装备产业生态。从国家层面鼓励企业牵头实施重大科技项目，支持行业领军企业带动上下游产业链和服务链开展针对性的智能制造能力提升，实施重大短板电子装备专项工程，建立智能制造综合服务发展模式，实现研发设计、生产能力和服务能力等制造资源共享，支持面向智能制造领域的规划咨询、创新研发、人才培训，赋予创新团队和领军人才更大的人财物支配权和技术路线决策权，助力智能制造在相关产业链和行业的落地、发展和推广，构造良好的产业生态。

制定高端电子装备智能制造标准体系。国标委会同其他政府部门、科研院所、骨干企业等形成优势力量，在《国家智能制造标准体系建设指南》的指导下，进一步加快推动国家高端电子装备智能制造标准体系建设，重点开展技术标准、服务标准、管理标准和安全标准的制定工作，充分参与已有标准验证和试点示范项目建设，积极参与并主导制定高端电子装备智能制造关键领域的国际标准，争夺国际话语权。（中国电子科技集团公司）