构建以协同创新为导向的智能制造生态链助力国家发展

引言

要健全国家工业体系，首先要完善工业协同创新体制。智能制造是制造企业构建协同创新机制的主战场。随着“制造强国战略”“创新驱动发展战略”等新时代国家战略深入推进，“中国制造2025”“新基建”等新时代持续政策发布与实施，都强调了要重点构建以企业为主的协同创新生态链［2］。因此，构建以协同创新为导向的智能制造生态链是贯彻落实新时期国家战略需求的创新实践，亦为我国制造业科技协同创新发展提供新范式。

面临的挑战

国家重点型号装备技术结构日益向多样化、集成化、综合化方向发展，一个复杂的装备往往是多种知识与技术的综合物化表现，针对其进行的技术创新活动更是一个庞大而复杂的系统工程［3］。因此，针对以国家重点型号装备为代表的复杂装备的创新发展不仅仅是技术创新的单方面问题，更是一个超复杂的组织、管理和协同问题。当前装备制造业缺少协同创新的顶层规划，难以建立一个与复杂装备系统相适应的协同创新环境，装备研制的协同创新难以落地。

当前，经济领域的竞争不再是单个产品之间的竞争， 而是生态链与生态链之间的竞争。复杂装备制造业作为传统行业，其协作模式存在生态链企业独立发展、统筹规划缺失、未形成有效的协同发展体系，以致创新资源重复、创新成本居高不下、产品研制效率低、交付周期长、成果推广困难等问题。迫切需要建立起完善的智能制造生态链运行机制，形成装备制造业创新发展的新思路、新举措，满足未来装备制造业生态链整体竞争优势提升的需要。

建设思路

围绕复杂装备的设计、生产、试验、保障等全生命周期活动，形成了以大型企业为主体、以协同创新为导向的智能制造生态链构建需求。针对装备制造业传统协作模式中顶层规划缺失、创造载体缺乏、协作机制不健全， 以致创新效率低、交付周期长、研制成本高等问题，全面构建“1-1-3-2”的智能制造生态链体系架构，以1 个顶层战略规划为指引，1 个协同创新平台为支撑，推进“数字化价值链、标准体系、产业推广”3 大举措，建立“协同机制、创新文化”2 大制度，进一步凝聚以大型企业为核心的装备制造业智能制造协同创新合力。以协同创新为导向的智能制造生态链运行机制如图1 所示。

典型案例

南京电子技术研究所是以复杂电子装备整机研制为主的大型企业，基于自身行业领先的数字化转型经验和智能制造深度运用实践，开展了以协同创新为导向的智能制造生态链探索与实践。

4.1 系统设计智能制造生态链顶层规划，明确行业战略目标

在以南京电子技术研究所为主体的生态链战略规划委员会的统一领导下，进行智能制造发展战略顶层设计和规划，制定了国内领先、世界一流的智能制造实践者和整体解决方案供应商的战略定位，并同步提出了装备制造业智能制造SIC 战略。其中协同平台即为支持协同设计、协同仿真、协同制造、协同供应链等智能制造协同创新活动的协同制造服务平台，该平台致力于为生态链企业提供协同创新服务。

为加强对智能制造产业领域重大问题研究，准确把握国际、国内发展趋势，提高产业发展决策的科学性， 成立智能制造产业发展专家组，汇聚高等院校、科研院所、龙头企业等数十家单位。切实发挥和汇集专家智慧与资源，建设交流、议事、办事的专业平台，为智能制造整体解决方案和产业高质量发展提供智力支撑。装备制造业智能制造SIC 战略如图2 所示。

4.2 构建“三位一体”的协同创新平台，实现生态链资源整合

在充分发挥生态链各主体内部创新作用的基础上， 以南京电子技术研究所为主导，依据创新主体的不同智能制造特点和协同创新需求，以生态链各创新主体智能制造发展为最大公约数，构建云制造服务平台、军工联盟、政产学研用“三位一体”的协同创新平台，实现生态链智能制造集群化发展。

（1）构建云制造协同创新服务平台，促进生态链企业协同发展

以工业互联网平台作为智能制造协同创新的重要载体，以“建平台”与“用平台”双轮为驱动，构建了大型电子信息企业为主导的、面向广大中小企业的工业互联网云制造服务平台。该平台集聚生态链制造资源，提供协同设计、协同制造、协同采购、双创等协同创新服务。通过产品设计、工艺、质量、物流、成本的一体化管控， 有效推动生态链企业的创新发展。

（2）成立军工智能制造联盟，突破关键共性技术

成立跨多个行业的智慧军工联盟智能制造专业委员会，旨在以军工科研院所为主体，产业链、供应链为纽带， 运用市场机制集聚创新资源，组织联盟会员资源共享、创新协同，研究军工智能制造关键共性技术问题，形成军工智能制造产业核心能力，共同探索和实践军工智能制造产业的发展路径和商业模式。

（3）实施“政产学研用”协同创新，推动生态链转型升级

“政产学研用”协同创新涵盖了从知识生产到知识消费全过程的创新力量，各种创新主体协同开展产业技术创新和科技成果转化活动，成为当今科技创新的新范式。面向复杂装备制造业协同创新需求，以南京电子技术研究所为主导，与地方政府、高等院校和军民企业一起努力实践“政产学研用”协同创新。

4.3 制定军民领域标准，掌握行业话语权

协同创新，标准先行。通过构建军工和民用标准， 挖掘协同创新深度，掌握行业话语权。

以南京电子技术研究所为主导，联合其他军工单位， 共同开展军工智能制造标准体系研究，解决军工行业智能制造因缺乏标准体系而造成概念不清、建设方向不明、标准不统一等问题，为军工行业智能制造转型升级提供引领和规范指导。

南京电子技术研究所牵头联合生态链内多家军民企业，开展民用复杂装备数字化产品设计和工艺仿真信息集成标准研究，解决各专业学科之间信息交互困难、系统应用集成性差、各类设计/ 仿真软件分散、软件效能不能充分发挥等问题，达到了提高行业协同研发效率、降低行业研发成本的目的。

4.4 构建装备全生命周期数字化价值链，驱动生态链企业智慧化转型以数字化打通产品全生命周期智能制造协同创新链路，推动装备制造业智能制造生态链智慧化转型。

（1）数字化研发，实现实物验证向全生命周期数字样机转变

针对复杂装备构型变化大、交付周期短、多品种小批量、多学科交叉耦合等特点，组建了数字化样机研发团队，构建了基于统一模型的结构工艺数字样机，以全三维协同设计、全三维工艺、协同仿真和虚拟验证为主的创新性研发模式为复杂装备研制模式创新提供了范例， 具有行业通用性。

（2）数字化制造，实现传统工厂向智能工厂转变

为完善核心生产能力体系，形成适应未来高技术装备研制所需的新型产品生产模式，集中各专业骨干力量， 组建了数字化车间建设团队。基于多品种、小批量、变节拍的柔性生产需求，建设基于大数据的制造运营管理系统、数据采集及控制系统，提升生产物流智能化水平和工艺装备专业化水准，形成批产产品脉动生产线和研制产品智能单元为主体的数字化车间，实现产线柔性化、生产弹性化、管理精益化、决策智能化，形成人流、物流、信息流“三流合一”的生产模式。

（3）数字化供应链，实现单点供应向网络化供应链 转变针对装备制造企业供应链单点管理、资源共享不充分、内产融结合程度不深等问题，建立网络化的数字化供应链生态。以供应链管理体系、生态链行为准则为制度与标准化支撑，组建复杂装备供应链企业联盟，建立统一的信息化平台实时收集生态链成员的资源共享及资源需求，实现供应链企业“工艺、质量、物流、成本” 一体化管控，有效推动生态链企业的创新发展。

4.5 推进智能制造产业化发展，打造行业品牌效应

在智能制造SIC 战略的引领下，依托“三位一体” 协同创新平台，生态链企业联合推出智能车间、智慧院所、云制造服务三大系列整体解决方案。在智能车间解决方案方面，南京电子技术研究所联合了电科2 所、北自所、同济大学等单位，在智慧企业整体解决方案联合了达索、MSC、Cortona3D 等单位，在云制造服务解决方案方面联合了电科华云、太极、清华大学等单位。通过与各领域的佼佼者强强联合，智能制造整体解决方案在国内已形成较强的竞争力。南京电子技术研究所携手生态链能够为离散型制造企业提供咨询与诊断、规划与设计、开发与集成、改造与建设、培训与运维等智能制造转型升级和智能工厂建设的一站式服务。

另外，南京电子技术研究所重视智能制造整体解决方案品牌推广，多次联合生态链亮相重大行业展会。从2017 年开始，南京电子技术研究所先后携与生态链共同打造的整体解决方案亮相江苏省大院大所对接会、世界智能制造大会以及中国电子信息博览会，均取得重要影响力。

4.6 建立智能制造协同创新机制，实现生态链合作共赢

（1）构建利益共享机制，实现协同创新利益共享

以协同创新为导向的智能制造生态链企业通过协商， 签订战略合作协议，构建保障协同各方成果分配公平的有效机制，以激发各类企业协同创新的积极性，实现利润共享、最优均衡。

（2）构建双向协同机制，强化协同创新力度

通过构建双向协同机制，强化协同创新主体之间协同创新程度，减少合作过程中的交易成本。通过技术交流社区、月度网络例会、年会等形式，建立各方日常信息交流和沟通平台，形成信任机制，降低参与协同创新主体间的机会主义行为，提高合作质量。

（3）构建项目管理机制，保障创新平稳进行

以项目为纽带，实行一个项目、一名负责人牵头、一个团队负责、一套实施方案管理的“四个一”工作机制。牵头制定了项目申报管理办法、成果转化管理办法、重点资金项目管理办法，建立基于管理的项目追踪问效机制，加强项目的督促检查、协同服务、考核验收工作。

（4）构建监督评估机制，保障协同创新质量

利用信息化手段协同创新全流程中产生的数据，建立评估模型，聚焦、细化、深化QCDS（质量、成本、交货、服务）主要绩效指标，加强其TAP（技术、资产/ 资质、流程/ 人力资源）的综合考量，统一评价内容与标准，明确展现协同创新主体存在问题及改进方向，并将评估结果有效用于协同创新主体绩效提升。

（5）构建人才培养机制，持续输送协同创新源泉

智能制造协同创新离不开大量高水平、高技能的人才队伍。通过与东南大学、中国科技大学、南京大学、浙江大学等国内一流高校签订战略合作协议，订单式培养高素质、复合型智能制造人才。

（6）构建风险分担机制，提高协同创新风险抵抗能力

针对不同的风险，制定了不同的风险分担机制。对于技术风险，针对技术创新构建风险防范机制，同时强化各创新主体的风险共担意识；对于市场风险，提前做好市场调研和市场预测，及时做好“政产学研用”之间的信息沟通；对于品牌风险，通过经济手段来实现风险共担，配以法律的手段加以保护。

4.7 营造创新文化氛围，凝聚智能制造协同发展合力

以南京电子技术研究所为主导，积极组织生态链企业技术人员参加央企科技创新创意大赛，培育团队创新文化；组织策划面向一线操作工人的技术应用大赛，培育团队工匠文化；定期召开各类学术交流活动，培育团队的科学文化。开放包容、和谐友好的创新文化氛围以及工匠文化深入人心，智能制造的协同创新能力大幅提升。

4.8 实施成效

以协同创新为导向的智能制造生态链实施后，重点装备交付周期缩短50%，质量问题下降70%，研制成本降低32%，复杂装备的研制效能得到大幅提升；项目实施以来，云制造服务平台年交易额突破35 亿元，生态链企业联合打造的智能制造整体解决方案在航空、航天、船舶、兵器、电子等行业中得到了广泛的应用，有力助推了制造业的转型升级和国民经济的高质量发展。

结束语

在制造企业智能化改造、数字化转型的热潮下，大型复杂装备企业智能制造推进不宜盲目跟风，追求大而全［4］。实施智能制造应围绕企业的中长期发展战略，在标准体系保障和基础平台支撑下，根据自身研发、制造、保障、管理等各业务流程，合理进行以协同创新为导向的智能制造现状评估、需求分析、整体规划与建设实施。随着新一代信息技术与先进制造技术进一步融合应用， 新的智能制造生态链模式还将不断涌现，南京电子技术研究所针对离散型装备制造企业进行的智能制造生态链建设与运行，为行业提供了一个可供示范的解决方案。审核编辑：郭婷