赵敏：CAI 提升制造业信息化

全世界的工业化进程截至目前，86%的研发投入和90%以上的发明专利都掌握在发达国家手里。中国处在国际分工的外围和产业链的下游，中国的工业化进程自1949年到1979年是封闭状态下的自力更生，1980年改革开放到2004年是开放形式下的“市场换技术”，进入新世纪以来，这个格局发生了变化，成为开放格局下的自主创新。

中国的制造业产业、中国的经济大环境处在一个转型、转轨时期。将从劳动密集型向知识密集型发展，从高污染、高能耗向节能环保的方向过渡，从过去低端的产品向高端产品过渡。在转变的过程当中我们需要什么呢？伴随着工业化的进程，一定是信息化发展的一个过程，同时也一定是技术创新的过程。

过去我们有一定的误区，我认为制造业信息化的发展，曾经出现过为了信息化而信息化。我曾经问过一个企业，你们单位应用的软件从50套到100套是不是意味着你们单位有一定能力的提升呢？答案是否定的。我们从国际分工的外围进入核心，从产业链的下游进入上游，我国一直未能掌握核心技术。希望中国的制造业企业能够抓住这个转型的契机，掌握关键的核心技术，从中国制造走向中国设计、中国创造。

市场换技术在过去二十几年被认为是不成功的，甚至是失败的。最典型的行业是汽车行业，目前市场上的全世界品牌已经齐备，但我们真正的核心技术却没有换回来。我们可以把所有的CAD图纸，包括造型文件拷进来，但却仍然无法对产品进行设计、改造、创新，这也就是说，吸收消化再创新已经进入一个不良的阶段，在这种恶性循环下的引进只能是落后引进。道理很简单，我们知其然不知其所以然，我们不知道用什么样的知识、什么样的创新方法设计这个产品。

因此，对我们来说这种教训是非常值得我们认真分析和汲取的。实际上现在国际上，经过考证，这些创新型国家的创新型企业在其资产整合过程，其中以知识产权专利为代表的无形资产约占75%，也就是2/3到3/4属于智力资产，专利从何而来？一定是创新的结果。

大家可以看到，CAD、CAM、CAE、CAPP，包括DFA、DFQ等也许会有不同的组合应用。但所有的制造业信息化应用发展到今天，带来的最重要的收益还是提高了研发的效率，缩短研发周期。在今天制造业信息化发展的过程中，CAD、ERP、电子商务、电子政务都已应用，那么下一步需要解决什么问题呢？我们不妨把眼光汇集到产品的周期来解决这个问题。任何一个产品都有它完整的生命周期，从市场需求调查分析开始，进行概念的构造，到详细的设计、仿真、工艺、批产、组装、库存，再到用户手上使用维护，最后报废，再进行下一轮的设置再循环。

在这个工业化进程中，典型的产品生命周期是客观存在的。但是伴随着工业化的进程，信息化不断加速，有了各种各样的单元技术，二维CAD、三维CAD，这些技术为我们带来了各种各样的效益。在信息集成技术方面，产、供、销、人、财、物，产生的所有数据都能够予以集成。但唯独缺少概念设计、方案设计、产品策划等源设计，这些设计过程中产生的创新就是原始创新。我们希望能够进行研发知识的管理，而不仅仅只是产品知识或图纸知识、文档知识的管理。PDM已经解决了这个问题，但是它并不能囊括全部。在产品生命周期任何一个阶段出现了问题，比如装配、加工、模具，甚至是使用，仍然会出现各种各样的问题，这些问题应该怎样解决呢？因此，这就需要进行改进，最后生成具体的解决方案，再去实施和验证，证明它是行之有效的。

产品创新需要生成概念，在产品生命周期各个阶段，这是制造业信息化真正和工业化融合的最关键的结合点。美国国家科学基金会在1984年组织的调查研究中指出，产品的性能与成本70%是由概念设计阶段决定的。但目前在我国，这个阶段还只能靠我们去推测、想象和反复实验，因为过去十几年中国的制造业都是以图纸为基础的，缺乏有效的方法与知识，尤其是创新的方法，另外还缺乏有效的信息化工具。

精益研发是一种以精益为目标的研发方法，它集成了技术创新、协同仿真以及立体质量设计三大核心技术，实现产品质量跨越式的提升。它的发展从早期的传统式串行研发模式，到现在的基础研发平台，其未来的发展趋势是精益研发平台，创新、仿真和质量设计，提高了高技术的附加值和效率，并将进一步发展到精益创新、精益仿真和精益质量设计。

CAI是将发明问题解决理论、本体论、现代设计方法学、语义处理技术与计算机软件技术融为一体的一门高技术。提供原理级的“定性分析”技术，生成设计概念，对企业产品提供具有突破意义的创新研发方案。CAI也是“精益研发”平台中的重要组成部分。

技术创新是基于知识、方法的融会贯通，把知识变成力量，把无形资产变成有形资产。基于方法是指基于创新的原理和方法，基于产品技术的进化路线，知识的融会贯通，增值利用。基于知识是指在本体关系的组织下，把所有与创新相关的知识汇总到一个大的创新知识库下，并将其进行有序地组织，以TRIZ为核心的创新原理与方法可以找到所有使用者所关心的知识领域，最终组成一个计算机辅助创新平台。输入的是客户的具体问题，输出的是解决问题的方案和方法。

创新知识管理是非常重要的，创新是基于方法、基于知识的。方法是创新方法学，知识是与我们最相关的研发知识。而不是把所有的电子邮件，所有的文档贴到一起的知识大杂烩，那是内容管理，这里强调的是研发知识管理。国务院发展研究中心曾有报道说，企业的研发成果和实践经验是以知识的形式存在于知识库中，企业的积累越丰富，知识库越充实，从而企业的技术创新能力就越强大。CIMdata的数据调查结论表明，目前在企业中每天大约有1/3到1/4的设计、管理工程技术人员不是专心于自己的本职工作，而是开会、讨论、等待或处理各种信息。所以，对知识进行很好的管理和综合的利用，将会对技术创新的提升有极大的促进作用。

具体在知识管理方面，应关注外部知识内部化、内部知识体系化、隐性知识显性化、个体知识组织化和组织知识产品化。在知识的表达方面，以“文字+动画+图”的方式来清晰地表达知识，让读者在短时间内获得最大的信息量。在组织上，建立知识之间的联系（本体关系），让知识全部关联起来，形成知识链和知识网。在应用上，基于知识和方法学，解决实际研发问题，实现技术创新，这就需要CAI工具来帮忙。

在制造业信息化的发展过程中，发展精益研发平台是必由之路。从创新设计到并行设计，再到集成产品开发、协同仿真平台、精益研发平台，平台的基础是质量管理。CAI重在概念设计，同时在产品生命周期各个阶段都起着非常重要的作用。ERP、PDM重在管理，管理那些可以被物化的知识，而像经验、方法、技巧等非物化的知识，则需要CAI来管理。CAI是管理知识的方法，作为产品生命周期的最前端，以创新知识的方式来支持产品创新的工作。以往我们采用信息化推进工作的手段主要是ERP，如果强调设计，我们会注重CAD，而再向前推就是产品生命周期的最早阶段——产品的更新、概念设计，如果不能走到这一步就无所谓原始创新能力和集成创新能力了。

精益研发实现了企业级的协同仿真和研发质量的管理。精益研发技术的实现是通过计算机辅助创新的平台，因此它既解决了CAD缺乏的一面，也解决了知识缺乏管理的问题。总之，基于知识、基于方法的协同仿真、研发质量管理组成了精益研发平台。可以说，CAI对制造业信息化来讲是一种新的提升和发展。

来源：《中国制造业信息化》杂志

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