关于对加快发展智慧军工制造的思考

　　智慧军工制造是新一代信息技术和先进制造技术的有机融合，是实现我国军工产业高质量发展和转型升级的重要支撑。随着人工智能、大数据、云计算、物联网、数字孪生等新一代信息技术在军工科研生产中的广泛应用，智慧军工制造成为军工产业发展的必然趋势。加快发展智慧军工制造，对军工科研生产体系与组织方式进行全方位赋能，促进军工科研生产过程的互联互通、线上线下融合和资源与要素协同。与西方发达国家相比，我国军工智慧制造发展起步较晚、智能化水平低，必须将创新放在军工产业发展的重要位置，着力发展以人工智能和数字经济为代表的技术创新与应用，全面提升军工产业的创新能力和核心竞争力。

　　一、智慧军工制造的内涵与体系架构

　　在移动互联网、大数据、超级计算、物联网、脑科学等新技术与经济社会发展信息化数字化强烈需求的共同驱动下，人工智能加速发展，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征。大数据驱动知识学习、跨媒体协同处理、人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统等领域成为人工智能的发展重点，类脑智能加速发展，芯片化、硬件化、平台化趋势更加明显，相关学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等整体推进，正在引发链式突破，推动各领域、各行业从数字化、网络化向智能化加速跃升。

　　智慧军工制造作为以人工智能为代表的新一代信息技术与先进制造技术融合形成的创新模式，在实现军工产业要素资源数字化的基础上，通过规范化建模、网络化交互、可视化认知、高性能计算和智能化决策支持，实现数字链驱动下的立项论证、规划设计、研制生产、维修维护一体化集成与高效协同，交付智能化的武器装备与优质高效的维修保障服务。智能化时代的显著特征，就是可以利用智能化机器和数据的相关性来解决问题，而不是仅仅依赖因果关系。基于大数据技术的深度学习等人工智能的加速发展，特别是谷歌研制的Alphago的成功，让人们更加深刻地认识到人工智能和大数据技术可以突破人类的认知能力极限。在“人工智能+”的大环境下，智慧城市、智慧行业、智慧家庭都将大量涌现，智能化也将成为军工产业的发展方向。将人工智能、大数据、物联网、数字孪生等新一代信息技术嵌入现有军工科研生产系统中，可以实现对军工科研生产过程的全方位感知和智能化控制，获取更加精准的军工科研生产指示信息，实现武器装备从设计、生产计划、制造执行、维修维护全过程的数字化。智慧军工制造的全面推进，对军工科研生产体系与组织方式进行全方位赋能，以数字化转型整体驱动军工生产方式根本性变革，根本目的是抢占军工产业技术竞争和未来发展的制高点，全面提升军工产业的运行效率、创新能力和国际竞争力。

　　智慧军工制造体系基于以人工智能为代表的新一代信息技术，发展智能化军工制造设备、军工物联网、先进军工制造软件、军工大数据等领域技术，支持军工科研生产的全过程、全要素协同，推动军工产业转型升级。因此，作为连接底层通用技术与上层业务的枢纽，关键技术的发展将对智慧军工制造的全面推进起到关键作用。智慧军工制造体系由智能化军工制造设备、军工物联网、先进军工制造软件、军工大数据四个部分构成。

　　一是智能化军工制造设备。智慧制造是一种人机物协同制造模式，在人工智能、大数据、互联网、物联网、内容/知识网、人际网和先进制造技术等的支持下，将各种制造资源连接在一起形成统一的资源池，根据客户个性化需求和情境感知，在人机物共同决策下作出智能的响应，在产品制造全生命周期过程中为客户提供定制化的、按需使用的、主动的、透明的、可信的产品和服务。智能化军工制造设备是在传统军工制造设备的基础上，融合多信息感知、数字孪生、故障智能诊断、高精度定位导航等技术的新型制造设备，其核心特征是自感应、自适应、自学习和自决策，通过不断自主学习与修正、预测故障，达到武器装备性能和质量的最优化，从根本上解决传统军工制造设备运作效率低下、能耗高、人工操作存在安全隐患等问题。近年来，世界强国高度重视发展先进军工制造设备的前沿技术，积极调整军工产业结构和技术结构，加大了对先进军工制造设备的扶持力度，加快推动军工制造设备向数字化、网络化和智能化发展。

　　二是军工物联网。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。简而言之，物联网就是物物相连的互联网。军工物联网作为物联网技术在军工科研生产领域的拓展，通过各类传感器感知军工科研生产的要素状态信息，依托统一定义的数据接口和中间件构建数据通道。军工物联网将从根本上颠覆军工科研生产的现场管理模式，支持实现对“人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素”的全要素、全过程监控。在军工物联网的支持下，军工科研生产的现场将具备三个特征，即万物互联，以5G移动通信网络、智能物联等多重组合为基础，实现生产要素之间的互联互通；信息高效整合，以信息及时感知和高速传输为基础，将各种生产要素信息集成，构建智慧车间、无人生产线；通过统一平台实现信息共享，提升跨部门、跨行业、跨区域的多层级共享能力。军工物联网能够提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持等管理和服务功能，实现对军工科研生产的高效、节能、安全的“管、控、营”一体化。

　　三是先进军工制造软件。随着计算机技术的迅猛发展及其在各个行业的全面普及，军工制造领域逐渐形成了面向全产业链一体化的先进制造软件体系，包括设计建模、制造分析、项目管理等各种类型，它作为先进制造技术和专业知识的程序化封装，贯穿应用于军工科研生产的全过程。不同类型的先进制造软件相互兼容、协同，支持军工科研生产全寿命周期业务的自动化和决策的科学化。专家系统技术可以用于军品设计、工艺过程设计、生产调度、故障诊断等，也可以将神经网络和模糊控制技术等先进算法应用于产品工艺、生产调度等，实现武器装备科研生产的全过程智能化。先进制造软件源于军工科研生产的实际需求，通过将军工科研生产实践中获得的专业知识转化为相应的模型和算法，并将模型和算法软件化，从而精确、快速地支持各类复杂的军工科研生产任务。

　　四是军工制造大数据。军工制造大数据是军工科研生产的全寿命周期各阶段、各层级所产生的各类数据以及相关技术与应用的总称。智慧军工制造是以数据作为开始，将人工智能、物联网和大数据技术的应用贯穿其中，并且是以数据为终点的一个循环上升过程。运用人工智能这一“大脑”，可以从各类传感器中快速接收和处理大量数据，其快速反应和做出决定的速度比人类要快出数百倍。军工制造大数据具有体量大、种类多、速度快等特征，推动军工科研生产的项目决策从经验驱动向数据驱动转变，从而提升军工企业的竞争力和军工产业的治理效率。军工制造大数据的价值产生于分析过程，即根据不同任务从海量数据中选择全部或部分数据进行分析，挖掘决策支持信息。军工制造大数据分析除了采用传统的统计分析工具以外，也需要人工智能的有力支持。其中，深度学习作为人工智能的重点发展方向，具有无需多余前提假设、能根据输入数据而自优化等显著优势，利用海量数据提供的训练样本，将在军工科研生产中得到广泛使用。构建数据和机理混合驱动的数据分析模型，有助于从军工制造大数据中提练具有实际物理意义的特征，大幅提升计算实时性和模型适应性。当前西方发达国家将大数据视为重要的战略资源，针对大数据技术与产业应用结合，提出了一系列战略规划，军工制造大数据进入快速发展的阶段。

　　以人工智能为代表的新一代信息技术与先进制造技术的深度融合，正引发军工产业制造模式、制造流程、制造手段、生态系统等方面的重大变革。智慧军工制造的本质是新一代信息技术在军工科研生产中得到充分运用，把感应器、人工智能、大数据等技术嵌入和装备到军工科研生产的各种物体中，并且互联互通，形成军工物联网，然后通过超级计算机、云计算、大数据技术将军工物联网整合起来，把感知系统、机器设备和军工科研生产人员联接成一个巨大的网络，实现时空一致、连续精确的态势感知、信息共享和智能决策，以更加精细和动态的方式管理军工科研生产全过程，推进军工制造各要素向最大限度的“自主适应、自主行动”方向发展，达到军工制造“智慧”状态。更进一步说，智慧军工制造就是以大数据处理技术为基础，利用软件系统把人和设备更好地结合起来，不断提升军工科研生产的智能化水平，让人与设备能够发挥各自的优势，达到系统最佳的状态。以人工智能、物联网、大数据等新一代信息技术为基础的智慧军工制造，在效率、成本等方面将具有极大的优势，将从根本上改变目前军工企业发展的业务模式。

　　二、当前发展智慧军工制造面临的主要问题

　　经过多年的发展和积淀，我国在智慧军工制造领域取得了长足进步，形成了一系列成果，但是，面对军工产业转型升级的迫切需求和西方发达国家军工智慧制造迅猛发展的态势，我国智慧军工制造的发展仍然面临诸多问题。例如，我国军工产业已形成对国外相关产品的使用习惯，产生了数据依存，相关产品替换难度较大；军工智慧制造的标准体系不健全，相关研发缺少基础数据标准；核心技术薄弱，较多依赖国外技术基础上的二次开发；缺乏完善的智慧军工制造应用生态，难以形成面向军工科研生产全生命周期的智能化集成应用。具体来说，当前发展智慧军工制造存在以下几个方面的问题：

　　一是智能化制造设备面临诸多的技术瓶颈。这些年来，我国在制造设备智能化技术的研发应用上虽然取得了一定突破，但在打造智能化制造设备所必要的元器件以及可编程逻辑控制器、电子控制单元、控制器局域网络等技术上仍远远落后于国际先进水平，还存在诸多卡脖子的领域。我国军工制造设备整体呈现出“大而不强、多而不精”的状况，自主化、智能化水平还比较低。

　　二是与国外相比军工物联网的技术水平仍有较大差距。美、日、德等西方发达国家的传感器品类已经超过2万种，占据了全球超过70%的传感器市场，且随着微机电系统工艺的发展呈现出更加明显的增长态势。近年来，我国制定了加快发展物联网的规划和专项计划，加大资金支持和政策扶持力度，物联网的市场规模呈现加速扩张的趋势。但是，目前我国90%的中高端传感器依赖进口，现场柔性组网、数字孪生模型迭代等前沿技术均亟待发展，缺乏具有自主知识产权的技术与产品，军工物联网总体上还处于初步发展阶段。

　　三是先进军工制造软件非常薄弱。我国目前的先进制造软件存在整体实力弱、核心技术缺失等突出问题，总体上呈现出“管理软件强、技术软件弱；低端软件多、高端软件少”的特点。在军工科研生产过程中，大多数科研人员仍然使用国外的设计建模软件，国产设计软件很难在短时间内形成竞争优势；一半以上的主流设计分析软件来自国外，国产软件在分析计算能力、复杂模型处理能力方面还有很大的差距，国产化进程任重道远。

　　四是军工大数据应用处于初步发展阶段。近年来，我国先后发布了《促进大数据发展行动纲要》等一系列战略规划，大数据领域呈现出加速发展的态势，但从总体上看，目前军工制造大数据的发展和应用仍处于初级阶段，仅初步应用于原材料采购管理、成本管理、制造设备管理等方面，在应用深度和广度上明显不足；军工制造大数据的应用流程未能打通，数字采集未能实现信息化和自动化，大数据存储和分析也缺少相应的标准化流程，主流的大数据存储与处理产品大多数是国外产品，缺乏自主知识产权的技术与产品。

　　新一代信息技术在军工科研生产中的广泛应用，很大程度上依赖于基础研究的成果、能力和水平。在当代技术创新的成果中，绝大多数都是源于基础研究，许多关键技术的重大突破都与基础研究直接相关。与西方发达国家相比，我国在基础研究水平和投入上都有很大的差距，在人工智能、大数据、云计算、物联网等领域的基础研究方面起步较晚、投入不足，导致自主创新能力明显不足，一些关键技术领域难以取得重大突破，存在诸多卡脖子的领域，这在一定程度上制约了智慧军工制造的发展进程。

　　三、加快智慧军工制造发展的对策

　　发展智慧军工制造是一项系统性、战略性、长期性的任务，关键领域技术受政策环境、市场环境、研发部署等诸多因素的影响，涉及多个行业、多个主体，必须坚持推进自主化发展，对军工产业供应链不同环节、生产体系与组织方式等进行全方位赋能。

　　（一）完善智慧军工制造体系

　　加快发展智慧军工制造，必须遵循“典型引路、梯度推进”原则，通过补短板、显特色、促升级、强优势，研发智慧军工制造的关键领域技术，完善智慧军工制造体系。

　　一是提升军工制造设备的智能化水平。加快推进新一代信息技术在军工制造设备中的应用，建立智能化制造设备标准体系，打破核心零部件技术和原材料的壁垒，提高智能化军工制造设备的适用性和可靠性。

　　二是加快发展军工物联网。将军工物联网纳入工业互联网建设范围，面向不同的应用场景，确立军工物联网技术应用标准和规范化技术指导；突破全要素感知柔性自适应组网、多模态异构数据智能融合等技术，开展基于军工物联网的智慧车间示范。

　　三是弥补先进制造软件的短板。大力支持军工先进制造软件技术研发和产品化，集中攻关“卡脖子”痛点，提升三维图形引擎的自主可控水平；面向军工科研生产的实际需求，加强国产制造软件的创新应用，逐步实现先进制造软件的国产替代；加快制定先进制造软件的标准体系，形成全产业链一体化软件生态。

　　四是完善军工制造大数据。创新数据采集、储存和挖掘等关键共性技术，满足军工智慧制造实际应用需求；建立军工制造大数据政策法规、管理评估、企业制度等管理体系，实现军工制造大数据的有效管理与利用；建立完整的军工制造大数据产业体系，增强大数据应用和服务能力，带动关联产业发展和催生建造服务新业态；推进军工产业领域大数据的开放共享进程，打通信息横向共享渠道，推进信息资源的共享和业务协同，整合强化军工产业信息网络体系，实时获取、交换和使用数字化信息，积极推进军工制造的智能化运作。

　　完善智慧军工制造体系，必须大胆创新、多行多试，不断探索优化智慧军工制造的需求定义、项目立项、资源配置、组织管理、评估评价等组织方式，采取路线图方法、工程化思路，建立以路线图为核心的规划机制，从发展思路、需求分析、建设路径和配套措施等不同方面进行程式化的分析和规划、工程化的总体设计和验证评估，在技术手段运用、信息系统建设、管理机制创新上不断探索和研究，既要加强集中统管力度，强化顶层设计，又要分步实施、分而有为，充分调动各参与主体的积极性，稳步推进智慧军工制造创新发展。

　　（二）筑牢智慧军工制造的技术与产业基础

　　一是加强智慧军工制造的技术研发应用。集中力量发展人工智能、大数据、云计算、区块链等新一代信息技术，力争使军工科研生产的信息获取、处理和控制能力等方面都有较大幅度的提升。依托国家技术创新体系和社会化协作配套，聚焦基础理论和关键技术前瞻布局，包括研究大数据智能、跨媒体感知计算、混合增强智能、群体智能、自主协同控制与决策等理论，研究知识计算引擎与知识服务技术、群体智能关键技术、自主无人控制、数字孪生等在军工科研生产中的应用，协同推进新一代信息技术、关键核心技术突破和产品研发应用。加快脑科学与类脑计算、量子信息与量子计算、智能制造与机器人等领域的研究，为智慧军工制造的重大技术突破提供有力支撑。把提高系统集成能力作为推进自主创新的关键环节，吸收和集成多方面的知识、技术、人才和产品，实现智慧军工制造的自主创新和核心技术的重大突破。

　　二是加快建设一批智慧军工制造产业创新基地。建设人工智能技术与先进制造产业深度融合的产业创新基地，以军工科研生产的实际需求为牵引，围绕人工智能产业链和创新链，打造“基础研究—技术创新—产业化”链条的科技产业协同发展机制。构建国家、行业、企业的军工制造产业创新基地，集聚高端要素、高端企业和高端人才，引领和示范智慧军工制造产业的科技创新。充分发挥科研机构技术创新的辐射和带动作用，实现军工制造产业关键核心技术的突破和转化应用，促进军工制造产业创新的集聚发展。建设一批具有世界先进水平的国防科研重点实验室和实验基地，形成体系合理、功能完备、技术先进、军民兼容的人工智能技术基础条件和创新平台，促进智慧军工制造关键技术的研发、项目孵化和成果转化。

　　三是拓宽智慧军工制造产业创新的支持渠道。鼓励各级政府加大财政扶持力度，建立稳定支持和竞争性支持相结合的资金投入机制，着力支持智慧军工制造的关键技术研发与成果产业化。建立以政府扶持为引导、企业投入为主体、多元社会资金参与的创新投入机制，提升资源配置效率，推动孵化新技术、新产品。逐步扩大风险投资、金融机构的科技贷款和创业扶持基金，发挥军民融合产业投资基金的导向作用，通过发行股票、债券、基金以及设立专项资金等途径，引导和鼓励多渠道增加对智慧军工制造领域的投入。

　　四是建立智慧军工制造的标准体系和技术评估机制。重点围绕军工制造大数据在军工科研生产全寿命周期的应用，研究制定相关标准及技术框架，同时积极采用适用的民用标准用于武器装备研制生产，扩大国标在武器装备研制生产中的应用范围，尽可能做到军民通用，逐步将国标变为武器装备研制生产的主体标准，推进智慧军工制造标准体系的军民一体化。依托第三方检测认证资源，对智慧军工制造的关键技术发展与应用水平进行评估，开展国内外发展水平的比较分析，对不足之处进行科学指引和及时调整，打破智慧军工制造的技术壁垒，对卡脖子的领域加大扶持力度。

　　五是构建军民科技协同创新体系。建立健全科技资源共享、军民互动合作的协调机制，采用新的组织形式与管理方法，利用军工企业的技术、人才与设备优势，联合地方科研机构、企业集团和高等院校等共同组建人工智能技术研发中心，积极开展智慧军工制造关键技术的双边或多边技术协作；选择技术含量高、投资规模适度、有可能形成新兴产业和新的经济增长点的技术项目，通过各种形式引进资金、技术和人才，以项目为纽带组建一大批军民融合的智慧军工制造创新企业。

　　（三）提升军工企业的自主创新能力

　　鼓励、支持军工企业参与智慧军工制造的研发项目，引导军工企业开展智慧军工制造的基础性研究和前沿性创新研发应用，在创新决策、研发投入、科研组织和成果转化等方面，进一步强化军工企业的主导作用，使军工企业真正成为智慧军工制造研发投入的主体、技术创新活动的主体和创新成果应用的主体，不断提升自主创新能力。以军工科研生产的需求为牵引积极布局，围绕数字设计、军工物联网、智能制造设备、智慧车间、无人生产线、军工制造大数据平台等领域，坚持以应用为导向开展技术研发，着力解决军工科研生产过程中的痛点和难点问题，加大智慧军工制造研发和应用投入，不断提升军工科研生产的智能化水平。积极开展军工产业链协同合作，建立智慧军工制造的合作生态，通过深度合作形成资源互补、价值共创局面，搭建面向军工科研生产全寿命周期的整体解决方案和协作流程，以武器装备设计、试验、制造和管理信息化为重点，推进军工企业的数字化、集成化、网络化建设和军工科研生产模式变革。按照“规模精干、机制扁平、结构科学、编组合理”的原则，以集约、灵敏、高效为目标，着力推进与智慧军工制造相适应的组织机构、职责任务、制度机制等各方面的调整改革，形成扁平化、网络化、精细化的军工产业管理体制和运行机制，使之与智慧军工制造模式相配套。将智慧理念贯穿于武器装备设计、研制生产、维护管理等各个环节，开放、流转并运用好军工制造大数据，对现有的军工科研生产体系进行重组重构，形成智慧军工制造整体推进、融合发展的良好局面。

　　（四）构建智慧军工制造的产学研体系

　　加快发展智慧军工制造，必须充分发挥军工企业、高等院校和科研院所的各自优势，构建一体化的产学研体系，建立常态化沟通协调与合作机制，加强智慧军工制造的条件建设，形成整体合力。充分发挥高等院校的办学特长和学科优势，探索符合智慧军工制造创新发展的校企协同育人模式。通过高等院校科研基地建设、院企联合培养计划、新兴学科专业培育等措施，培养一大批精通新一代信息技术和先进制造技术的复合型人才。发挥高等院校和科研院所在基础研究方面的优势，支持科研人员开展智慧军工制造的原创性研究，注重科研成果的创新性、系列性、系统性和完整性，聚焦智能制造设备、军工物联网、先进制造软件、军工大数据等底层技术，逐步实现关键技术的重大突破，从根本上解决卡脖子的问题，同时加快技术成果的产业化进程，不断提升军工科研生产的智能化水平。