企業基于數字可視化的生產與研發探究

□姜 妍

企業基于數字可視化的生產與研發，即以數字化技術建立一個涵蓋價值鏈各環節到供應商的無縫互聯數字化企業平臺進行生產與研發。如今，企業生成并存儲的數字不計其數，但只是有效利用了其中很有限的部分數據，即價值鏈中的一少部分，并且數據的使用領域與生成領域重合。但互聯網的存在意義應當更為寬泛，信息網絡理應為大家提供一切所需要的信息。因此，這些數據可以在數字化企業使用完畢之后，繼續發揮它們的價值，有用的信息可以繼續傳遞給其他企業甚至是他們的客戶。單一企業不能夠提供實現數字化企業的所有功能，但互聯網可以通過制造商的單位系統提供全部功能，所有部件能夠基于一種公共的標準來實現最佳組合和集成，達成一個最優解決方案。

一、企業生產與產品研發的數字可視化實現的意義

(一)全球化及環保需要企業數字化。工業企業在過去的幾十年中飛速發展，現代化的企業已實現了與國際接軌，而不僅僅局限于在有限空間內進行開發、生產、維護和存儲備件的陳舊模式。一個集團將其產品推向市場，必然有來自全球的相當多供應商與合作伙伴的參與。即使是規模較小的企業，也能夠得到全球生產商與服務商的供貨。此種情況下，來自全球的每一個參與者，會涉及越來越多各自國家的法律法規，這些法規要求保證產品或生產方式以環境保護為出發點，不對環境造成破壞。相關的法律法規數量龐大，因此企業需要應用一種軟件技術將所有法律信息整合到一起。用戶及法律要求企業隨時掌握相關法規對產品的要求，并驗證產品是否符合其質量要求及使用范圍，只有使用數字化軟件工具才能達到這一目的。

基于數字可視化的信息基礎設施和協作數據平臺可以實時接收變化信息，并隨時調整其程序和流程。企業的數據處理技術已經有了極大的進步，數據生成后，不僅可以滿足單一的目的，而且還可以滿足其他可能。此外，現有混亂的“信息孤島”可以鏈接為一個結構嚴謹的數據來源，在這一系統內有權限的人員都可讀取此數據源。

(二)企業可持續發展需要數字化?？萍紡膩聿皇且货矶偷?，今日的互聯網技術也不是一天發展而成。因此，一個可以實現數字化企業的技術平臺是由許許多多的企業、制造商和用戶一步步的持續努力打造出來的。

信息技術基礎設施供應商、各種軟件制造商必須緊跟時代的發展使自已的產品適應各項應用。從只能加工特定數據或完成單一任務的單芯片系統，逐步向集成方向發展。也就是說，可以使應用程序盡可能基于通用數據庫，同時系統結果還能以約定形式適用于其他所有應用程序。創建這樣一種數據技術基礎設施必須經過長期的設計、實現、磨合、更新的過程。產品的研發、生產過程需要逐次升級換代，在此過程中關鍵數據應當隨時變更和保留，尤其在大型項目和合作工程當中這一性質更為重要。人們除了斟酌數據格式、端口以外，還應規劃通用的數據管理。因此，必須創建統一的數據模型在關鍵領域應用。

用戶在現有的企業技術平臺環境中生成模型與數據，這些模型與數據可以實現對產品、設備等的描述，但為了再次提升生產力，就必須對數據和模型進行重新設計。新的信息環境要以數字化企業模式為基準重新規劃，以便未來可以滿足“智能聯網”開發和生產需求。更為復雜的生產系統應運而生，未來功能模型為代表的邏輯數據庫將取代當今的立體應用機械產品和明確分級的數據庫管理。系統呈現的仿真過程將取代耗費大量人力、物力的“物理原型”，仿真技術將持續推動未來的工業生產。

二、企業基于數字可視化生產與研發過程中存在的問題

(一)投資結構的均衡性。許多企業在進行早期投入時都力圖縮減支出，但正是這些投資，很有可能在日后發展成新的科技。雖然很多企業有固定的新科技投資資金，但總是非常謹慎的動用此類資金。大多數情況下，企業不會將安裝功能投資隨意縮小，企業為確保投資在高生產力情況下進行，往往會配備性能較好的設備。但此時，企業對投資期望值過高，從而導致了初始投資很難達到預期，使得后續投資被無限期推遲。因此，只有在初始投資時使用恰好滿足應用需求的標準配置，才不會為基礎設施成本不均衡發展造成壓力，從而促進下一步的增量投資，以得到足夠的投資回報率。

(二)員工參與的積極性。在已有系統正常運行狀態下引入新的系統，對于參與新系統改造的員工來講，他們在本已經繁重的工作之外還要額外兼顧完成改造或研發的任務。因此，當這些員工未能積極盡力時，則會直接導致新系統運行出現問題。

(三)軟件功能適用與未來升級的協調性。在新的網絡信息技術服務中，由于經濟原因，很多軟件在很大程度上都必須具備“即裝即用”的特點。正因如此，客戶定制化功能需要維持在一個最低的程度。未來的軟件升級模式將采取全球化統一升級，如果增加定制化功能，則無法完成統一升級。

三、企業實現數字可視化的生產與研發問題解決方案

(一)達到數據一致性，建立標準化和開放式移動系統。未來數字化企業中的軟件和信息系統需要適應市場的變化，網絡平臺對工作流程和軟件產品統一協調。為對此類系統進行統一的升級，需盡量避免個性化的特殊配置和昂貴的升級程序。雖然指向性明確的特殊定制系統無法滿足統一的升級要求，但為了滿足客戶的個性化需求，可以在統一標準上進行研發調節，還可以在數據的提供、軟件標準組件及工具的互動機制中進行改進。只有當所有參與者明確怎樣接發單一系統數據時，才能建立起一個統一的集成式平臺。不同企業可以從這個平臺安裝下載標準程序，進而發出指令完成任務。

獨立開放的程序構成數字化企業平臺系統。未來沒有固定的系統源，從外部輸入的系統數據在整個數據鏈條中整合使用。隨著網絡系統的迅速發展，數據的安全問題越來越引起人們重視。在工業的標準生產領域中，標準化軟件大量應用，一旦數據進入系統整合則帶來影響。我們要對數據輸入、輸出端進行控制，應防止竊取信息和未授權使用系統，以保證系統中企業的安全。用戶在使用操作系統過程中還需提高安全防范意識，保護自身及系統數據的安全完整。當未來企業將它們的數據與產品型號輸送到移動終端時，標準開放的移動系統將集成實現企業的目標。

(二)整合產品生命周期管理系統PLM、制造執行系統MES、供應鏈管理系統SCM、資源規劃系統ERP。產品生命周期管理(PLM)系統可以接納對各類產品的研發，這一系統由若干子系統數據庫構成，分類存儲系統數據。各個子系統分別規劃、操控與運作生產過程的數據管理采集。制造執行系統(MES)和企業資源規劃系統(ERP)構成企業不同發展階段的子系統。要依據數據的來源與用途不同將其以相應的數據格式輸入對應數據庫，數據的傳輸過程需要數據庫間的密切配合與協調。供應鏈管理系統工具(SCM)可以對產品研發和制造的整條供應鏈條進行控制指揮。生產準備系統和工業工程系統支持生產流程和制造設備的設計與研發，并逐漸實現“數字化工廠”。企業資源規劃(ERP)系統負責完成采購、訂單處理及物流運輸等管理職能。

整合各個企業的關鍵系統，達到整個企業價值鏈的完整和無縫對接，可以大幅提高工業企業的生產力，促進經濟效益增長。

(三)拆除各工程學科之間的“壁壘”?，F有工業價值鏈中的各類實際生產將被未來的產品與過程仿真取代，這不僅有利于生產力的提高，還可保證未來產品與生產的可持續性。各種機械、液壓、電子及軟件組件之間復雜的相互協同可通過系統工程，實現數字化仿真和檢測。這一龐大系統工程的組件多、協調性強，涉及各個學科的知識與實踐，參與者將其勞動成果在公共的數據資源庫中統一保存，可供項目的數百名工程技術人員共同使用，并維護數據庫的實時更新。

系統項目中參與的工程師與組織部門之間的專業、語言和教育背景不同，使其在一項任務中實現良好的溝通協調較為困難。高等院校應注意跨學科的研究與教學，加強培養跨學科的復合型人才。所有類型的數據，特別是只能用數字化表現出來的數據類型，都必須保證無需復雜轉化過程即可被相關參與者實時使用。只有拆除阻擋在各學科之間的“壁壘”，才能促進數字化企業向前發展。