清華軟件助力中國制造轉(zhuǎn)型升級
軟件學(xué)院王建民教授等完成的“復(fù)雜裝備跨生命周期數(shù)據(jù)管理平臺關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目
獲2014年度國家科技進(jìn)步獎二等獎
記者 曲田
王建民教授與學(xué)生在一起。
項(xiàng)目名稱：復(fù)雜裝備跨生命周期數(shù)據(jù)管理平臺關(guān)鍵技術(shù)
項(xiàng)目完成人：王建民、孫家廣、周翔、張力、劉英博、聞立杰、王朝坤、莫欣農(nóng)、劉永紅、張鈺旻
項(xiàng)目介紹：本項(xiàng)目屬于計(jì)算機(jī)軟件、自動控制和裝備制造交叉學(xué)科領(lǐng)域。十余年來，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國家863計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等課題支持下，突破了跨階段/跨主體的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成和使用控制、多主體/多維度協(xié)同業(yè)務(wù)過程知識表示與挖掘、大規(guī)模工況數(shù)據(jù)采集與低成本處理等關(guān)鍵技術(shù)難題，自主研制了跨設(shè)計(jì)制造與服務(wù)保障生命周期的復(fù)雜裝備數(shù)據(jù)管理平臺，獲得核心發(fā)明專利16項(xiàng)，取得軟件著作權(quán)20項(xiàng)。在發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械、軌道裝備等行業(yè)的180余家規(guī)模化企業(yè)中得到應(yīng)用，解決了一批重大工程難題，打破了國外PLM廠商對我國的價(jià)格壟斷和技術(shù)封鎖。
在國際制造業(yè)領(lǐng)域，羅爾斯—羅伊斯公司是全球最大的航空發(fā)動機(jī)制造商，它通過航空發(fā)動機(jī)的出租服務(wù)替代直接出售這一運(yùn)營模式的轉(zhuǎn)變，使得所獲利潤大幅上升。在全球制造業(yè)服務(wù)化轉(zhuǎn)型浪潮中，羅爾斯—羅伊斯公司并不是個(gè)例。目前，面向以工業(yè)4.0為代表的新工業(yè)革命，國際制造業(yè)巨頭都在加速推進(jìn)制造服務(wù)化轉(zhuǎn)型，它們向世界宣告，制造業(yè)服務(wù)化時(shí)代已經(jīng)到來。
面對咄咄逼人的國際競爭者，中國制造業(yè)迎來新的挑戰(zhàn)。“中國是制造業(yè)大國，但我們在向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)化的這條路上走得異常艱辛，其中一個(gè)大的瓶頸就是發(fā)達(dá)國家通過新型技術(shù)營造的商業(yè)模式給我們帶來了新的封鎖和障礙。因而，突破面向服務(wù)型制造的信息化技術(shù)，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)便成為當(dāng)務(wù)之急。”清華大學(xué)軟件學(xué)院教授王建民說。
在人民大會堂舉行的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，王建民和他的團(tuán)隊(duì)?wèi){借“復(fù)雜裝備跨生命周期數(shù)據(jù)管理平臺關(guān)鍵技術(shù)”這一項(xiàng)目獲2014年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。該項(xiàng)目是跨“設(shè)計(jì)制造”與“服務(wù)保障”兩個(gè)生命周期的一體化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，是支持“制造”與“服務(wù)”高效協(xié)同的平臺，為我國實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)服務(wù)轉(zhuǎn)型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對我國實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略具有重大現(xiàn)實(shí)意義。
歷經(jīng)二十載的探索之路
“別國有的，我們也要有！”這樣樸實(shí)的科技報(bào)國理想一直激勵著王建民及其團(tuán)隊(duì)在研發(fā)自主產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)的探索之路上不斷前行。
王建民1995年從清華計(jì)算機(jī)系畢業(yè)后留校任教，讀書期間跟隨導(dǎo)師、著名計(jì)算機(jī)軟件專家孫家廣院士做計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，為企業(yè)構(gòu)建產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的工具和平臺。隨后圍繞企業(yè)信息化、數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域開展研究，后來順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展與變化，他將目標(biāo)層層推進(jìn)，直至將研究目標(biāo)鎖定在整個(gè)系統(tǒng)中最核心的技術(shù)——跨生命周期數(shù)據(jù)管理，直到該項(xiàng)目完成，這條路走了20年。
“1995年我們開始做產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，起步相當(dāng)艱難。”王建民回憶起最初研究的情形時(shí)說。由于當(dāng)時(shí)企業(yè)信息化和網(wǎng)絡(luò)化水平有限，王建民團(tuán)隊(duì)每到一個(gè)企業(yè)里，幾乎都從掐網(wǎng)線頭做起，連接機(jī)器、組裝服務(wù)器、調(diào)試數(shù)據(jù)庫、調(diào)研設(shè)計(jì)用戶需求、開發(fā)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件、再做用戶界面的改進(jìn)。到2001年，他們發(fā)現(xiàn)僅做產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理不能滿足企業(yè)的需求，于是便轉(zhuǎn)為做自主的包括工藝數(shù)據(jù)的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理平臺。2007年他們又針對在服役階段我國產(chǎn)品服務(wù)數(shù)據(jù)集成管理幾乎是空白的現(xiàn)狀，率先開發(fā)了產(chǎn)品裝備服務(wù)保障階段的數(shù)據(jù)管理方法和平臺。2010年他們又將設(shè)計(jì)制造和服務(wù)保障平臺綜合貫通，最終形成了真正規(guī)模化推廣的科研成果。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在20年里突破了跨設(shè)計(jì)、制造、使用、保障等階段，跨制造商、用戶、專業(yè)維修等主體的產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成和使用控制，多主體、多維度協(xié)同業(yè)務(wù)過程知識表示與挖掘，大規(guī)模工況數(shù)據(jù)采集與低成本處理等關(guān)鍵技術(shù)難題，自主研制了跨“設(shè)計(jì)制造”與“服務(wù)保障”生命周期的復(fù)雜裝備數(shù)據(jù)管理平臺，打破了國外廠商對我國的價(jià)格壟斷和技術(shù)封鎖，并取得了一系列創(chuàng)新性的研究成果。
實(shí)踐是創(chuàng)造財(cái)富的源泉
由于項(xiàng)目和企業(yè)緊密相聯(lián)，為了讓科研成果在工業(yè)領(lǐng)域?qū)崒?shí)在在地發(fā)揮作用，王建民團(tuán)隊(duì)將大部分時(shí)間花在了企業(yè)實(shí)踐中，四處奔波可以說是他們數(shù)年來工作生活的真實(shí)寫照。為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，坐硬臥出差是家常便飯，買不到坐票就站完全程也時(shí)有發(fā)生。
除了條件艱苦，工程現(xiàn)場有時(shí)也危機(jī)四伏。2008年5月12日汶川發(fā)生大地震，東汽集團(tuán)位于漢旺地震區(qū)的大量廠房被毀，團(tuán)隊(duì)中3名成員與東汽員工共同經(jīng)歷災(zāi)難發(fā)生的全過程，所幸未受傷害。事后他們迅速參與到震后信息化重建工作中，保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)及時(shí)恢復(fù)到原來的狀態(tài)。
資料匱乏是項(xiàng)目組成員在早期研究過程中遇到的另一難題。回憶起當(dāng)年騎自行車跑遍北京城、參加各種學(xué)術(shù)會議搜羅資料的情景，王建民難掩興奮，對于他和團(tuán)隊(duì)來說這是一個(gè)創(chuàng)造樂趣的過程。孫家廣院士也通過個(gè)人關(guān)系請國外學(xué)術(shù)界朋友郵寄材料到國內(nèi)，在快遞還未興起的年代，一等便是幾個(gè)月。而就在這樣的不斷摸索、學(xué)習(xí)、實(shí)踐中，一項(xiàng)項(xiàng)自主創(chuàng)新成果得以孕育而生。
目前，項(xiàng)目成果在東汽“5.12 汶川大地震”災(zāi)后業(yè)務(wù)恢復(fù)與重建、三一集團(tuán)千億級工況數(shù)據(jù)分析、世界最大功率重載機(jī)車研制等一批重大工程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，在發(fā)電設(shè)備、工程機(jī)械、軌道裝備等行業(yè)的百余家企業(yè)成功應(yīng)用，顯著降低了我國大型裝備企業(yè)信息化成本，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會效益。更重要的是，該項(xiàng)目通過把設(shè)計(jì)制造和服務(wù)保障階段的連通，將其轉(zhuǎn)化為融合一體的管理模式，打通了數(shù)據(jù)孤島，讓包括三一重工在內(nèi)的我國大型裝備企業(yè)也能夠完成如同羅爾斯—羅伊斯公司般從設(shè)計(jì)制造到服務(wù)保障的全生命周期用戶服務(wù)，滿足了我國對制造業(yè)向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)型升級的迫切需求。
團(tuán)隊(duì)合作助力成功
王建民團(tuán)隊(duì)成員包括40后到80后老中青三代。在討論項(xiàng)目時(shí)，他們打破長幼輩分之別，為追求一個(gè)共同的理想常常爭論得面紅耳赤、廢寢忘食，成員間彼此注重知識結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，協(xié)同合作，從方案制定、檢查文檔到走查代碼、測試系統(tǒng)，兢兢業(yè)業(yè)、求真務(wù)實(shí)，最終完成了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造階段數(shù)據(jù)管理到服務(wù)保障階段的數(shù)據(jù)管理，再到跨生命周期的數(shù)據(jù)管理這樣一個(gè)從無到有、從弱到強(qiáng)、從單一到融合的研發(fā)過程，實(shí)現(xiàn)了科研成果的三連跳。
在談到幾十年科研工作心得時(shí)，王建民說他相信勤奮和堅(jiān)持的力量。“科學(xué)研究是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，沒有一蹴而就的。如果我們當(dāng)年淺嘗輒止，做了設(shè)計(jì)制造就改行易幟，一味追求時(shí)髦，我想就不會有今天的成果。所以說做科研要耐得住寂寞，要勇于探索，關(guān)鍵核心往往在深入的地方。”
最好的學(xué)習(xí)也來自于和對手的交鋒，被擊中的那一刻產(chǎn)生的火花。“90年代中國制造業(yè)的發(fā)展還剛剛起步，工業(yè)軟件大部分被國外壟斷。國外企業(yè)或者進(jìn)行技術(shù)封鎖，或者攫取超額利潤，提升了我國制造業(yè)信息化成本，遲滯了我國制造業(yè)向高端發(fā)展的步伐。也就是從那時(shí)起，我和同事們開始勵志于開發(fā)自主的產(chǎn)品生命周期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。”王建民回憶說。20年來，這位在工業(yè)化和信息化融合戰(zhàn)場里的“老兵”，帶領(lǐng)著他的團(tuán)隊(duì)，為“中國制造”走向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)型升級之路，烙下濃重一筆。
轉(zhuǎn)自《新清華》2015-09-25
