清华软件助力中国制造转型升级

软件学院王建民教授等完成的“复杂装备跨生命周期数据管理平台关键技术”项目

获2014年度国家科技进步奖二等奖

记者 曲田

王建民教授与学生在一起。

  项目名称:复杂装备跨生命周期数据管理平台关键技术

  项目完成人:王建民、孙家广、周翔、张力、刘英博、闻立杰、王朝坤、莫欣农、刘永红、张钰旻

项目介绍:本项目属于计算机软件、自动控制和装备制造交叉学科领域。十余年来,项目团队在国家863计划和国家自然科学基金等课题支持下,突破了跨阶段/跨主体的产品数据集成和使用控制、多主体/多维度协同业务过程知识表示与挖掘、大规模工况数据采集与低成本处理等关键技术难题,自主研制了跨设计制造与服务保障生命周期的复杂装备数据管理平台,获得核心发明专利16项,取得软件著作权20项。在发电设备、工程机械、轨道装备等行业的180余家规模化企业中得到应用,解决了一批重大工程难题,打破了国外PLM厂商对我国的价格垄断和技术封锁。

  在国际制造业领域,罗尔斯—罗伊斯公司是全球最大的航空发动机制造商,它通过航空发动机的出租服务替代直接出售这一运营模式的转变,使得所获利润大幅上升。在全球制造业服务化转型浪潮中,罗尔斯—罗伊斯公司并不是个例。目前,面向以工业4.0为代表的新工业革命,国际制造业巨头都在加速推进制造服务化转型,它们向世界宣告,制造业服务化时代已经到来。

面对咄咄逼人的国际竞争者,中国制造业迎来新的挑战。“中国是制造业大国,但我们在向制造强国转化的这条路上走得异常艰辛,其中一个大的瓶颈就是发达国家通过新型技术营造的商业模式给我们带来了新的封锁和障碍。因而,突破面向服务型制造的信息化技术,开发具有自主知识产权的数据管理系统便成为当务之急。”清华大学软件学院教授王建民说。

在人民大会堂举行的国家科学技术奖励大会上,王建民和他的团队凭借“复杂装备跨生命周期数据管理平台关键技术”这一项目获2014年度国家科技进步奖二等奖。该项目是跨“设计制造”与“服务保障”两个生命周期的一体化数据管理系统,是支持“制造”与“服务”高效协同的平台,为我国实现复杂装备创新和产业服务转型打下坚实的基础,对我国实施创新驱动发展战略具有重大现实意义。

历经二十载的探索之路

  “别国有的,我们也要有!”这样朴实的科技报国理想一直激励着王建民及其团队在研发自主产品生命周期管理系统的探索之路上不断前行。

  王建民1995年从清华计算机系毕业后留校任教,读书期间跟随导师、著名计算机软件专家孙家广院士做计算机辅助设计,为企业构建产品创新设计的工具和平台。随后围绕企业信息化、数据管理等领域开展研究,后来顺应时代的发展与变化,他将目标层层推进,直至将研究目标锁定在整个系统中最核心的技术——跨生命周期数据管理,直到该项目完成,这条路走了20年。

  “1995年我们开始做产品数据管理,起步相当艰难。”王建民回忆起最初研究的情形时说。由于当时企业信息化和网络化水平有限,王建民团队每到一个企业里,几乎都从掐网线头做起,连接机器、组装服务器、调试数据库、调研设计用户需求、开发产品数据管理软件、再做用户界面的改进。到2001年,他们发现仅做产品设计数据的管理不能满足企业的需求,于是便转为做自主的包括工艺数据的产品生命周期数据管理平台。2007年他们又针对在服役阶段我国产品服务数据集成管理几乎是空白的现状,率先开发了产品装备服务保障阶段的数据管理方法和平台。2010年他们又将设计制造和服务保障平台综合贯通,最终形成了真正规模化推广的科研成果。

  项目团队在20年里突破了跨设计、制造、使用、保障等阶段,跨制造商、用户、专业维修等主体的产品数据集成和使用控制,多主体、多维度协同业务过程知识表示与挖掘,大规模工况数据采集与低成本处理等关键技术难题,自主研制了跨“设计制造”与“服务保障”生命周期的复杂装备数据管理平台,打破了国外厂商对我国的价格垄断和技术封锁,并取得了一系列创新性的研究成果。

实践是创造财富的源泉

  由于项目和企业紧密相联,为了让科研成果在工业领域实实在在地发挥作用,王建民团队将大部分时间花在了企业实践中,四处奔波可以说是他们数年来工作生活的真实写照。为了节约经费,坐硬卧出差是家常便饭,买不到坐票就站完全程也时有发生。

  除了条件艰苦,工程现场有时也危机四伏。2008年5月12日汶川发生大地震,东汽集团位于汉旺地震区的大量厂房被毁,团队中3名成员与东汽员工共同经历灾难发生的全过程,所幸未受伤害。事后他们迅速参与到震后信息化重建工作中,保证产品数据及时恢复到原来的状态。

  资料匮乏是项目组成员在早期研究过程中遇到的另一难题。回忆起当年骑自行车跑遍北京城、参加各种学术会议搜罗资料的情景,王建民难掩兴奋,对于他和团队来说这是一个创造乐趣的过程。孙家广院士也通过个人关系请国外学术界朋友邮寄材料到国内,在快递还未兴起的年代,一等便是几个月。而就在这样的不断摸索、学习、实践中,一项项自主创新成果得以孕育而生。

  目前,项目成果在东汽“5.12 汶川大地震”灾后业务恢复与重建、三一集团千亿级工况数据分析、世界最大功率重载机车研制等一批重大工程中发挥了关键作用,在发电设备、工程机械、轨道装备等行业的百余家企业成功应用,显著降低了我国大型装备企业信息化成本,取得了显著的经济效益和巨大的社会效益。更重要的是,该项目通过把设计制造和服务保障阶段的连通,将其转化为融合一体的管理模式,打通了数据孤岛,让包括三一重工在内的我国大型装备企业也能够完成如同罗尔斯—罗伊斯公司般从设计制造到服务保障的全生命周期用户服务,满足了我国对制造业向服务型制造转型升级的迫切需求。

团队合作助力成功

  王建民团队成员包括40后到80后老中青三代。在讨论项目时,他们打破长幼辈分之别,为追求一个共同的理想常常争论得面红耳赤、废寝忘食,成员间彼此注重知识结构互补,协同合作,从方案制定、检查文档到走查代码、测试系统,兢兢业业、求真务实,最终完成了从产品设计制造阶段数据管理到服务保障阶段的数据管理,再到跨生命周期的数据管理这样一个从无到有、从弱到强、从单一到融合的研发过程,实现了科研成果的三连跳。

  在谈到几十年科研工作心得时,王建民说他相信勤奋和坚持的力量。“科学研究是一个循序渐进的过程,没有一蹴而就的。如果我们当年浅尝辄止,做了设计制造就改行易帜,一味追求时髦,我想就不会有今天的成果。所以说做科研要耐得住寂寞,要勇于探索,关键核心往往在深入的地方。”

  最好的学习也来自于和对手的交锋,被击中的那一刻产生的火花。“90年代中国制造业的发展还刚刚起步,工业软件大部分被国外垄断。国外企业或者进行技术封锁,或者攫取超额利润,提升了我国制造业信息化成本,迟滞了我国制造业向高端发展的步伐。也就是从那时起,我和同事们开始励志于开发自主的产品生命周期数据管理系统。”王建民回忆说。20年来,这位在工业化和信息化融合战场里的“老兵”,带领着他的团队,为“中国制造”走向服务型制造的转型升级之路,烙下浓重一笔。

  转自《新清华》2015-09-25

 

 

2015年09月29日 11:33:10  清华新闻网

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