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林雪萍 | 臭鼬工廠連環(huán)馬 最大軍火商的智能制造新標(biāo)桿

發(fā)布時(shí)間:2021-12-31作者來(lái)源:金航標(biāo)瀏覽:2453

作為全球最大軍火商洛克希德·馬丁公司,在創(chuàng)新領(lǐng)域更享有盛譽(yù)的地方是來(lái)自下屬研發(fā)機(jī)構(gòu):“臭鼬工廠”(Skunk Works)。這家工廠打造了U2偵察機(jī)、第一架隱形戰(zhàn)斗機(jī)F-117和第一架第五代戰(zhàn)斗機(jī)F-22等眾多知名。它最近幾年的杰作是五代戰(zhàn)機(jī)F35,可以適用于海陸空三軍軍種,大大降級(jí)了龐雜的維修費(fèi)用。“臭鼬工廠”向來(lái)以創(chuàng)新的管理機(jī)制而知名,能夠快速組織生產(chǎn)滿足國(guó)家急需品,從而成為全球制造創(chuàng)新的模范生。


2021年8月,它以不同尋常的方式表達(dá)了再創(chuàng)軍火制造標(biāo)桿的決心。這一次的目標(biāo)是,獵豹一樣的速度和山雞一樣的成本。



不同尋常的開(kāi)幕式


8月10日,位于加州棕櫚谷的臭鼬工廠舉行了盛大的開(kāi)工儀式,展示了先進(jìn)制造設(shè)施建設(shè)。它邀請(qǐng)了各方人士,并廣為宣傳,對(duì)于一家世界上最秘密、[敏感詞]的[敏感詞]制造商而言,這一點(diǎn)非同尋常。


這是洛馬今年將在開(kāi)設(shè)的四個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的制造廠之一,也就是“智能柔性工廠IFF”,整個(gè)投資接近4億美元。


這座占地65,000平方米的智能柔性工廠IFF,是為了450名員工準(zhǔn)備。最大的特點(diǎn)是擁有強(qiáng)大的數(shù)字化設(shè)施,實(shí)現(xiàn)智能制造,從而以快速而經(jīng)濟(jì)的方式支持制造。


讓外部人員真正進(jìn)入這座神秘建筑是一個(gè)罕見(jiàn)的時(shí)刻。此前,臭鼬工廠在過(guò)去一直試圖從根本上重塑自己。從原始而獨(dú)特的原型開(kāi)始,此刻,終于正式進(jìn)入到一個(gè)生產(chǎn)階段。


洛馬試圖表明,在經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的準(zhǔn)備階段,[敏感詞]顛覆性的數(shù)字化轉(zhuǎn)型旅程開(kāi)始正式起跑。


這次對(duì)外開(kāi)放的是臭鼬工廠42號(hào)廠房的10號(hào)現(xiàn)場(chǎng)。這座新建筑,融合了洛馬公司先進(jìn)制造的三個(gè)關(guān)鍵優(yōu)先事項(xiàng):智能柔性工廠IFF(Intelligent Flexibe Factory);技術(shù)賦能的先進(jìn)制造環(huán)境和柔性車間。


智能柔性工廠IFF是洛馬[敏感詞]提出的概念,是一種數(shù)字優(yōu)先的原則,可以通過(guò)虛擬連接設(shè)備來(lái)簡(jiǎn)化生產(chǎn)并最大限度地提高靈活性。該框架是一個(gè)邊緣計(jì)算平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)各種IT平臺(tái)的繼承、擴(kuò)展和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備連接。今年七月,在宇航局肯尼迪航天中心附近的一座大樓,洛馬開(kāi)啟了“星空中心”數(shù)字化工廠,組裝“獵戶座”航天器,為登月做準(zhǔn)備 。洛馬購(gòu)買了這座培訓(xùn)建筑大樓并耗資2000萬(wàn)美元,改造成數(shù)字化工廠。目標(biāo)如出一轍,那就是以前所未有的速度交付航天器。


“星空中心”的30多臺(tái)機(jī)器,連通NASA相關(guān)的設(shè)備儀器,一起都被連接到洛馬公司的智能柔性工廠之中。兩個(gè)組織的團(tuán)隊(duì)成員,都能實(shí)時(shí)訪問(wèn)有價(jià)值的數(shù)據(jù),還包括設(shè)備監(jiān)控、警報(bào)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等智能工具。


洛馬已經(jīng)在七個(gè)地點(diǎn)部署了這種工廠框架,并正在整個(gè)公司范圍內(nèi)擴(kuò)展。臭鼬工廠不過(guò)是[敏感詞]的一個(gè)落地點(diǎn)而已。


這次它對(duì)外的展示可以分為兩個(gè)維度。第一個(gè)維度是新鮮而獨(dú)特的,它描繪了一個(gè)數(shù)字化的工廠如何通過(guò)數(shù)字工程和數(shù)字制造而展開(kāi)工作。虛擬的數(shù)字空間,正式成為一個(gè)工廠的硬幣兩面。單純的物理廠房空間不再是一個(gè)完整的世界。實(shí)際上更準(zhǔn)確地說(shuō),第二個(gè)維度的物理廠房不過(guò)是數(shù)字化工廠的實(shí)體化而已。正如《天仙配》所預(yù)示的那樣,想象中的七仙女,成為董永在老槐樹(shù)下見(jiàn)到的人。或者說(shuō),靈魂和肉體,在此一刻終于進(jìn)行了分離,肉體只是一個(gè)載體。最有價(jià)值的創(chuàng)新,已經(jīng)在數(shù)字化空間反復(fù)調(diào)試過(guò)。現(xiàn)場(chǎng)的工廠操作,更像是完成一次任務(wù)下載而已。換言之,就像是把云上的一個(gè)機(jī)器文檔下載到本地,然后打開(kāi)壓縮包就地安裝。


臭鼬工廠此前有很多類似的項(xiàng)目對(duì)數(shù)字化制造進(jìn)行驗(yàn)證。而現(xiàn)在,各個(gè)子項(xiàng)目終于都完成收官,所有的招法和兵譜最后凝聚在這個(gè)新工廠里。


走向敏捷,則是一個(gè)反復(fù)被強(qiáng)調(diào)的目標(biāo)。


廠房還是藝術(shù)空間?


這個(gè)廠房是在原來(lái)的機(jī)庫(kù)原址修建起來(lái)的,這個(gè)機(jī)庫(kù)是上個(gè)世紀(jì)六十年代的L-1011項(xiàng)目。從2016年以來(lái)就一直空閑在那里,外表看上去沒(méi)有任何動(dòng)靜。連谷歌地圖上面,都像是一個(gè)水泥大補(bǔ)丁。2019年開(kāi)始動(dòng)工改建成數(shù)字化工廠,如今終于竣工。在這棟樓的內(nèi)部,一切看上去都很奇怪,就像進(jìn)入宜家展廳一樣。


宜家家居?造飛機(jī)?


是的,這正是臭鼬新工廠的想法。臭鼬工廠的想法是,在飛機(jī)制造過(guò)程中,可以復(fù)制宜家模式的組裝工藝,實(shí)現(xiàn)高性能飛機(jī)的裝配。


在新工廠,一段斑斕五彩的玻璃地板入口,引發(fā)人們對(duì)洛馬公司標(biāo)志性五顆星的熱愛(ài)。而工廠的天花板,則掛滿銀色閃亮的條紋,與黑色漆的空間遙相呼應(yīng)。旁邊則擺著悠閑的工廠咖啡,供機(jī)械師和工程師隨時(shí)享用。


大堂的設(shè)計(jì)對(duì)故事的整體主旨如此重要。每一個(gè)工作人員進(jìn)入車間的時(shí)候,就像走近一個(gè)故事。


這似乎背離了臭鼬工廠的早期風(fēng)格。臭鼬工廠最早創(chuàng)始人約翰遜,總是強(qiáng)調(diào)不要使用華麗而昂貴的建筑,非常實(shí)用是第一原則。他最擔(dān)心的問(wèn)題是跟一般總包商的想法一樣,如果[敏感詞]部的客戶看到了華美的建筑,就會(huì)認(rèn)為工廠是在亂花錢。


現(xiàn)在洛克希德公司似乎已經(jīng)不再糾結(jié)這個(gè)問(wèn)題,激發(fā)員工的創(chuàng)意必須有好的工作空間——這是臭鼬管理層可以高聲甚至引以為豪的理由。誰(shuí)說(shuō)喝咖啡打桌球只應(yīng)該是類似谷歌這樣的硅谷公司的員工專利。


很顯然,臭鼬工廠管理層現(xiàn)在的想法跟早期的臭鼬工廠做事的方式有了巨大的背離。


這種鮮明的對(duì)比,難免讓人想到,人們心目中的工廠需要溶解重生。就像一把斧頭需要融化,然后重新鑄造成一把劍。數(shù)字虛擬工廠作為物理工廠之外的第二工廠,成為鮮明的相反面。如果較真來(lái)看,這仍然只是工程上的創(chuàng)造。那么管理者的意識(shí)呢?當(dāng)一個(gè)琳瑯滿目、華麗而有限的現(xiàn)代工廠空間,旗幟鮮明地跟以往古板僵硬的機(jī)器廠房告別的時(shí)候,管理思想和組織結(jié)構(gòu)也在發(fā)生根本性變化。


管理者,是否也做好了準(zhǔn)備?


超越制造優(yōu)化,進(jìn)階數(shù)字革命


這個(gè)新的 “未來(lái)工廠”(被命名為648號(hào)建筑)中采用的技術(shù),包括隱形戰(zhàn)斗機(jī)和無(wú)人機(jī)、高超音速導(dǎo)彈等先進(jìn)。然而,更值得矚目的是工廠內(nèi)部正在進(jìn)行的更大規(guī)模轉(zhuǎn)型的核心,可能會(huì)徹底改變非常先進(jìn)的航空航天概念的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),這種工業(yè)能力對(duì)于軍隊(duì)保持其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)可能越來(lái)越重要。


做事的方式已經(jīng)改變。洛馬在整個(gè)企業(yè),開(kāi)始改造業(yè)務(wù)中的幾乎所有工作,從需求編制、合同管理,到設(shè)計(jì)與制造技術(shù),以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維。這被統(tǒng)一稱之為“洛馬的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”


多年來(lái),“臭鼬工廠”不得不花費(fèi)大量的時(shí)間和資源,在其位于帕姆代爾園區(qū)內(nèi)為各種新項(xiàng)目建立工作空間。這些空間往往需要頻繁配置,10號(hào)廠的各個(gè)機(jī)庫(kù),不得不提供隔離區(qū)域,用鏈?zhǔn)絿鷻诮ㄔ焯厥鈪^(qū)域。而且一些定制的專用工具也不斷被采購(gòu),實(shí)現(xiàn)原型制造。


而洛馬公司在新工廠的目標(biāo)是,通過(guò)提高機(jī)器人的柔性大力提高自動(dòng)化程度。其中值得一提的是,專門為[敏感詞]部服務(wù)的機(jī)器人公司Electroimpact。它擔(dān)負(fù)著碳纖維自動(dòng)鋪絲的工作,可以將超薄碳纖維分層。這對(duì)碳纖維復(fù)合材料來(lái)說(shuō)是巨大的進(jìn)步,可以將空間結(jié)構(gòu)做成極為復(fù)雜的形狀。這類江湖少見(jiàn)的獨(dú)行俠,并不需要尋找全球市場(chǎng),僅僅留在軍火商的懷抱里就足以吃香的喝辣的。這是全球制造業(yè)非常少有的一種產(chǎn)業(yè)形態(tài),他們就像山洞里的霉菌,在人跡罕至的黑暗角落大放異彩。


但在洛馬工廠內(nèi),Electroimpact的機(jī)器人還有別的事情要做,那就是螺栓鉚接。四個(gè)機(jī)器人聯(lián)合作業(yè),實(shí)現(xiàn)螺栓連接和自動(dòng)鉆孔。它們可以在各種材料(包括復(fù)合材料和鈦)上鉆孔,用螺栓實(shí)現(xiàn)固定連接。


“臭鼬工廠”已經(jīng)不是第一次使用這些機(jī)器人,在宇航局NASA的X-59A靜音超音速航天飛機(jī)的試驗(yàn)平臺(tái)上,其能力已經(jīng)得以展示。Electroimpact機(jī)器人在X-59A上鉆孔數(shù)量超過(guò)7500個(gè)孔,每21秒鉆一個(gè)。


鉆孔可不是小事。異常的鉆孔會(huì)導(dǎo)致成本增加。對(duì)于隱形飛機(jī),這類錯(cuò)誤更是致命,因?yàn)樗鼤?huì)影響雷達(dá)波吸收。而以前,為了保證精度,這些往往都是靠手工制造來(lái)實(shí)現(xiàn)的,正是飛機(jī)制造車間里敲敲打打那樣。


然而,手工時(shí)代結(jié)束了,機(jī)器人包辦了一切,目前鉆孔的缺陷率不到0.3%,而且可以確保零件的統(tǒng)一性。獵豹的速度,不是來(lái)自獵豹,而是機(jī)器人。


重新設(shè)計(jì)工廠的潛能


除了能夠快速鉆探和固定,Electroimpact機(jī)器人還能通過(guò)編程自主執(zhí)行工作。它的大腦已經(jīng)不受特定任務(wù)的限制,而且它的腿腳也開(kāi)始被解放。因?yàn)樗遣捎每梢苿?dòng)的方式,工作區(qū)域的靈活性大大增強(qiáng)。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用,則可以讓員工在虛擬空間和物理空間自由穿梭。車間的工作人員,可以檢查正在建造的物理部件,并且立刻與數(shù)字模型相比較。如果出現(xiàn)問(wèn)題,可以使用AR或VR探索潛在的修復(fù)方案,而不一定要先組裝或拆卸整個(gè)部件。而這個(gè)方案,將會(huì)同步返回給設(shè)計(jì)師。這一場(chǎng)景,早在2018年7月洛馬公司對(duì)外發(fā)布的《工作的未來(lái)》短視頻中已經(jīng)展示,現(xiàn)在它已經(jīng)落地了。


流水線工作車間,將迎來(lái)全新的柔性空間。在這類,機(jī)器不再被綁定在某一個(gè)特定的項(xiàng)目,人也在數(shù)字化工具的幫助下,快速切換到另外一個(gè)項(xiàng)目。這才是真正的柔性,以前漫長(zhǎng)的機(jī)器配置時(shí)間幾乎被短路。與此相對(duì)應(yīng),整個(gè)工作區(qū)域有了非常模塊化的感覺(jué)。在這個(gè)新工廠的地板上,將不會(huì)有任何東西會(huì)被[敏感詞]地釘在地上。


如果一名家庭主婦喜歡隔幾個(gè)月就要調(diào)試自己房間的風(fēng)格,那么她的想法和洛馬對(duì)工廠車間的態(tài)度并無(wú)兩樣。更多同盟軍,還有那些宜家展示廳的設(shè)計(jì)師們。


實(shí)際上,特斯拉的馬斯克早已經(jīng)開(kāi)始探索工廠的極限。汽車流水線作為上百年優(yōu)化的[敏感詞]藝術(shù),汽車離開(kāi)工廠的速度被認(rèn)為已經(jīng)很快了,但馬斯克對(duì)于這個(gè)每秒0.2米的節(jié)拍速度完全不以為然。“用設(shè)計(jì)產(chǎn)品的思路去設(shè)計(jì)工廠,把工廠視為一個(gè)集成系統(tǒng),運(yùn)用物理學(xué)基本原則最大化地優(yōu)化功能”。說(shuō)這句話的時(shí)候,馬斯克簡(jiǎn)直就像是一名物理科學(xué)家。汽車廠的設(shè)計(jì),不過(guò)是對(duì)一個(gè)物理公式進(jìn)行優(yōu)化而已。特斯拉的工廠,一般都是按照超級(jí)工廠、超級(jí)生產(chǎn)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如在內(nèi)華達(dá)拉斯維加斯賭場(chǎng)附近的電池工廠,它是世界上最大的單體建筑。內(nèi)華達(dá)電池工廠的三維視圖全部數(shù)字化,跟計(jì)算機(jī)系統(tǒng)里的細(xì)節(jié)完全一樣。所有部門的協(xié)同都經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì),避免過(guò)度消耗。工程師和機(jī)械師之間的辦公場(chǎng)所并無(wú)墻壁;而二者在現(xiàn)場(chǎng)的操作都是通過(guò)手持Pad并肩進(jìn)出。在工廠那個(gè)角落看過(guò)去,各個(gè)工種之間都幾乎毫無(wú)差別。從工廠優(yōu)化公式而來(lái),每個(gè)員工也只是一個(gè)變量而已。基礎(chǔ)物理公式的優(yōu)化以釋放最大潛能,這才是超級(jí)工廠的真諦。“大”只是一個(gè)表面結(jié)果,節(jié)儉和效率才是最優(yōu)先的原則。獵豹速度和山雞成本是制造的新圣經(jīng)。這一次,臭鼬工廠聽(tīng)到了馬斯克的聲音。


與傳統(tǒng)保密認(rèn)知相悖的是,新工廠內(nèi)部將有Wi-Fi,盡管“臭鼬工廠”從事的往往是政府[敏感詞]密級(jí)的項(xiàng)目,約有85%的工作都是涉密的。實(shí)際上,這也是[敏感詞]部承包商第一次使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。它帶來(lái)的好處是,數(shù)據(jù)可以更容易、更靈活地發(fā)送到車間。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)“臭鼬工廠”的移動(dòng)機(jī)器人在不同項(xiàng)目下實(shí)現(xiàn)工位的無(wú)縫切換非常必要。整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施,包括網(wǎng)絡(luò),也必須是柔性的。由于用來(lái)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施,加上靈活的物聯(lián)網(wǎng)和智能制造技術(shù),從而以同時(shí)量產(chǎn)多個(gè)不同平臺(tái)。該工廠允許隨意重新配置,以實(shí)現(xiàn)高效、靈活地制造。不會(huì)像洛馬公司在德克薩斯州的工廠那樣,專門為生產(chǎn)特定產(chǎn)品(如每年140架的F-35戰(zhàn)斗機(jī))而設(shè)計(jì)。這一點(diǎn),顛覆了大多數(shù)工廠的概念。


串行的工序成為過(guò)去式,平行工作才是主流。人與人,人機(jī)之間的協(xié)同,由于消除了數(shù)據(jù)浪費(fèi),而變得更加高效。至于工位,那些靈活的工位?


不,不,或許根本就沒(méi)有固定的工位。


一環(huán)套一環(huán),數(shù)字化轉(zhuǎn)型的連環(huán)鎖


洛馬“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”這一寬泛的戰(zhàn)略雄心并不是一蹴而就。它是通過(guò)開(kāi)發(fā)名為StarDrive(星際驅(qū)動(dòng))的數(shù)字建模和工程工具集得以實(shí)現(xiàn)的。而這也得益于“臭鼬工廠”多年來(lái)在快速原型和高保真建模能力的基礎(chǔ)之上。


在現(xiàn)場(chǎng)參觀的區(qū)域,整體已經(jīng)被分割,只能看到某些局部東西。由于宇航局NASA超靜超音速X-59機(jī)是臭鼬工廠建造的少數(shù)非涉密項(xiàng)目。X-59的制造過(guò)程,成為洛馬StarDrive數(shù)字工程的一個(gè)最好跳板,可以用來(lái)不斷測(cè)試全新制造工藝。


星際驅(qū)動(dòng),是由一連串眼花繚亂的子項(xiàng)目依次引爆而成。現(xiàn)在,讓洛馬有理由興奮的是,“星級(jí)驅(qū)動(dòng)”已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)性的數(shù)字化工程項(xiàng)目,過(guò)渡到一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的工程過(guò)程。而這些都將在新工廠實(shí)施,而且高度保密。

圖 數(shù)字化工程的項(xiàng)目演化


星際驅(qū)動(dòng)的一個(gè)子項(xiàng)目是“天狼星計(jì)劃”,一個(gè)基于模型的系統(tǒng)工程MBSE的數(shù)字模型,這用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)尾三角翼戰(zhàn)斗機(jī)類型的飛機(jī)。這是先進(jìn)制造面向未來(lái)的最重要的工程概念。它使得數(shù)字制造可以忠實(shí)地復(fù)原飛機(jī)設(shè)計(jì)師腦海中的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。


最重要的是,這種精準(zhǔn)的復(fù)制不是在紙面上,而是在數(shù)字空間里。因此它可以與重要的供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)共享。供應(yīng)商的機(jī)器、環(huán)境控制系統(tǒng),都可以跟主機(jī)廠合在一起,即使二者相距數(shù)千公里。當(dāng)供應(yīng)商的零部件進(jìn)入棕櫚谷的工廠時(shí),公差配合可以達(dá)到千分之一英寸。而這正是隱形戰(zhàn)機(jī)和高性能飛機(jī)所必需的。


如果說(shuō)“天狼星”還只是建立了一個(gè)模型,證明計(jì)劃可行。隨后,這個(gè)項(xiàng)目被進(jìn)一步繼承到一個(gè)新的“查理項(xiàng)目”,解決具體物理連接問(wèn)題。先從金屬開(kāi)始,實(shí)現(xiàn)飛機(jī)機(jī)翼的組裝。查理項(xiàng)目的結(jié)果,就是能夠?qū)⒁粋€(gè)金屬機(jī)翼和子部件成功地結(jié)合在一起,順利完成金屬結(jié)構(gòu)件的物理組件與數(shù)字模型之間的匹配。


下一步,復(fù)合材料的匹配,這是最難的一步。就數(shù)字制造和確定性裝配,金屬材料相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。而復(fù)合材料,往往會(huì)受到溫控差異性的影響,這個(gè)才是關(guān)鍵性的一步。


這次跨越,是在一個(gè)后續(xù)項(xiàng)目“北極星”上所實(shí)現(xiàn)的,而且是荷槍實(shí)彈。因?yàn)檫@次實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈上的協(xié)同。臭鼬工廠,將X-59機(jī)身的一部分,分包給了Spirit航空系統(tǒng)公司。二者,各自完成一半。Spirit公司作為一級(jí)供應(yīng)商,加入到洛馬的集成數(shù)字環(huán)境IDE中,并且使用StarDrive工具。在這個(gè)平臺(tái)上,Spirit公司的組件可以在數(shù)字空間進(jìn)行多次“虛擬磨合”。最后,它可以輕松將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)連接在金屬框架上。這個(gè)過(guò)程涉及到大約1500個(gè)緊固件,通常需要幾個(gè)小時(shí)。而現(xiàn)在,只用三十分鐘。


最后,屏住呼吸的時(shí)刻來(lái)到了,兩個(gè)不同廠家生產(chǎn)的機(jī)翼嚴(yán)絲合縫的裝配在一起。只需要幾分鐘,沒(méi)有機(jī)器閃爍,沒(méi)有修正信號(hào),沒(méi)有后處理。這是一個(gè)進(jìn)步飛速的實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目。它證明了,對(duì)于任何大型先進(jìn)飛機(jī)制造項(xiàng)目來(lái)說(shuō),供應(yīng)商完全可以采用與主機(jī)廠相同的公差和質(zhì)量來(lái)開(kāi)發(fā)子結(jié)構(gòu)。雙方的員工,可以在同一個(gè)真實(shí)數(shù)據(jù)源下和同一個(gè)實(shí)時(shí)環(huán)境中協(xié)同工作,同步獲得設(shè)計(jì)更新、任務(wù)狀態(tài)和反饋信息,并在所有成果物都實(shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)源,包括CAD、系統(tǒng)工程和項(xiàng)目進(jìn)展數(shù)據(jù)。


數(shù)字孿生也在同步推進(jìn)。“臭鼬工廠”星級(jí)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目經(jīng)理,在六月份已經(jīng)表明,將在F-16戰(zhàn)斗機(jī)的成熟平臺(tái)上推進(jìn)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)模型,進(jìn)一步降低成本。


有了工具集,有了數(shù)字孿生模型,有了各種組合的驗(yàn)證性項(xiàng)目,StarDrive數(shù)字化工程項(xiàng)目取得了巨大的成功,這讓它開(kāi)始正式進(jìn)入了現(xiàn)實(shí)的工廠工程階段。


一只雞和一只蛋,同步的新生兒


然而,這個(gè)故事,并沒(méi)有結(jié)束。因?yàn)檫@個(gè)全新的數(shù)字化工程被證明在成功地之外還造就了一個(gè)新生兒,數(shù)字化工程的一個(gè)全新產(chǎn)品:極速賽手。


“極速賽手”(Speed Racer)是在2020年9月才第一次展示。但一年的時(shí)間過(guò)去了,它已經(jīng)有了很大的進(jìn)化。


“極速賽手”最初是作為一個(gè)類似導(dǎo)彈的小型無(wú)人機(jī),它只是用來(lái)演示全新StarDrive流程是否可行。在天狼星計(jì)劃中,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人、自動(dòng)化的工藝過(guò)程并且能夠?qū)崿F(xiàn)部件級(jí)連接。進(jìn)一步,在“查理”和“北極星”項(xiàng)目中,這樣一個(gè)飛行器也同時(shí)被建造出來(lái)。實(shí)際上,為了簡(jiǎn)化工程制造的難度,這個(gè)產(chǎn)品的復(fù)雜性也被簡(jiǎn)化。它并不是一個(gè)傳統(tǒng)飛機(jī),而是一枚導(dǎo)彈,以便簡(jiǎn)化制造難度。這個(gè)“極速賽手”樣品只是為了證明,一種可以大批量而且廉價(jià)地制造出來(lái)。“極速賽手”(Speed Racer)名字本身就是一個(gè)縮寫,代表“經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、緊湊、增程小型穿透性可消耗誘餌”。沒(méi)想到,它自身也取得了巨大的成功,后續(xù)版本完全可以實(shí)戰(zhàn)化。空軍研究實(shí)驗(yàn)室AFRL表現(xiàn)了強(qiáng)烈的興趣,很可能要下訂單了。


為何空軍對(duì)此很感興趣?因?yàn)榭哲娭笓]部可以將它可以作為廉價(jià)的導(dǎo)彈誘餌,或者是廉價(jià)的巡航導(dǎo)彈。它可能會(huì)采用一種蜂群作業(yè)的協(xié)同戰(zhàn)術(shù),真假一起,用于消耗對(duì)方的反導(dǎo)火力。美軍空軍研究實(shí)驗(yàn)室AFRL已經(jīng)開(kāi)始嘗試通過(guò)系列計(jì)劃,落實(shí)極速賽手的生產(chǎn),研制地點(diǎn)也將會(huì)在臭鼬工廠。


建立時(shí)間序列的數(shù)字孿生


臭鼬工廠還在加強(qiáng)國(guó)際間合作,充分利用人工智能技術(shù)。它正在跟日本NEC合作,利用后者的系統(tǒng)衡量分析技術(shù)SIAT的人工智能技術(shù)。此前,二者的合作,已經(jīng)用于NASA的阿爾忒彌斯任務(wù)等項(xiàng)目,不妨說(shuō),在整個(gè)太空領(lǐng)域,洛馬公司正在應(yīng)用人工智能技術(shù),在生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)任務(wù)要求中提供主動(dòng)洞察力。


近幾年來(lái),洛馬公司和NEC一直在合作評(píng)估SIAT在早期生產(chǎn)測(cè)試和操作場(chǎng)景中的有效性,而且已經(jīng)將這種技術(shù)集成到洛馬的通用人工智能遙測(cè)分析技術(shù) (T-TAURI) 人工智能服務(wù)中。由于它建立了一種基于時(shí)間序列的數(shù)字孿生,使得洛馬能夠在航天器開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和測(cè)試階段——甚至在任務(wù)操作中的應(yīng)用之前——主動(dòng)發(fā)現(xiàn)異常檢測(cè)。


NEC的SIAT高級(jí)分析引擎使用從傳感器收集的數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的行為,包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、發(fā)電廠、工廠和建筑物,使系統(tǒng)本身能夠自動(dòng)檢測(cè)與規(guī)定不一致的方案。通過(guò)集成洛克希德馬丁公司的T-TAURI平臺(tái),這是一個(gè)全面的時(shí)間序列分析框架,該團(tuán)隊(duì)可以獲得對(duì)系統(tǒng)的詳盡、全面的了解,為其他先進(jìn)技術(shù)(如系統(tǒng)級(jí)數(shù)字孿生)創(chuàng)建基礎(chǔ)系統(tǒng)。自從NEC與洛馬公司建立最初的合作伙伴關(guān)系以來(lái),團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了加快軟件回歸測(cè)試,從而盡早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常。


面向下一代空戰(zhàn)的極速制造


開(kāi)放尺度如此之大,數(shù)字化工程如此迅猛,洛馬也是希望能夠在空軍的大項(xiàng)目NGAD(下一代空中主宰計(jì)劃)中搶奪更多的糧食,如未來(lái)的垂直升降機(jī),超音速飛機(jī)等。洛馬需要證明自己可以用全新的方式,完成這些高性能的先進(jìn)航空航天產(chǎn)品,而不是傳統(tǒng)飛機(jī)需要消耗30-40年才能完成。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,一架新的戰(zhàn)斗機(jī)的開(kāi)發(fā)需要花幾十年的時(shí)間,才能將一架飛機(jī)從一張紙上進(jìn)入到一個(gè)工廠的車間。而現(xiàn)在,開(kāi)發(fā)一架新型飛機(jī)的時(shí)間可能可以縮短到只需要五到八年。


近年來(lái),[敏感詞]部一直在談?wù)擃嵏埠娇掌鏖_(kāi)發(fā)周期的方法,實(shí)現(xiàn)類似于在汽車業(yè)的快速迭代速度。他們認(rèn)為傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程太慢,無(wú)法在能力上跟上潛在對(duì)手的步伐。2019年,空軍助理部長(zhǎng)首次描述了一個(gè)快速、迭代的設(shè)計(jì)概念,它被稱之為“數(shù)字世紀(jì)系列”,依靠數(shù)字工程技術(shù)并專注于小批量生產(chǎn)。“臭鼬工廠”新工廠,正是這種激進(jìn)思想的忠實(shí)執(zhí)行者。


而要做到這一點(diǎn), 洛馬必須徹底改變傳統(tǒng)方式。相對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手波音公司,后者處于更加領(lǐng)先的位置:波音一直在展示[敏感詞]高級(jí)教練機(jī)T-7A的能力(總價(jià)值92億美元)。但由于疫情,波音T7A也落后了7-9個(gè)月的時(shí)間,國(guó)際供應(yīng)商尤其是負(fù)責(zé)組裝的瑞典薩博也拖了后腿。T-7A高級(jí)教練機(jī)的機(jī)體后段與前段、機(jī)翼和尾翼,幾乎都是薩博公司生產(chǎn),工廠負(fù)責(zé)總裝。由于采用了先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)線,只需30分鐘即可將機(jī)翼與機(jī)身進(jìn)行拼接。數(shù)字化技術(shù),成為飛機(jī)制造商的核心競(jìng)爭(zhēng)力。


從整體來(lái)看,軍民品兩棲的波音公司,能在商用飛機(jī)的實(shí)踐基礎(chǔ)上建立數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢(shì),獲得更好的成本優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槌杀疽恢笔巧虡I(yè)化產(chǎn)品的[敏感詞]驅(qū)動(dòng)力。而洛克希德和諾斯羅普,則無(wú)法從這種深厚的商業(yè)化背景中獲益。這也使得,洛馬的數(shù)字化轉(zhuǎn)型推動(dòng)力會(huì)更大。以巨大投入的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,來(lái)減少缺乏商業(yè)化實(shí)踐造就的成本偏高的困境。


當(dāng)然,即使洛馬沒(méi)有波音的商業(yè)經(jīng)驗(yàn),也可以分享共同的供應(yīng)商經(jīng)驗(yàn)。如Spirit公司,也參與了諾格魯普的隱形戰(zhàn)機(jī)B-21計(jì)劃。也是波音公司最大的商業(yè)供應(yīng)商——事實(shí)上,它曾經(jīng)是波音公司的一部分。


而這一次新廠房的竣工,洛馬也真正有機(jī)會(huì)對(duì)外展示,他們可以擁有空軍的那些大合同。而數(shù)字化轉(zhuǎn)型,則是洛馬亮出的鎮(zhèn)店之寶。


盡管航空零部件的體積巨大、形狀精細(xì)而復(fù)雜,還有非常昂貴的材料,但飛機(jī)制造的[敏感詞]目標(biāo)就是向汽車制造業(yè)看齊。借助于數(shù)字化技術(shù),實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造汽車化。采用高度自動(dòng)化,高度模塊化的裝配方式。大幅度降低制造成本,而且加速上市時(shí)間。下一代戰(zhàn)機(jī),空中預(yù)警機(jī),或者下一代加油機(jī),都不需要等待二十年。


飛機(jī)制造商,正在向軍方,也在向普羅大眾,極力宣傳這一點(diǎn)。


小記:數(shù)字化的新口味


如何定義這樣的創(chuàng)新崛起?也許這就是軍火制造商的數(shù)字化新口味:更快更便宜的:飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天器。而新工廠的建成,則意味著“臭鼬工廠”的創(chuàng)新訣竅,進(jìn)入了“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”時(shí)代。盡管新車間里面還沒(méi)有填滿,但在虛擬空間里,早已塞滿了數(shù)字化的經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和想法,形成了激烈的化學(xué)反應(yīng),而物理反應(yīng)則正在徐徐展開(kāi),逐一落地。


數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為最大的機(jī)遇。最復(fù)雜的飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造,被按下了多倍速快進(jìn)鍵。


數(shù)字化從頭到尾,制造工匠將與數(shù)字工具合作,自動(dòng)化則被深化應(yīng)用。機(jī)器人、人工智能和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),相互嵌套,減少了多余的操作,大大提升機(jī)械式的體驗(yàn),以推動(dòng)快速創(chuàng)新,這是“臭鼬工廠”的一個(gè)標(biāo)志。


(部分材料參考《從心推送的防務(wù)菌》、《空天防務(wù)觀察》的微信公眾號(hào),鳴謝中國(guó)電科陳志宏先生、中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心的陰鵬艷和劉亞威。)




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