在2020年新冠疫情爆發(fā)后復(fù)工復(fù)產(chǎn)、提振經(jīng)濟(jì)的背景下，新基建、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等成為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展方向。與世界先進(jìn)軍工企業(yè)相比，我國(guó)航天企業(yè)依托智慧園區(qū)開展智能制造的能力建設(shè)水平存在一定差距，主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息共享管理尚未形成閉環(huán)，上下級(jí)之間和上下游之間的信息交互仍有諸多壁壘，阻礙了航天科技工業(yè)型號(hào)產(chǎn)品研制生產(chǎn)效率的提升，以及綜合實(shí)力的全面發(fā)展。受疫情影響，航天產(chǎn)品研制生產(chǎn)管理、園區(qū)保衛(wèi)保密管理、生產(chǎn)綜合保障運(yùn)行管理的大數(shù)據(jù)信息深化共享需求愈加強(qiáng)烈，但相關(guān)建設(shè)都還處于摸索過(guò)程，各類建設(shè)過(guò)程以及結(jié)合航天行業(yè)自身特點(diǎn)的建設(shè)需求仍存在一定問(wèn)題。因此，筆者基于對(duì)傳統(tǒng)航天園區(qū)存在不足及新型航天園區(qū)的智慧化需求，對(duì)航天智慧園區(qū)的建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)重點(diǎn)方向進(jìn)行研究探討，為進(jìn)一步提升現(xiàn)有航天園區(qū)現(xiàn)代化水平、建立航天智慧園區(qū)的頂層規(guī)劃、優(yōu)化改善園區(qū)運(yùn)行情況提出可行性建議。
一、航天工業(yè)智慧園區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀
1.內(nèi)涵
基于智慧園區(qū)的定義和航天企業(yè)特點(diǎn)，筆者認(rèn)為航天工業(yè)智慧園區(qū)是借助新一代物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、信息通信、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間互聯(lián)與集成，目的是將航天園區(qū)的各子系統(tǒng)連接起來(lái)，使航天園區(qū)生產(chǎn)工藝運(yùn)行更加規(guī)范智能、基礎(chǔ)設(shè)施更加完善、人員管理更加人性化。在航天軍工方面，使園區(qū)具備系統(tǒng)級(jí)協(xié)同仿真和敏捷試制能力，實(shí)現(xiàn)科研生產(chǎn)數(shù)字化研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)化管控、柔性化制造、自動(dòng)化檢測(cè)、智能化物流、智慧化決策的目標(biāo)，最終促進(jìn)航天園區(qū)經(jīng)濟(jì)生態(tài)發(fā)展更加和諧。
2.現(xiàn)狀及趨勢(shì)
我國(guó)傳統(tǒng)的航天科研生產(chǎn)園區(qū)起步建設(shè)時(shí)間較早，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，園區(qū)原有建筑物基本按照“立項(xiàng)一個(gè)，建設(shè)一個(gè)，使用一個(gè)”的思路實(shí)施，缺乏宏觀規(guī)劃性，導(dǎo)致保衛(wèi)保密設(shè)施、公共動(dòng)力配套設(shè)施、生產(chǎn)流水線管理等園區(qū)統(tǒng)籌管理?xiàng)l件及其信息管理系統(tǒng)不夠經(jīng)濟(jì)合理，不同的信息管理系統(tǒng)由不同部門負(fù)責(zé)管理實(shí)施，缺乏相應(yīng)的企業(yè)級(jí)、院級(jí)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的投入增加，航天園區(qū)發(fā)展趨勢(shì)趨向于智能化、智慧化。
國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局在“十三五”規(guī)劃中提出“把智慧園區(qū)建設(shè)納入信息化能力建設(shè)投資方向，借助先進(jìn)信息技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)，為產(chǎn)品研發(fā)全生命周期活動(dòng)中的人、物、環(huán)境提供智慧化的感知、互聯(lián)、輔助和協(xié)同。”通過(guò)智能監(jiān)控、智能物流管理及網(wǎng)絡(luò)信息的有效結(jié)合，保證了航天園區(qū)生產(chǎn)效率穩(wěn)步提高。現(xiàn)階段，在我國(guó)航天園區(qū)智慧化建設(shè)的過(guò)程中，生產(chǎn)方面基本具備了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)工藝編織、專業(yè)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ邆淞丝缭核@區(qū)、地域的數(shù)據(jù)互通、數(shù)字化生產(chǎn)制造能力;在管理方面，各院所緊密合作，信息化專業(yè)人才資源相對(duì)豐富。
航天園區(qū)與傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)相比，軍工生產(chǎn)需求較為嚴(yán)格，針對(duì)軍工行業(yè)小批量、多品種、精密復(fù)雜、高質(zhì)量要求等產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)符合產(chǎn)品特色的自動(dòng)化、智能化、柔性化、可視化、集成化、決策科學(xué)化的智能化生產(chǎn)線需求日趨強(qiáng)烈，但是我國(guó)航天園區(qū)針對(duì)性的智能生產(chǎn)線和智慧園區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)尚且不足，生產(chǎn)工藝效率及成果研發(fā)進(jìn)展較慢，缺乏數(shù)字化設(shè)計(jì)制造協(xié)同系統(tǒng)、數(shù)字化試制試驗(yàn)單元以及協(xié)同研制流程。
二、重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)方向需求分析
隨著科研信息化水平的不斷提高，科研智能化對(duì)于智慧園區(qū)的需求越來(lái)越大。依靠傳統(tǒng)航天工業(yè)園區(qū)“設(shè)備+人員管理”的粗糙模式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各類需求(見圖1)。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，生產(chǎn)能力及生產(chǎn)需求的大幅提升，以信息化輔助生產(chǎn)的管理模式也逐步暴露出一些不足。
一是不同的設(shè)備缺乏統(tǒng)一信息管理平臺(tái)，缺少涵蓋信息物理系統(tǒng)、產(chǎn)品全生命周期管理、資源管理、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)制造執(zhí)行、工藝管理、方針和試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理、園區(qū)綜合運(yùn)行管理的集成系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享統(tǒng)計(jì)分析以及深度智能應(yīng)用。
二是現(xiàn)有園區(qū)的生產(chǎn)和自動(dòng)化效率不高。雖然擁有自動(dòng)化程度較高的設(shè)備，但是在使用中還是以單機(jī)或局部少數(shù)設(shè)備聯(lián)動(dòng)為主，不僅如此，加工制造生產(chǎn)流程的科學(xué)性較低，工作人員操作效率不高，從而導(dǎo)致時(shí)間浪費(fèi)較多。而數(shù)字化工廠的建設(shè)，將有效提高生產(chǎn)效率，節(jié)省機(jī)械制造的時(shí)間，進(jìn)而提高加工制造的效率。
圖1 航天園區(qū)智慧化建設(shè)需求
三是由于航天園區(qū)科研辦公和生產(chǎn)制造區(qū)域產(chǎn)生和保存著較多重要文件、圖紙、信息等，需要嚴(yán)格確保安全保密條件，對(duì)于多級(jí)加密、容災(zāi)備份、數(shù)據(jù)冗余、安全防護(hù)、工控系統(tǒng)等安全保障能力提出了更高的要求。航天智慧園區(qū)的建設(shè)，使工作人員可以遠(yuǎn)程控制電腦，減少了加工制造過(guò)程中的人工參與，園區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將涉密網(wǎng)和非密網(wǎng)有效隔離，有效地解決了保密問(wèn)題。
四是在園區(qū)基礎(chǔ)及運(yùn)行服務(wù)管理方面，傳統(tǒng)的園區(qū)管理注重基礎(chǔ)設(shè)施管理以及公共服務(wù)，難以保證航天園區(qū)多樣化的需求，且服務(wù)管理效率較低。
三、規(guī)劃設(shè)計(jì)建設(shè)方案研究
設(shè)計(jì)層面，針對(duì)航天園區(qū)建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)行梳理總結(jié)，并結(jié)合現(xiàn)狀進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。在整體定位規(guī)劃方面，結(jié)合建設(shè)園區(qū)整體發(fā)展定位，匯總近期建設(shè)需求并制定遠(yuǎn)期建設(shè)任務(wù);明確總體建設(shè)目標(biāo)及各分期建設(shè)的階段目標(biāo)，有效控制整個(gè)園區(qū)的建設(shè)節(jié)奏，分期分批建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分利用園區(qū)現(xiàn)有信息系統(tǒng)(見圖2)對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，對(duì)已有設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化改造提升;設(shè)計(jì)集數(shù)據(jù)分析、事前預(yù)防、預(yù)防性維修、緊急預(yù)案、遠(yuǎn)程處理、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)以及未來(lái)改進(jìn)等智慧功能綜合管理平臺(tái);通過(guò)了解和分析園區(qū)5～10年及以上規(guī)劃，對(duì)園區(qū)各部分管理系統(tǒng)進(jìn)行前瞻性規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行預(yù)判，滿足長(zhǎng)遠(yuǎn)體系發(fā)展及需求;參照已有國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，使智慧化系統(tǒng)形成所級(jí)、院級(jí)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
1.頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)
航天園區(qū)建設(shè)，以提升信息化水平為根本，以提高科研生產(chǎn)能力為驅(qū)動(dòng)，以建設(shè)需求為導(dǎo)向，以融合高新技術(shù)為推力，以實(shí)現(xiàn)“四化”為抓手，按照科學(xué)謀劃、合理布局、近遠(yuǎn)期建設(shè)結(jié)合、前瞻性和可操作性結(jié)合的方針，綜合園區(qū)單體數(shù)字化、群體網(wǎng)絡(luò)化、整體智能化、長(zhǎng)遠(yuǎn)體系化4個(gè)方面進(jìn)行總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)。
充分利用現(xiàn)有基礎(chǔ)條件，考慮未來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，采用打破信息孤島、融合高新技術(shù)、升級(jí)軟件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成等設(shè)計(jì)理念，補(bǔ)充現(xiàn)有不足，完成智慧園區(qū)專項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的能源(水、電、氣、熱)、通排風(fēng)、通信、消防、安防、輻射監(jiān)測(cè)、科研生產(chǎn)管理等的“單體數(shù)字化、群體網(wǎng)絡(luò)化、整體智能化、長(zhǎng)遠(yuǎn)體系化”的發(fā)展目標(biāo)。建立新型協(xié)同系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廣域范圍的協(xié)同研制以及跨網(wǎng)絡(luò)區(qū)域能力單元的動(dòng)態(tài)配置和優(yōu)化。
圖2 航天園區(qū)智慧化系統(tǒng)建設(shè)總體框架
2.生產(chǎn)工藝
數(shù)字化工業(yè)體系是實(shí)現(xiàn)未來(lái)企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)，是適應(yīng)未來(lái)專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展要求的工業(yè)支撐體系。因此，未來(lái)的工業(yè)體系模型應(yīng)充分借鑒國(guó)內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用系統(tǒng)工程、并行工程、知識(shí)工程等先進(jìn)理論和信息化技術(shù)，以信息化帶動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)體系升級(jí)，實(shí)現(xiàn)“兩化”融合，逐步形成產(chǎn)品數(shù)字化工業(yè)新體系。
采用“平臺(tái)發(fā)展”“分級(jí)實(shí)施”模式。基于成熟的系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)共性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集成與協(xié)同，平臺(tái)統(tǒng)一選型、統(tǒng)一建設(shè)。打造柔性化生產(chǎn)支撐能力，建立所級(jí)精益生產(chǎn)管控信息中心，集中管控各生產(chǎn)單位之間的物流、計(jì)劃、質(zhì)量信息，通過(guò)各類資源的統(tǒng)一合理調(diào)配，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)大排產(chǎn)。建立各生產(chǎn)產(chǎn)品和型號(hào)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)支持平臺(tái)，打通總體之間、各單機(jī)之間、系統(tǒng)與單機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞接口，豐富產(chǎn)品關(guān)鍵特性管理手段，提升數(shù)據(jù)分析能力。建立可研生產(chǎn)協(xié)同滾利模式，形成型號(hào)可研生產(chǎn)的過(guò)程管控及精細(xì)化管理能力。同時(shí)，在各生產(chǎn)單位工業(yè)控制局域網(wǎng)全網(wǎng)聯(lián)通的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)涉密網(wǎng)與工業(yè)控制網(wǎng)的全面聯(lián)通，加快兩網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。
3.園區(qū)運(yùn)行
航天智慧園區(qū)涉及智慧市政、智慧交通、智慧社區(qū)，涵蓋園區(qū)內(nèi)部的諸多方面。完成市政設(shè)施管理的智慧化建設(shè)，包括照明、道路感知系統(tǒng)、管網(wǎng)智能管理系統(tǒng);路面層次設(shè)計(jì)，做好園區(qū)內(nèi)部的公共交通引導(dǎo)，包括交通疏導(dǎo)系統(tǒng)、停車輔助系統(tǒng)、出行查詢系統(tǒng);對(duì)于來(lái)訪人員，進(jìn)行證件智能識(shí)別;對(duì)于園區(qū)內(nèi)部員工子女教育，建立教育專網(wǎng)、教育信息化服務(wù)平臺(tái)、信息發(fā)布系統(tǒng)等。
4.保衛(wèi)保密系統(tǒng)
園區(qū)保衛(wèi)保密系統(tǒng)是航天園區(qū)有序穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，在智慧園區(qū)的建設(shè)過(guò)程中必須關(guān)注保衛(wèi)保密系統(tǒng)中所涉及的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)園區(qū)內(nèi)的各類監(jiān)測(cè)攝像頭和大數(shù)據(jù)計(jì)算，對(duì)園區(qū)內(nèi)部的人員以及相關(guān)車輛進(jìn)行識(shí)別，以保證園區(qū)內(nèi)部安全，對(duì)于陌生人員應(yīng)及時(shí)反饋到報(bào)警中心。
智能報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)在園區(qū)設(shè)置各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警并及時(shí)傳送到報(bào)警中心。
門禁系統(tǒng)。通過(guò)在園區(qū)內(nèi)部使用門禁，保證園區(qū)內(nèi)部各個(gè)出入口、辦公樓的進(jìn)出安全。針對(duì)不同級(jí)別的人員設(shè)置相應(yīng)級(jí)別的門禁卡，方便園區(qū)管理。
5.信息化平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)層面
航天智慧化園區(qū)建設(shè)不僅需要各個(gè)子系統(tǒng)硬件及設(shè)施的有效建設(shè)，還需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的集中控制與訪問(wèn)，最終將數(shù)據(jù)、指令、決策、狀態(tài)等信息反饋到呈現(xiàn)層的各顯示界面，為管理者提供園區(qū)狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息。統(tǒng)籌管理信息化平臺(tái)建設(shè)的各個(gè)層面，包括通信網(wǎng)、涉密網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)、工控網(wǎng)、消防網(wǎng)，安防網(wǎng)6個(gè)部分。
為完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的建設(shè)，一是應(yīng)采用專業(yè)的智能傳感設(shè)備，能夠完整、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地得到各個(gè)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)，提供有效的基礎(chǔ)支撐;二是運(yùn)用專業(yè)的系統(tǒng)集成技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)光纖技術(shù)、自動(dòng)化智能控制技術(shù)、區(qū)域地災(zāi)檢測(cè)技術(shù)，以及動(dòng)力環(huán)境設(shè)備數(shù)據(jù)等等專專業(yè)業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域域內(nèi)內(nèi)的的頂頂尖尖技技術(shù)術(shù);;三三是根據(jù)管理者級(jí)別及權(quán)限的不同以及生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際需求，為管理者提供多樣化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式。
6.建筑物載體和水暖電基礎(chǔ)設(shè)施
為了保障園區(qū)智慧化管理的有效運(yùn)行，應(yīng)充分考慮各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施在設(shè)計(jì)階段的智慧化需求。針對(duì)排水設(shè)計(jì)層面，應(yīng)建立水力能源監(jiān)控系統(tǒng)，包括航天園區(qū)內(nèi)用水和其余用水系統(tǒng)。其中，園區(qū)內(nèi)用水包括工業(yè)用水、生活用水、污廢水處理系統(tǒng)等數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng);其余用水包括綠化、空調(diào)等用水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)水資源遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，一方面，通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用層面實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)故障，提高維護(hù)效率;另一方面，對(duì)于污水處理系統(tǒng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)自動(dòng)控制柜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行遠(yuǎn)程控制，并在原有污廢水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上對(duì)工藝中間水池進(jìn)行改造，監(jiān)控各個(gè)水池水位，以保證處理系統(tǒng)的有序運(yùn)行。
電力設(shè)計(jì)層面，依托運(yùn)營(yíng)管理理軟軟件件，，分分區(qū)區(qū)域域完完成成集集控控、、分分控控等功能，通過(guò)點(diǎn)擊負(fù)荷開關(guān)，可查詢到電力參數(shù)，如三相變壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率，頻率等。電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃主要包括低壓生產(chǎn)能源監(jiān)控、中低壓配電站的設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)通信、高壓變電站設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)計(jì)等。
同時(shí)，通過(guò)智能管理軟件對(duì)分布在不同物理空間、地域的通排風(fēng)機(jī)組變量以及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行采集監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)分布式調(diào)節(jié)及監(jiān)控。改變傳統(tǒng)通排風(fēng)運(yùn)行方式，通過(guò)系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)通排風(fēng)的統(tǒng)一管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，實(shí)施告警等功能，增加遠(yuǎn)程、本地監(jiān)控功能，便于值班人員操作。當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換其他風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，有效保障園區(qū)通排風(fēng)系統(tǒng)的可操作性及可靠性。設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)不同科研生產(chǎn)區(qū)域的全新風(fēng)、溫濕度及環(huán)境要求，設(shè)定不同的參數(shù)，尤其是對(duì)室內(nèi)外壓差要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)合下，通過(guò)對(duì)送、排風(fēng)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到穩(wěn)定的壓差。
筆者通過(guò)分析我國(guó)航天園區(qū)相關(guān)需求及條件，結(jié)合我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出針對(duì)性的可行性措施，以期進(jìn)一步促進(jìn)園區(qū)工業(yè)化與信息化深度融合，助力我國(guó)“十四五”期間的航天事業(yè)發(fā)展。
為了保障園區(qū)智慧化管理的有效運(yùn)行，應(yīng)充分考慮各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施在設(shè)計(jì)階段的智慧化需求。針對(duì)排水設(shè)計(jì)層面，應(yīng)建立水力能源監(jiān)控系統(tǒng)，包括航天園區(qū)內(nèi)用水和其余用水系統(tǒng)。其中，園區(qū)內(nèi)用水包括工業(yè)用水、生活用水、污廢水處理系統(tǒng)等數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng);其余用水包括綠化、空調(diào)等用水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。(作者：常健 趙利鋒 顧東鋒 史建中 鄭向陽(yáng))
