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摘要： 從技術(shù)發(fā)展的角度和武器裝備的需求出發(fā)，闡述了快速研制系統(tǒng)產(chǎn)生和發(fā)展的背景，并從技術(shù)、功能和研制過(guò)程方面探討了快速研制系統(tǒng)的定義和內(nèi)涵。面向武器裝備的研制過(guò)程，建立了快速研制系統(tǒng)概念模型及體系結(jié)構(gòu)模型，總結(jié)并提出了快速研制系統(tǒng)的技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞： 武器裝備； 快速研制系統(tǒng)；概念模型；技術(shù)體系

以敏捷制造、柔性集成制造、虛擬制造和快速原型制造技術(shù)等為代表的快速研制系統(tǒng)（ Quick Response Researching and Manufacturing System ， QRRMS ）已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。武器裝備快速研制系統(tǒng)是指在某項(xiàng)武器裝備戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)指標(biāo)的需求確定后，面向該項(xiàng)武器裝備的設(shè)計(jì)過(guò)程和制造過(guò)程的系統(tǒng)。在這種含義下，快速研制系統(tǒng)也可以意譯為 Quick Response Designing and Manufacturing ， QRDM 。深刻理解快速研制系統(tǒng)的概念和內(nèi)涵，探索適合我國(guó)國(guó)情的快速研制系統(tǒng)的應(yīng)用模式，對(duì)加快我國(guó)武器裝備的更新?lián)Q代具有重要意義。

1 快速研制系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展

20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，上市時(shí)間已上升到市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)四要素（質(zhì)量、價(jià)格、服務(wù)和上市時(shí)間）的首位，產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的技術(shù)與手段成為企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力 [1] ，快速反應(yīng)制造（ Quick Response Manufacturing — QRM ）系統(tǒng)與技術(shù)便成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界競(jìng)相開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的技術(shù) [2] 。如美國(guó) Wisconsin-Madison 大學(xué) 1993 年就成立了快速反應(yīng)制造研究中心，并提出了利用全新的途徑，重新設(shè)計(jì)整個(gè)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的一系列措施。另外， 1992 年，美國(guó) Lehigh 大學(xué) Iacocca 研究所受國(guó)防部委托所提交的 21 世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略報(bào)告中，提出了敏捷制造的概念 [3] 。

敏捷制造模式與快速反應(yīng)制造技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為快速研制系統(tǒng)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。在工業(yè)界大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用快速反應(yīng)制造與敏捷制造技術(shù)的同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家的軍事工業(yè)為滿足武器裝備快速更新?lián)Q代的要求，也在不斷開(kāi)發(fā)快速研制和生產(chǎn)技術(shù)。如美國(guó)空軍在研制 YF-22 戰(zhàn)斗機(jī)的過(guò)程中就提出了一體化產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的概念； 1986 年，美國(guó)國(guó)防部制定了計(jì)算機(jī)輔助后勤支援計(jì)劃（ CALS ），旨在將技術(shù)文件密集的國(guó)防訂貨方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨茸詣?dòng)化、信息化和集成化的快捷工作方式；同年，美國(guó)國(guó)防防務(wù)分析研究所 (IDA) 進(jìn)行了并行工程（ Concurrent Engineering ， CE ）的可行性研究，旨在解決武器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)的問(wèn)題，并提出了并行工程的概念和方法 [3] 。

國(guó)外軍事工業(yè)已經(jīng)逐步提出了一系列武器裝備快速研制和生產(chǎn)的思想、方法和技術(shù)。進(jìn)入 20 世紀(jì)末期，美國(guó)對(duì)武器裝備快速研制和生產(chǎn)的追求更為明顯。美國(guó)國(guó)防部《 2010 年及其以后的美國(guó)國(guó)防制造工業(yè)》報(bào)告中指出：“國(guó)防部要決定有哪些產(chǎn)品和工藝過(guò)程必須受到保護(hù)，并尋找關(guān)鍵的替代外國(guó)供應(yīng)商的本國(guó)生產(chǎn)商和（或）開(kāi)發(fā)快速反求工程及重新制造能力 [4] �！痹搱�(bào)告強(qiáng)調(diào)了“低成本快速產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)”，并列舉了可使周期時(shí)間和非重復(fù)成本顯著降低的制造技術(shù)，包括新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、新的制造工藝、新的企業(yè)間合作方式和新的企業(yè)內(nèi)部運(yùn)作方式，要在國(guó)防武器系統(tǒng)整個(gè)生命周期內(nèi)“實(shí)現(xiàn)能做出快速反應(yīng)的世界一流水平的制造能力”。美國(guó)已經(jīng)把快速研制系統(tǒng)技術(shù)作為 21 世紀(jì)制造技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)防科技工業(yè)快速研制系統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也得到了充分的重視。 20 世紀(jì) 90 年代末，我國(guó)武器裝備先進(jìn) 制造技術(shù)專家 就 明確建議，應(yīng)將 快速研制系統(tǒng)技術(shù) 作為武器裝備先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)，并指出：“ 快速研制系統(tǒng)技術(shù)是提高武器裝備研制、生產(chǎn)的快速響應(yīng)能力的關(guān)鍵技術(shù)。快速研制系統(tǒng)技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和仿真技術(shù)為工具，從型號(hào)設(shè)計(jì)開(kāi)始，研究武器裝備的加工、裝配和使用維護(hù)的全過(guò)程，以減少直到消滅設(shè)計(jì)的變更和信息傳遞的錯(cuò)誤，縮短研制周期和降低研制費(fèi)用。快速研制系統(tǒng)技術(shù)是將武器裝備的設(shè)想盡快變?yōu)閷?shí)用武器裝備的快速可靠途徑。 ” 進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，快速研制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó) 武器裝備先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

2 快速研制系統(tǒng)的概念與內(nèi)涵

快速研制系統(tǒng)目前尚無(wú)統(tǒng)一的定義，一般認(rèn)為是采用能加快研制速度的先進(jìn)制造技術(shù)，能加快新產(chǎn)品研制速度的制造系統(tǒng)�？焖俚暮�義是指在不斷變化與難以預(yù)測(cè)的環(huán)境中，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高新產(chǎn)品的研制效率，加快研制速度，縮短研制周期。

快速研制系統(tǒng)從本質(zhì)上說(shuō)還是一個(gè)制造系統(tǒng)，它是由研制過(guò)程及其所涉及的人員、材料、能源、能加快研制速度的硬件（研制設(shè)備、各種裝置）和有關(guān)的軟件（現(xiàn)代制造理論、先進(jìn)制造工藝與系統(tǒng)集成方法）以及制造信息所組成的，具有特定功能的有機(jī)整體。

從功能角度，快速研制系統(tǒng)的內(nèi)涵可理解為：能將研制資源（設(shè)備、材料、能源、信息）快速轉(zhuǎn)變?yōu)樾庐a(chǎn)品的輸入輸出系統(tǒng)。快速研制系統(tǒng)可對(duì)研制信息進(jìn)行充分共享和快速處理，對(duì)研制資源進(jìn)行快速配置或重組，對(duì)研制過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化和精簡(jiǎn)，人員和系統(tǒng)能協(xié)調(diào)工作，從而使系統(tǒng)具有快速研制的功能。

從技術(shù)角度，快速研制系統(tǒng)的內(nèi)涵可理解為：集各種能加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的先進(jìn)制造技術(shù)和管理方法于一體的制造系統(tǒng)。如設(shè)計(jì)階段的數(shù)字化設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)，試制階段的快速成型制造（ RPM ）技術(shù)，以及所采用的敏捷制造模式和分散網(wǎng)絡(luò)化制造模式等 [5] 。

從過(guò)程角度，快速研制系統(tǒng)的內(nèi)涵可理解為：覆蓋產(chǎn)品研制的全過(guò)程的制造系統(tǒng)，包括市場(chǎng)需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、測(cè)試、定型和最終實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。狹義的快速研制系統(tǒng)僅限于新產(chǎn)品定型之前的過(guò)程，不包括批量生產(chǎn)技術(shù)。

從快速研制系統(tǒng)的概念和內(nèi)涵可以看出其具備以下幾個(gè)特性：

(1) 快速性 快速性 是指產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)的速度快，周期短，即能以最短的時(shí)間完成研制任務(wù)。系統(tǒng)具有快速性是由于系統(tǒng)采用的技術(shù)、方法和手段均以能加快研制速度為特征。

(2) 階段性 快速研制系統(tǒng)僅覆蓋整個(gè)制造過(guò)程的研制階段。一般來(lái)說(shuō)，批量生產(chǎn)組織管理、批量生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備等不在快速研制系統(tǒng)的研究范圍之內(nèi)。

(3) 集成性 快速研制系統(tǒng)的集成是指以加快研制速度為特征的集成，包括資源（物理設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)和人）集成、功能集成、信息集成和過(guò)程集成。

(4) 適應(yīng)性 快速研制系統(tǒng)具有對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝變化、制造方法和手段變化、集成測(cè)試條件變化等適應(yīng)快的特性，適應(yīng)性體現(xiàn)了系統(tǒng)在難以預(yù)測(cè)的變化中的適應(yīng)能力。

(5) 人機(jī)協(xié)同性 研制環(huán)境較批量制造環(huán)境更具動(dòng)態(tài)性，這就決定了快速研制系統(tǒng)必然是人機(jī)一體化的交互式系統(tǒng)。

3 武器裝備快速研制系統(tǒng)的基本模型

快速研制系統(tǒng)將信息技術(shù)、快速設(shè)計(jì)技術(shù)、快速原型制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和現(xiàn)代項(xiàng)目管理技術(shù)等集成，充分利用信息高速公路及制造業(yè)的資源，采用新的設(shè)計(jì)理論和方法、制造工藝、新的組織管理模式及項(xiàng)目管理思想，將新型武器裝備的設(shè)計(jì)與試制有機(jī)結(jié)合，以快速、經(jīng)濟(jì)地響應(yīng)武器裝備的更新?lián)Q代。

3.1 概念模型

武器裝備快速研制系統(tǒng)是面向武器裝備設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的制造系統(tǒng)，它既具有制造系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)，又體現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的快速特性。快速研制系統(tǒng)的概念模型不僅體現(xiàn)制造系統(tǒng)的基本特征，還應(yīng)體現(xiàn)研制過(guò)程的集成與研制功能的集成。經(jīng)過(guò)研究，初步建立的快速研制系統(tǒng)概念模型如圖 1 所示。  

3.2 基于多視圖的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)模型

武器裝備快速研制過(guò)程中的每個(gè)階段都與功能、信息、組織和資源密切相關(guān)，因此，從多視圖角度出發(fā)，研究了構(gòu)成快速研制系統(tǒng)的集成化建模體系結(jié)構(gòu)。它以過(guò)程視圖為核心，以其他的視圖（功能視圖、信息視圖、組織視圖、資源視圖）為輔助視圖來(lái)統(tǒng)一集成建模，最終形成具有一定柔性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，如圖 2 所示。

其中，組織視圖描述系統(tǒng)的層次化組織結(jié)構(gòu)，并定義組織中不同的角色；過(guò)程視圖對(duì)系統(tǒng)研制基本過(guò)程進(jìn)行可視化；功能視圖描述要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)所需的功能；資源視圖描述要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)所需的各種資源；信息視圖描述要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)所需的信息，以活動(dòng)反映每個(gè)階段的研究工作。多視圖的結(jié)構(gòu)模型反映了武器裝備關(guān)鍵零部件不同研制階段與不同視圖間的映射關(guān)系及各個(gè)階段的研究重點(diǎn)，快速研制系統(tǒng)生命周期由需求分析階段、快速設(shè)計(jì)階段、快速工藝準(zhǔn)備階段、快速制造階段、快速裝配階段到產(chǎn)品試制定型階段組成。

4 快速研制系統(tǒng)技術(shù)體系與發(fā)展趨勢(shì)

快速研制系統(tǒng)技術(shù)是提高武器裝備研制、生產(chǎn)的快速響應(yīng)能力的關(guān)鍵技術(shù)，是將武器裝備的需求與設(shè)想盡快變?yōu)閷?shí)用武器裝備的快速可靠途徑。武器裝備快速研制技術(shù)和手段將成為國(guó)防制造業(yè)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的核心。

4.1 快速研制系統(tǒng)的主要技術(shù)群

從武器裝備快速研制生命周期的過(guò)程控制出發(fā)，在設(shè)計(jì)、工藝、制造、系統(tǒng)集成、運(yùn)行及裝配各階段提取和定義的快速研制系統(tǒng)技術(shù)體系，提出快速研制系統(tǒng)的五大技術(shù)群：快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)群、快速制造工藝與裝備技術(shù)群、快速制造管理與保障技術(shù)群、快速柔性集成制造技術(shù)群以及快速研制支撐技術(shù)群�？焖傺兄葡到y(tǒng)技術(shù)體系具體如表 1 所示。

表 1 快速研制系統(tǒng)技術(shù)體系

4.2 快速研制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）數(shù)字化是快速研制系統(tǒng)技術(shù)的核心 通過(guò)建立數(shù)字化模型，實(shí)現(xiàn)武器裝備研制全過(guò)程的信息共享，完成武器裝備的優(yōu)化設(shè)計(jì)、質(zhì)量與可靠性預(yù)測(cè)；實(shí)現(xiàn)試制過(guò)程協(xié)同、試驗(yàn)測(cè)試信息集成；對(duì)研制的全過(guò)程實(shí)施時(shí)間和空間上全面、有效的管理，快速、高效地完成武器裝備的研制。

（2）協(xié)同設(shè)計(jì)與制造武器裝備研制工作具有群體性、交互性、分布性和協(xié)作性的特點(diǎn)，迫切需要改變傳統(tǒng)的串行工作模式，對(duì)設(shè)計(jì)與制造過(guò)程進(jìn)行重構(gòu)；應(yīng)充分重視人機(jī)一體化技術(shù)，在制造系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)同、型號(hào)研制單位內(nèi)的協(xié)同和型號(hào)研制單位間協(xié)同三個(gè)層次上，深入研究和應(yīng)用協(xié)同化技術(shù)。

（3）智能化 智能化是柔性制造與快速集成制造下一步的發(fā)展方向，智能化的設(shè)計(jì)系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)和管理系統(tǒng)是武器裝備智能化制造的突破口。

5 結(jié)束語(yǔ)

如何解決好產(chǎn)品市場(chǎng)壽命縮短和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)的尖銳矛盾，已經(jīng)成為決定企業(yè)成敗興衰關(guān)鍵問(wèn)題。把企業(yè)建成一支“快速反應(yīng)部隊(duì)”，已成為 21 世紀(jì)制造業(yè) 眾多追求的首要目標(biāo)。

武器裝備快速研制系統(tǒng)作為一種嶄新的制造系統(tǒng)，以對(duì)高技術(shù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)需求的快速反應(yīng)為特征，是 加速武器裝備更新?lián)Q代的有效途徑。探索適合我國(guó)國(guó)情的快速研制系統(tǒng)模式，加強(qiáng)武器裝備快速研制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，對(duì)提高我國(guó)武器裝備的研制能力、加快武器裝備的現(xiàn)代化具有重要意義。