面向軍民兩用產(chǎn)業(yè)“雙循環(huán)”的云檢測生態(tài)模式轉型

■周鵬飛 戴錚 王文強 危荃 劉驍佳 沈彩霞

1 實施背景及必要性

1.1 質(zhì)量“三高”提升的迫切需求

“十三五”以來，我國航天發(fā)射屢創(chuàng)新高，年發(fā)射次數(shù)連續(xù)兩年位居世界第一。航天科技集團作為我國航天強國建設的主力軍，“十三五”期間實施的宇航發(fā)射任務高達130 余次。以射線檢測為代表的無損檢作為型號產(chǎn)品生產(chǎn)制造流程中最主要的質(zhì)量檢測手段，直接關系型號產(chǎn)品最終質(zhì)量與發(fā)射成敗，是質(zhì)量“三高”提升的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)膠片照相法過程繁瑣、效率低、成本高，環(huán)保性差，人工評定方式判讀效率低、主觀經(jīng)驗依賴性強、質(zhì)量穩(wěn)定性，復評復查周期長等問題，傳統(tǒng)檢測模式已無法適應航天型號高強度研制、高密度發(fā)射、大批量生產(chǎn)的新常態(tài)，迫切需要檢測新技術、新模式的推廣與應用突破瓶頸問題。

1.2 數(shù)字化轉型發(fā)展的迫切需求

我國正處于推動航天強國建設“兩個階段、三步走”戰(zhàn)略發(fā)展階段，新一輪科技革命加速演進時代背景下，集團公司提出的數(shù)字化轉型戰(zhàn)略，全面推進航天制造業(yè)加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展。目前檢測領域仍采用紙質(zhì)記錄，數(shù)據(jù)統(tǒng)計、存貯查閱難，流轉效率低，不利于產(chǎn)品質(zhì)量管控和追溯。同時檢測信息化基礎薄弱，多廠協(xié)同模式下數(shù)據(jù)分散、利用率低，檢測結果復查及信息反饋不便，造成了整個航天制造體系中信息堵點與短板。“檢測裝備+云服務”的云檢測模式順應航天制造業(yè)發(fā)展趨勢，契合數(shù)字化轉型戰(zhàn)略方針。云檢測獲取的質(zhì)量大數(shù)據(jù)將實現(xiàn)對設計端與制造端反饋賦能，從而帶來航天型號質(zhì)量管控模式升級，提高型號全生命周期質(zhì)量與可靠性，進一步加快型號研制進度，降低綜合成本。

1.3 高品質(zhì)檢測的迫切需求

隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，新能源、軌交、電子、汽車等民用制造領域對高品質(zhì)檢測能力的需求也不斷增強。部分發(fā)達國家為遏制我國產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對關鍵技術、關鍵設備等進行全面封鎖，可以預見未來高端檢測裝備和尖端檢測技術的消化吸收引進存在壁壘。航天領域質(zhì)量控制與檢測技術通過多年發(fā)展，在部分領域已達到國際先進水平，通過軍民融合等途徑，將成熟的航天檢測技術、裝備和標準進行推廣，竭力滿足不同民用制造領域對高品質(zhì)檢測的需求，有利于提升了相關行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，提高國際競爭力。

1.4 行業(yè)服務化轉型的迫切需求

二十一世紀以來，國內(nèi)檢測裝備市場是全球最大的單一市場，需求量常年占全球50%以上，但歐、美、日等發(fā)達國家引領世界檢測技術發(fā)展，占據(jù)檢測裝備產(chǎn)業(yè)頂端。國內(nèi)檢測裝備廠家處于模仿與跟跑狀態(tài)，主要面向低端檢測市場，造成國內(nèi)檢測裝備廠家規(guī)模小、盈利差，更有甚者淪為國外巨頭代工廠。盈利效益差又反向影響資本、人才、產(chǎn)業(yè)政策向該行業(yè)聚集，造成惡性循環(huán)。隨著新一代信息技術、人工智能技術的蓬勃發(fā)展，檢測裝備數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢顯著，依托國內(nèi)信息技術、人工智能等技術優(yōu)勢，背靠國內(nèi)廣闊市場，以檢測數(shù)據(jù)為核心，發(fā)展云檢測模式，共同組建云檢測生態(tài)圈，帶動相關檢測裝備上下游產(chǎn)業(yè)聯(lián)動，推進檢測裝備行業(yè)服務化轉型升級，從而實現(xiàn)檢測裝備行業(yè)的彎道超車。

2 概述

面向檢測行業(yè)數(shù)字化發(fā)展趨勢，針對航天型號產(chǎn)品質(zhì)量“三高”提升和民用產(chǎn)業(yè)升級過程對高品質(zhì)檢測的需求，以技術研究打通檢測產(chǎn)品全鏈路為檢測產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展奠定基礎為正向主線，形成基于“技術-產(chǎn)品-產(chǎn)業(yè)”三個緯度的“軍+民”云檢測雙循環(huán)自閉環(huán)體系，通過循環(huán)內(nèi)生自驅力推動云檢測生態(tài)形成與發(fā)展。

云檢測系統(tǒng)的應用涵蓋航天、航空、核電、新能源、船舶等高端制造業(yè)全生命周期質(zhì)量檢測與監(jiān)控，可應用于港口、電站、工廠、交通等領域運行過程監(jiān)控與安全管理。提供智能檢測裝備、試驗檢測管理系統(tǒng)、AI 識別軟件、云端數(shù)據(jù)中心、AR 遠程平臺、無人檢測產(chǎn)線等全生態(tài)鏈產(chǎn)品與服務。實現(xiàn)檢測與監(jiān)測過程中的計劃排程、工藝仿真、過程控制、智能檢測、數(shù)據(jù)管理、遠程服務、在線排故、教育培訓等復雜場景功能。

航天產(chǎn)業(yè)中，在技術維度通過航天“三高”需求牽引，突破六大關鍵技術研究；在產(chǎn)品維度形成六大類核心檢測類裝備產(chǎn)品，從而大幅提高軍工高端裝備自主可控能力；在產(chǎn)業(yè)維度，通過數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化的云檢測應用于整個航天型號產(chǎn)品全生命周期，從而服務國防科技工業(yè)高水平高速發(fā)展。而航天產(chǎn)業(yè)“三高目標實現(xiàn)”既驗證了國產(chǎn)檢測裝備產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性又驅動檢測技術深化發(fā)展，促進檢測技術全流程服務延伸，從而完成一重循環(huán)，推動航天領域云檢測“技術-產(chǎn)品-產(chǎn)業(yè)”良性發(fā)展。

民用產(chǎn)業(yè)中，通過對高品質(zhì)檢測服務的需求牽引，將成熟的航天檢測技術進行場景遷移，開發(fā)針對民用產(chǎn)業(yè)不同客戶的檢測裝備產(chǎn)品，從而帶動整個檢測領域上下游行業(yè)的共同發(fā)展，打造產(chǎn)業(yè)集群效應，實現(xiàn)云檢測對全產(chǎn)業(yè)鏈的賦能，促進地方經(jīng)濟增長，帶來檢測產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大，牽引更多社會力量投入檢測裝備開發(fā)，形成多種產(chǎn)品并行發(fā)展態(tài)勢，驅動更多的高端人才聚集，推進整個學科發(fā)展，專家涌現(xiàn)，形成全梯度人才培養(yǎng)的態(tài)勢，進而推動檢測技術研究深化，為出現(xiàn)顛覆性技術出現(xiàn)和實現(xiàn)技術持續(xù)領先奠定人才、物質(zhì)與科研環(huán)境基礎。

3 實施路徑

3.1 堅持需求牽引，明確總體規(guī)劃，規(guī)劃數(shù)字化檢測模式轉型升級路徑

圖1 面向“雙循環(huán)”的云檢測生態(tài)模式轉型升級模式

通過質(zhì)量“三高”提升要求導入，產(chǎn)生檢測模式轉型的任務需求牽引，對傳統(tǒng)檢測模式進行解剖分析，從管理模式、流程審簽、檢測方法、資料存檔、質(zhì)量判讀五個方面進行分析，提出“流程信息化、工藝定制化、過程自動化、結果數(shù)字化、判定智能化”的云檢測五化轉型路線。

綜合調(diào)研業(yè)內(nèi)各單位檢測現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)共性問題，主要包括自動化程度低（手工檢測占比超60%，過程一致性差、檢測效率低）、數(shù)字化程度低（底片、紙介質(zhì)記錄占比超80%。數(shù)據(jù)統(tǒng)計查閱困難，質(zhì)量管控和追溯困難、數(shù)據(jù)資源利用率低）、智能化程度低（人為評定主觀依賴性強，易錯/漏判）、網(wǎng)絡化程度低（離散協(xié)同模式下廠所分散，跨域復評復查周期長、效率低）。聚焦上述難點、痛點問題，開展總體發(fā)展規(guī)劃，整體框架設計、業(yè)務模塊設計、技術服務體系設計和服務模式設計，通過研制自主可控的高端智檢測裝備，建設“全流程管理平臺、工藝服務平臺、智能評價平臺、遠程評定平臺”，形成以高端檢測裝備研制串通硬件鏈路、智能識別助推轉型升級、云端互聯(lián)應用變革檢測模式、圖像數(shù)據(jù)打造核心價值的發(fā)展觀。

根據(jù)調(diào)研結果與分析，結合無損檢測、智能檢測裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、增強現(xiàn)等技術發(fā)展現(xiàn)狀，提出“1347”的云檢測模式架構：1：一套通用微服務架構；3：核心支撐三大中臺(業(yè)務中臺、數(shù)據(jù)中臺、AI 中臺)；經(jīng)典工業(yè)云四層架構（應用層、中臺層、平臺層、邊緣層）；7：七大典型應用APP（智能識別APP、遠程診斷APP、在線閱片APP、工藝服務APP、遠程培訓APP、設備管理APP、質(zhì)量統(tǒng)計APP），充分發(fā)揮各單位無損檢測資源整合優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享（檢測圖像、檢測統(tǒng)計數(shù)據(jù)）、質(zhì)量服務共享（遠程專家診斷、遠程檢測排產(chǎn)）等功能，推動航天制造業(yè)檢測領域數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化轉型，支撐航天“三高”發(fā)展。

3.2 瞄準建設目標，聚焦核心技術，打造面向軍民產(chǎn)業(yè)的云檢測拳頭產(chǎn)品

針對軍民產(chǎn)業(yè)對檢測技術快速迭代發(fā)展的應用需求，解構云檢測核心共性需求，形成“智能檢測裝備端+虛擬云端+用戶終端”的布局形式，構建從系統(tǒng)設計端、檢測實施端、數(shù)據(jù)分析端、遠程協(xié)作端為一體的全鏈路產(chǎn)品及服務體系，打造一套流程融合、柔性智能、自主可控、敏捷復制、快速部署的數(shù)字化云檢測平臺。對標云檢測生態(tài)建設目標和實際發(fā)展現(xiàn)狀，形成“三級階梯”發(fā)展目標：

短期（2020 年-2023 年）：結合型號業(yè)務需求，打通跨廠/所云平臺，運載火箭領域檢測結果數(shù)字化覆蓋率60%以上。

中期（2023 年-2035 年）：遷移推廣至核電、船舶等其他國防軍工大型集團單位，打通跨院云平臺，實現(xiàn)軍工領域檢測結果數(shù)字化覆蓋率80%以上。

長期（2025 年-2030 年）：推廣應用至特種設備、新能源等民用領域，打通跨域云平臺，實現(xiàn)民用領域檢測結果數(shù)字化覆蓋率90%以上。

檢測裝備端重點開展數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)、智能裝備控制系統(tǒng)和智能評價系統(tǒng)開發(fā)，并開展相應核心技術研究。云端和客戶端主要是對智能檢測裝備上傳的數(shù)據(jù)信息進行處理并顯示，主要為智能識別技術與數(shù)據(jù)處理、加密通訊等技術。

云檢測平臺以檢測數(shù)據(jù)中心建設為主線，實現(xiàn)制造產(chǎn)業(yè)無損檢測軟硬件資源統(tǒng)籌人員、數(shù)據(jù)、知識的互通、共用和共享，實現(xiàn)型號產(chǎn)品無損檢測流程、過程及結果數(shù)據(jù)的可采集、可追蹤、可應用，為產(chǎn)品研制過程質(zhì)量管控和質(zhì)量管理決策提供有力支撐，主要功能為：

圖2 云檢測技術服務體系

①管流程——TDM 模塊：云平臺提供滿足CNAS 實驗室體系管理要求的TDM管理模塊，通過TDM 系統(tǒng)實現(xiàn)檢測任務輸入、任務分發(fā)、檢測報告輸出等檢測業(yè)務流程的線上管控，建立“型號產(chǎn)品信息——數(shù)字化檢測數(shù)據(jù)結果”映射關系，為數(shù)據(jù)結果的分析與應用奠定基礎；

②管過程——工藝支持、在線培訓、遠程診斷、遠程評定、智能判讀、AI 模型訓練：1）面向檢測過程：平臺實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)采集、存儲，并提供檢測過程復雜構件工藝仿真、推送和在線培訓等技術服務；2）面向結果評定：云平臺為制造單位提供遠程診斷、遠程評定、智能判讀（集中或分布）、AI 模型訓練等服務；

③管結果——復評復查、質(zhì)量分析、數(shù)據(jù)挖掘：云平臺實現(xiàn)各制造單位檢測數(shù)據(jù)的集中管控和分析，面向型號總體可提供檢測數(shù)據(jù)復查、質(zhì)量統(tǒng)計分析結果，面向制造單位工藝可提供產(chǎn)品缺陷統(tǒng)計分析結果。

3.3 跟蹤市場風向，輸出檢測技術，多維并舉構建民用檢測行業(yè)全新生態(tài)

國內(nèi)不同規(guī)模檢測行業(yè)廠商達數(shù)千家，根據(jù)服務客戶群體側重的不同一般分為醫(yī)療、電子、工業(yè)等領域，現(xiàn)階段，因工業(yè)市場對低端檢測產(chǎn)品需求量旺盛，國內(nèi)大多廠商主要集中于產(chǎn)業(yè)鏈下游，銷售/代理低中端設備及相關售后維保業(yè)務為主，中游業(yè)務（如成套裝備集成定制、軟件開發(fā)）為輔的經(jīng)營模式，專注承擔高端裝備集成定制開發(fā)的企業(yè)較為稀缺。整體市場競爭情況呈現(xiàn)出低端裝備市場競爭激烈，高端裝備市場競爭相對平和，系統(tǒng)設計能力和集成控制水平成為阻止普通廠家進軍高端裝備市場的主要門檻。

圖3 云檢測技術產(chǎn)業(yè)生態(tài)構建總體規(guī)劃

根據(jù)目前檢測裝備與云服務市場的分析結果，為滿足高端制造業(yè)數(shù)字化轉型對高品質(zhì)檢測結果的需求，迫切需要聯(lián)合“四方”力量，制定總體規(guī)劃、制造業(yè)服務化轉型的云檢測生態(tài)，主要做法包括：一）與地方政府開展智能制造轉型發(fā)展調(diào)研與論證規(guī)劃，構建“裝備+平臺+生態(tài)”的云檢測產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線；二）與高校、科研院所交流云檢測相關人才培養(yǎng)；三）與設備廠商、相關行業(yè)龍頭推進微服務、大數(shù)據(jù)、云計算、增強現(xiàn)實技術在檢測領域的融合創(chuàng)新；四）與專業(yè)檢測商、用戶單位推進制造業(yè)服務化轉型與檢測數(shù)據(jù)增值業(yè)務。從“技術發(fā)展五階段-成果轉化五個聯(lián)盟-推廣應用五個方向-產(chǎn)品孵化六大領域-重點打造六個平臺”逐步形成數(shù)據(jù)中心，構建產(chǎn)業(yè)集群與聯(lián)盟，形成“無損檢測、檢測軟件、云計算、自動化、增強現(xiàn)實、人工智能”六大行業(yè)組成的檢測生態(tài)鏈，推進智能檢測裝備服務化轉型最終形成云檢測生態(tài)。