智慧研發(fā)的提出以系統(tǒng)工程和精益研發(fā)為理論背景，以智能科技在近幾年的發(fā)展為技術(shù)背景，伴隨工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧軍工、智慧院所的相繼提出，智慧研發(fā)概念也隨即產(chǎn)生�；�于安世亞太對系統(tǒng)工程和精益研發(fā)的研究發(fā)展，我們將智慧研發(fā)定義為精益研發(fā)的智慧化發(fā)展，是智能科技和知識工程深度融合的精益研發(fā)體系。

一、智慧研發(fā)的總體特征

           智慧研發(fā)是與智能制造相適應(yīng)的研發(fā)體系，就是以智慧研發(fā)為基礎(chǔ)，以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代智能科技為手段，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)體系的智慧化和所研制產(chǎn)品的智能化。

           基于以上的理解，可以給智慧研發(fā)的總體特征做了如下描述：以知識為基礎(chǔ)、以仿真為驅(qū)動、以質(zhì)量為目標(biāo)，持續(xù)創(chuàng)新，不斷開發(fā)新產(chǎn)品、新服務(wù)，基于智能科學(xué)的理論、技術(shù)、方法和信息，采用自動化和數(shù)字化技術(shù)與工具，利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等手段，整合和優(yōu)化利用各類內(nèi)外部資源，實現(xiàn)信息流、物資流、資金流、知識流、服務(wù)流的高度集成與融合。

二、智慧研發(fā)體系框架

           上圖給出了智慧研發(fā)的體系概覽。這是一個基于系統(tǒng)工程的研發(fā)體系，包含綜合設(shè)計、知識工程和過程質(zhì)量等核心子體系，可幫助企業(yè)實現(xiàn)研發(fā)模式轉(zhuǎn)型，建立正向設(shè)計能力，同時規(guī)劃未來智慧工廠建設(shè)路線。以智慧研發(fā)為抓手，可以建設(shè)面向智能制造時代的現(xiàn)代工業(yè)研發(fā)體系。

三、智慧研發(fā)的特點

   
           1.建立統(tǒng)一的多學(xué)科協(xié)同研發(fā)平臺

           首先針對智能產(chǎn)品開發(fā)一般都是跨越多個專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和具有多種關(guān)鍵技術(shù)特征的，涉及多學(xué)科跨專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域高度交叉與融合。同時，用戶的多樣化需求也使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能變得非常復(fù)雜，IT嵌入式軟件技術(shù)也逐漸成為產(chǎn)品的核心部分，需要機、電、軟等多個學(xué)科的協(xié)同配合。

           這就需要企業(yè)建立一個可以融合企業(yè)內(nèi)部所有不同專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域研發(fā)系統(tǒng)和工具的頂層架構(gòu)，形成一個可以全面管理產(chǎn)品生命周期中所有專業(yè)研發(fā)要素的統(tǒng)一的多學(xué)科協(xié)同研發(fā)平臺。

   
           2.建立數(shù)字化樣機，實現(xiàn)仿真驅(qū)動創(chuàng)新

           在智慧研發(fā)階段中，必須要建立產(chǎn)品的數(shù)字樣機，用來支持總體設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，工藝設(shè)計等協(xié)同設(shè)計工作，支持項目團隊進行并行產(chǎn)品開發(fā)。

           建立數(shù)字樣機的主要作用包括分析數(shù)字樣機模型具有正確的公差尺寸，干涉檢查等，同時還有重量特性分析、運動分析和人機功效分析。同時，數(shù)字樣機還能夠提供產(chǎn)品裝配分析的數(shù)據(jù)信息，這包括裝配單元信息、裝配層次信息等，以保證對產(chǎn)品的裝配順序、裝配路徑、裝配時的人機性、裝配工序和工時等進行仿真。數(shù)字樣機還可以進行工藝性評估，包括加工方法、加工精度、刀路軌跡等，實現(xiàn)對樣機的CAM仿真和基于三維數(shù)字樣機的工藝規(guī)劃。在基于數(shù)字化樣機的基礎(chǔ)上，企業(yè)還可以建立虛擬樣機進行系統(tǒng)集成和仿真驗證，可以通過仿真減少實物試驗，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，完成仿真驅(qū)動設(shè)計。同時還可以將仿真技術(shù)與試驗管理結(jié)合起來，提高仿真結(jié)果的置信度。

   
           3.采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計 形成系列化產(chǎn)品開發(fā)能力

           產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計在工廠復(fù)雜數(shù)據(jù)模型和變量輸入的情況下要提升設(shè)計效率和運作水平就顯得尤為重要，模塊化就是為滿足不同需要，以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，通過分解、集合手段，把復(fù)雜系統(tǒng)分解為相互獨立的具有特定功能的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，再通過標(biāo)準(zhǔn)的接口把各獨立的模塊聯(lián)結(jié)為一個完整系統(tǒng)的過程。

   
           4.融合增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計

           區(qū)別于傳統(tǒng)的經(jīng)驗式設(shè)計模式，經(jīng)過拓?fù)鋬?yōu)化的產(chǎn)品模型是在給定載荷、工況等約束條件下，滿足性能要求的最優(yōu)拓?fù)淠Ｐ�，而且具備輕量化的特點，是一種新型的設(shè)計方法。然而，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)只有在不考慮制造工藝約束時才具有更好的效果。因此，盡管工程師們通過拓?fù)鋬?yōu)化方法設(shè)計出了結(jié)構(gòu)獨特、高性能的產(chǎn)品模型，但往往因為可制造性問題而舍棄掉產(chǎn)品在輕量化、高性能上的優(yōu)勢。

   
           5.應(yīng)用虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實技術(shù)的設(shè)計評審

           虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)是銜接虛擬產(chǎn)品和真實產(chǎn)品實物之間的橋梁，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)，在產(chǎn)品的初創(chuàng)階段就能夠?qū)Ξa(chǎn)品的設(shè)計方案和產(chǎn)品的相關(guān)屬性信息進行直觀的展示和體驗，使整個設(shè)計評審過程更便捷和有效，同時能夠更直觀的發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程中存在的問題。另外，在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，還能夠進行逼真的產(chǎn)品虛擬使用和維修培訓(xùn)，以及為用戶提供沉浸式體驗，幫助用戶提前感受企業(yè)智能產(chǎn)品的獨特魅力。

   
           6.建立基于云端的廣域協(xié)同研發(fā)

           在智慧研發(fā)中，企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)將會由單向的技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)體系投放市場，等待客戶體驗，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)主動與用戶服務(wù)的終端接觸，進行良性互動，協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品，技術(shù)創(chuàng)新的主體將會轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩簟Ｆ鋭?chuàng)新、意識、需求貫穿生產(chǎn)鏈，影響著設(shè)計以及生產(chǎn)的決策。

           設(shè)計師將會成為在消費端、使用端、生產(chǎn)端之間的匯集各方資源的組織者，不在這個生產(chǎn)鏈巨大網(wǎng)絡(luò)下起到推動作用，不再獨立包攬所有的產(chǎn)品創(chuàng)新工作。智慧研發(fā)將會是基于云端與供應(yīng)商、合作伙伴、客戶進行協(xié)同研發(fā)，讓所有人都能夠參與到開放式的創(chuàng)新中來。

   
           7.基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的閉環(huán)產(chǎn)品研發(fā)

           有賴于物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的發(fā)展，通過對產(chǎn)品上安裝傳感器，就可以基于物聯(lián)網(wǎng)收集的產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品進行性能、質(zhì)量進行實時監(jiān)控，工程技術(shù)人員將更加了解當(dāng)前產(chǎn)品的軟硬件運行狀況。

通過增強型虛擬現(xiàn)實技術(shù)展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知的數(shù)據(jù)

           同時，基于大數(shù)據(jù)分析和智能優(yōu)化對搜集到的海量數(shù)據(jù)進行處理，分析、編程，也可以明確在以往產(chǎn)品研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，繼而在下一代產(chǎn)品研發(fā)中改進設(shè)計，使產(chǎn)品能夠不斷的動態(tài)優(yōu)化來改善用戶的體驗，持續(xù)改進產(chǎn)品質(zhì)量和功能。

   
           總體來說，實現(xiàn)智慧研發(fā)是一個復(fù)雜而漫長的過程，上述的幾大要素的實施也是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。企業(yè)除了要建立完善的研發(fā)體系以外，還應(yīng)通過信息化技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中數(shù)據(jù)流的自動化，以用戶為中心，通過智慧研發(fā)構(gòu)造出智能互聯(lián)的產(chǎn)品，并形成系列化的產(chǎn)品生態(tài)圈，將用戶的需求、使用等信息與產(chǎn)品研發(fā)緊密地聯(lián)系起來，形成一個閉環(huán)持續(xù)優(yōu)化的產(chǎn)品研發(fā)及服務(wù)體系。