《核心部件100%国产:北斗二号背后的技术突围》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-05-21
  • 5月17日23时48分,长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,成功将第45颗北斗导航卫星送入既定轨道。

    北斗二号系统建成并投入运行以来,系统总体运行稳定可靠,服务性能满足承诺指标要求,从未发生服务中断,定位精度由10米提升至6米。

    我国于20世纪后期开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成“三步走”发展战略:2000年年底建成北斗一号系统,向中国提供服务;2012年年底建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;2020年前后建成北斗全球系统,向全球提供服务。

    从2004年北斗二号卫星导航系统任务立项到现在,卫星研制试验队经历了研制初期的艰难起步,有过被国外封锁技术的“绝望”,体验过组网成功的激动与喜悦,如今最后一颗备份星也顺利到岗待命。

    航天科技集团五院北斗二号卫星总体主任设计师丛飞告诉记者:“北斗二号就是我的青春,见证了成功的喜悦和失败的泪水,也见证了中国北斗的自主创新之路!”

    “国外对我们技术封锁,怎么办?自己干!”

    2007年4月14日,随着第1颗北斗二号导航卫星发射升空,我国进入“北斗二号”时代。5年后,北斗二号系统向亚太地区提供服务,标志着我国北斗区域卫星导航系统建设完成。截至目前,这一系统已连续稳定运行7年。

    “北斗的研制,是中国人自己干出来的。‘巨人’对我们技术封锁,不让我们站在肩膀上。唯一的办法,就是自己成为巨人。”航天科技集团五院北斗二号卫星首任总指挥李祖洪说,与高手同台竞技,我们必须自创一派“中国功夫”。

    北斗二号诞生于国家迫切需要之时。2004年,航天科技集团五院抓总研制的“北斗一号”卫星,已实现我国卫星导航系统的“从无到有”。按照北斗卫星系统“三步走”的发展战略,建设北斗二号卫星系统、快速形成区域导航服务能力成为当务之急。

    研制道路上最大的“拦路虎”是高精度时间基准技术,这项核心技术直接决定着定位精度,决定着整个工程的成败。

    “国外对我们技术封锁,怎么办?自己干!”五院研制团队相关负责人回忆,当时整个队伍咬紧牙关,全力啃下了这块“硬骨头”,让国产星载铷钟从无到有,从粗到细,性能指标不断提高,成功突破封锁。

    如今北斗系统国产化率已提高至“核心部件100%国产”,一系列技术瓶颈被相继攻克。该负责人说,“上世纪六七十年代我们有原子弹,现在我们有原子钟,北斗因自主创新而挺起了国人的脊梁!”

    最初研制队伍平均年龄20多岁

    在丛飞看来,从无到有的过程最艰难,也最难忘。在北斗二号研制初期,团队要在短短3年时间内,并行完成包括3颗初样星和1颗试验正样星的研制工作。不仅如此,国际电联分配的轨道资源时效性很有限,团队肩上的压力很大。

    当时,研制团队的平均年龄只有20多岁,大家边学边干,不断加强自主创新,实现攻坚克难,“连续归了4次零,每一次都很艰难,但是大家顶住了压力和质疑,成功验证新技术,为后续任务的顺利完成打下了基础。”

    时任北斗二号卫星总设计师,现任北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师的谢军说,研制队伍一直把中国北斗看作国家名片,倾尽全力去爱护它、建设它,用“自主创新、团结协作、攻坚克难、追求卓越”的北斗精神,携手塑造中国北斗这个响当当的品牌。

    截至目前,仍在太空中运行的16颗北斗二号卫星,近半数已是超寿服役。虽然这支光荣的队伍老骥伏枥、斗志昂扬,但不可否认其“老龄化”趋势。

    5月17日入伍的新兵,就是以备份星身份对北斗区域卫星导航系统提供的补充。“备份星为北斗二号向北斗三号过渡发挥了重大作用”,北斗卫星导航系统总设计师杨长风说,稳固的大后方对整个北斗导航工程至关重要。

    令人欣慰的是,自正式提供服务以来,北斗导航区域系统一直在连续、稳定、可靠地运行,免费向亚太地区提供公开服务,全天候、全天时为各类用户提供了大量高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,“从未发生一次服务中断”。

    正如北斗二号总指挥兼总设计师杨慧所说,二十载、二十星,北斗二号将国人的骄傲书写在寥廓星空。2020年服务范围覆盖全球,北斗二号将在天疆续写“老兵”传奇。

  • 原文来源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/5/426466.shtm
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    •  工业软件被公认为“工业制造的大脑和神经”,是数字经济时代工业领域的“皇冠”。作为制造业第一大国,我国拥有世界上最齐全的产业门类,但核心工业软件领域却是产业发展的软肋。   导致这一现状的原因主要为我国工业软件产业整体呈“小、散、差”的发展局面。国内企业市场份额小,产业链不完整,技术水平相对落后,离自主可控仍有较大差距。   因此,大力发展工业软件,推动核心工业软件自主可控,是中国建设“制造强国”的必由之路。   01   国产工业软件之殇:   基础薄弱、理念落后、盗版猖獗   在《软件产品分类国家标准》(国标GB/T-36475-2018)中,工业软件(Industrial Software)被定义为在工业领域辅助进行工业设计、生产、通讯、控制的软件,其被细分为研发设计、生产制造、经营管理、运维服务四大类。   在实际应用中,工业软件可以极大地提高工业企业研发、制造、生产管理水平,提升工业管理性能和设计效率,有效节约成本,并实现可视化管理。   不同于传统意义上的软件,工业软件更依赖于工业积累而非编程。受限于工业知识和基础科学知识沉淀不足,研发设计类工业软件国产化进度最为落后,国产化率仅为5%,且多数研发设计类工业软件仅应用于工业机理简单、系统功能单一、行业复杂度低的领域。   业内专家表示,工业软件本质是工业的结晶,而非IT的产物。因为它的内核凝结了工业化长期积累的工业知识、诀窍与经验。而我国工业软件企业多以IT企业为主,并没有坚实的工业基础和背景,这是我国工业软件难以占领中高端市场的一大因素。   另一方面,我国的工业企业更注重“制造”而非“研发设计”。很多工业企业都是以代工起家,这种理念及发展模式也阻碍了研发设计类工业软件的发展。   此外,据国产工业软件厂商透露,由于知识产权保护力度不足、盗版猖獗,国产工业软件的生存环境也不容乐观。有付费能力的企业大多用国外的研发设计软件,而付不起费用的小企业都在用盗版软件。   盗版软件的存在,一定程度上侵犯了软件厂商的利益,导致研发资金不足,对行业整体发展也极其不利。   02   政策支持   国内工业软件生态进一步优化   我国工业软件到底该如何破局?   从海外工业强国的经验来看,工业软件的发展始于顶层设计, 政策关注的重点在于加大资金投入、优惠政策扶植、注重产学研结合、保护知识产权、促进人才发展等方面。   反观国内,从政策情况来看,自2015年国务院发布《中国制造2025》以来,工业互联网和工业软件的相关扶持政策年年有所涉及。尤其是在2021年,国家发改委等13部门联合出台的《关于加快推动制造服务业高质量发展的意见》中提到,利用5G、大数据、云计算、人工智能、区块链等新一代信息技术,大力发展智能制造,实现供需精准高效匹配,促进制造业发展模式和企业形态根本性变革。 要加快发展工业软件、工业互联网,培育共享制造、共享设计和共享数据平台,推动制造业实现资源高效利用和价值共享。   需求方面,2020年,我国工业增加值占全球工业增加值的22.0%,而我国工业软件的市场规模仅占全球的7.4%。对比来看,我国工业软件与工业发展存在严重错位,仍处于起步阶段。随着我国制造业正向高端化、智能化方向转型升级的发展趋势下,我国工业软件升级迫在眉睫。   业内认为,受益于政策及市场的双重驱动,我国工业软件有望从技术、产品、商业模式和生态四个方面进行突破:   技术 :工业互联网、微服务、低代码等新兴技术推动工业软件从原本的单一工具软件走向定制化的平台服务,目前正在朝着“上云”和“APP化”发展。   产品 :随着国产工业软件厂商深耕行业,将增强对工业的理解和数据的积累,提高自主研发能力,国产软件的功能和性能都将逐步赶上国外软件;同时,CAD、CAE、CAM等软件由于工业流程上的衔接性,未来有望集成一体化发展。   商业模式 :云计算催生了SaaS这样的按需提供服务商业模式,定制化服务也成为另一个发展方向。   生态 :未来行业标准将出台,统一工业软件之间的数据格式,从而推动国产软件之间的配合;此外,国产软件一定程度的开源和开放也将推动工业软件发展更加迅速。   03   替代空间大   我国工业软件飞速发展   外部压力、市场环境、政策扶持和需求刺激四大因素正引导我国工业软件行业飞速发展,行业内一些优秀企业也开始崭露头角。   在核心工业软件——三维CAD领域, 君联资本所投企业华天软件推出的国内首款基于云架构的三维CAD平台CrownCAD(皇冠CAD),拥有完全自主的两大CAD核心技术:三维几何建模引擎DGM和几何约束求解器DCS。CrownCAD可以解决高端制造核心技术“卡脖子”、大型模型“转不动”、协同设计“缺平台”的痛点,让中国制造的创新设计不再受制于人。截至2022年3月,CrownCAD已有8万余名用户注册使用。   目前,华天软件已经为航空航天、核电、轨道交通等高端装备领域,以及汽车、工程机械、模具、轴承和高科技电子等通用、专用机械领域的多家企业提供全生命周期的解决方案,主要客户包括中国铁道科学研究院、商飞、TCL、潍柴动力(000338)、中车集团、中海油、中石化、中国重汽(000951)等行业领军企业。   而 联想集团旗下联想创投所投企业数码大方则是国内早期从事工业软件研发的软件公司,也是国家级专精特新“小巨人”企业。数码大方始终坚持技术创新,自主研发了数字化设计(CAD)、产品全生命周期管理(PLM)、数字化制造(MES)软件,其“大方工业云”更是工信部“工业云”试点示范平台、国家中小企业公共服务示范平台。   截至2021年末,数码大方已拥有近400项专利及著作权,其中软件发明专利111项,是国内同类软件中专利数量最多的企业。凭借强大的自主研发实力,数码大方已有超3万家企业用户、超40万互联网用户,服务覆盖装备、汽车、电子电器、航空航天等行业。   对于工业软件的国产替代,数码大方曾表示,今天国产工业软件的自主可控、国产替代,本质上应该是瞄准产业未来场景的价值,而不是对技术或产品简单的跟随替代。数字转型的价值在于数字技术对产业的赋能和解构,对质量、成本、效率、周期、个性定制、降低门槛以及绿色等方面的改善升级。   未来,数码大方、华天软件等工业软件企业将逐步成为中国经济强大韧性的重要保障。它们瞄准中国制造的短板,在细分领域上成长为“隐形冠军”,有望在专业化、精细化生产的道路上继续发展,成为推动经济高质量发展的重要动力。