2022年军工虚拟制造行业发展现状分析 军工企业注重研发和工艺管理

1. 行业分析

1.1 军工行业特征

军工企业注重研发和工艺管理，产品结构复杂，生产模式往往具有以下特征：

• 小批量、多品种：同一类型配套产品，根据应用领域的不同、与之配套的整机装备 不同、同一装备中各部分性能指标要求不同，因此呈现小批量、多品种的特征；
• 长周期：军事装备定型一般要经历论证、研制、检测、试验、试生产等多个阶段， 验证时间长，且军方采购具有强计划性的特点，型号装备从开始列装到最终淘汰的 周期较长；
• 变状态：在复杂运行环境下系统动态特性快速多变，产品研发难度大；
• 高质量：应用部位关键，产品质量要求高。

目前军工企业数字化水平较为薄弱。在工艺设计上，目前工艺方案的设计大多凭借经验 和试错法，效率低；在产品实现过程中，大多数企业的设备与生产线基本处于半自动化 状态，设备间没有实现互联互通，缺乏必要的数据采集系统、设备监控系统，设备运行、 维护、保养困难；制造过程人工干预较多，难以实现生产线的一致性控制，导致产品质 量的稳定性和一致性较差。

军工企业急需“虚拟制造”来提升效率、控制质量和降低成本。数字化、智能化的过程 控制将逐步替代传统的依赖工人操作经验的模式。

1.2 虚拟制造

虚拟制造指通过计算机模型来模拟实际制造过程。虚拟模型的最大亮点是其可反复修改 性和分布式。通过不断交互，模拟各种情况的生产和制造过程，并根据不同情况实现快 速更改。同时，相关人员和设备在空间上可以相互分离，协同完成同一个虚拟制造过程。

虚拟制造技术是武器装备自主研制的加速器。目前，传统试制研制方式已无法满足产品 提质增效与重点型号工程的发展需求，军工企业已经开始广泛探索和应用虚拟制造手段。 比如中国航发黎明开展建设以“虚拟制造、虚拟现实、工艺仿真、工厂仿真”四位一体 的工艺／技术预先验证机制，未来还将持续发展制造工艺仿真技术研究。

军工集团内部研发力量分散，厂所分离，且有大量任务外协。因此，急需加强数字化转 型，集成分散的信息系统，推进横向集成与纵向贯通，形成合力，提升效率。

我们以航空发动机研制为例分析虚拟制造的优势。航空发动机研制面临客观周期长、过 程反复多的问题。传统模式下，人们被迫通过物理样机的反复试制来优化设计方案，每 一次“反复”消耗的都是“真材实料”，不仅面临时间和成本的严峻考验，还给设计方 案的最优化带来了重重阻力。而虚拟制造通过其对真实状态的模拟逼真，能够预先解决 后续阶段中的现实设计问题，提高设计能力、缩短周期和降低成本，成为航空发动机领 域重点研究的方向之一。

“虚拟制造”可以通过虚拟设计、虚拟装配与维修仿真、生产工艺仿真、虚拟性能仿真、 异地协同仿真等方式来助推发动机研制加速。

• 虚拟设计：通过三维空间布局设计带来直观体 验，也是空间设计精度更高，方便进行工位级 的全方位详细布置设计。
• 虚拟装配与维修仿真：以可视化方式研究和 解决装配的可行性、可达性，验证装配工艺设 计的合理性，及时发现各种结构性和空间性问 题，并对工艺方法、工装结构和生产线布局等 进行修改和优化。虚拟维修突破了空间和时间 上的限制，可以实现逼真的设备拆装、故障维 修等操作，并进行可维修性分析与评估。
• 生产工艺仿真：在三维沉浸感的虚拟环境中真 实再现一个具体的工艺过程，并且允许用户实 时操作工艺设备或改变相关参数。能够从理论 分析入手，对生产过程动态仿真，从而指导真 实生产过程。
• 虚拟性能仿真：随着虚拟现实技术与高性能计 算机及算法的发展，虚拟环境中的建模技术趋 于数字实体化，将模型置于贴近真实的虚拟环 境中进行控制、仿真和分析，可以直观、方便 地进行动态和稳态性能仿真。
• 异地协同仿真：航空发动机设计是一个多层次 动态多变耦合协同设计/仿真过程，需要多个 厂所共同协作才能完成，虚拟制造系统可以提 供协同仿真与优化环境，将异地的、各具优势 的研究开发力量，通过网络和视像系统联系起 来，进行异地开发，更好地服务于IPT团队。

1.3 数字孪生

虚拟制造主要应用数字孪生技术。数字孪生由NASA率先提出，借助高精度模型、传感 器信息和输入数据来映射和预测实际产品的运行情况和性能。2011年，美国空军研究实 验室（AFRL）将数字孪生引入飞机机体结构寿命预测中，随后应用到装备研制过程中， 大幅降低武器装备研发周期和成本。

GE公司和罗罗公司均采用数字孪生进行预测性维修服务，采集飞行过程中的大量飞行 数据、环境和其他数据建立分析模型，以判断磨损情况和预测合理的维修时机，实现故 障前预测和监控；洛克希德-马丁公司构建了面向军用战斗机制造和装配的数字孪生，提 高了装备可靠性。

数字孪生技术在武器装备研制生产过程中有以下作用：

• 使任务成功的概率最大化：数字孪生技术可在实际产品运行之前，先在虚拟的环境 中进行“试运行”，研究不同任务参数或异常现象所带来的影响，验证性能退化和 损伤的缓解策略，支持参数化研究以优化运行方案；
• 映射实际产品的运行过程：通过不断接收实际产品运行时的负载、温度等环境参数 ，修正模型精度，连续预测实际产品的运行情况；
• 实时预判产品运行过程中可能发生的潜在事故：当实际产品上布置的传感器将产 品健康退化的状态传递到数字孪生体中，能迅速分析诊断出导致异常现象的原因；
• 预测产品出现设计状态未考虑到的异常情况时的状态。

1.4 驱动力（军工产能放量）

武器装备加速更新换代：军工板块当前处于“十四五”景气初期，在“备战打仗”和“实现建军百年奋斗目 标”的要求下，武器装备有望加速更新换代。

产业链上下游纷纷扩产：为应对快速扩张的下游需求，从“十三五”后期起，军工产业链上下游密集扩产， 在建工程规模持续增长，全行业实现产能提升。这种产能加速释放的态势在未来一 段时间仍将持续。从增发角度看，申万一级行业97家军工企业中，2020年共有10 家企业公告增发，2021年则有23家企业公告增发。

因此，当前军工企业迫切需要数字化工具来帮助提质增效，新增产能建设和新型号投产 将拉动数字化产线、数字孪生试验台等产品需求。

图：军工各板块在建工程规模增长

1.5 驱动力（正向研发需求）

正向研发是武器装备的必经之路。正向研发是逆向研发的对立概念，即不以山寨为手段， 而从方法理论起步，进行原创设计和自主创新。在军工领域，正向研发可以理解为“自 主研发”、“自主可控”。

军工行业具有天然的正向研发需求。随着中美摩擦加剧，美国在技术领域对华封锁，军 工自主可控需求进一步提升，当前我国武器装备大量展开“正向研发”。

虚拟制造加速正向研发进程，将受益于正向研发需求提升。虚拟制造能够减少实物反复 试验、风险和成本，大幅提高研制效率和质量，是正向研发过程中的重要推手，将持续 受益于正向研发需求的提升。

1.6 军工集团数字化转型加速

各大军工企业响应积极，数字化转型工作势头良好，取得积极进展。

• 中国航发集团：全力推进向“数字化、网络化、智能化”方向的转型，提供面向产 品全生命周期、管理全业务流程、企业全价值链的服务解决方案。逐步建立集成化 研发的工程体系，高度整合集成应用系统，实现全球协同价值链和企业工业网络集 成，努力向智能化制造和制造服务型企业转变，实现服务增值和制造精益化。目前 已有效运用虚拟仿真系统，降低了生产周期和研制成本。
• 航空工业集团：“十四五”发展规划明确把“数智能力体系”建设作为与科技、产 品和产业并列的发展主线，攻克设计—试制—试验各环节的数字化、智能化瓶颈， 推动航空创新链和产业链深度协同，打造面向产品和服务全寿命周期的“数智”保 障能力，推动航空工业向更加敏捷、精益、高效、融合的方向转型升级。
• 航天科技集团：围绕实施数字航天战略、支撑航天强国建设的目标，全面推进数字 化转型探索与实践，启动了“管理信息化提升工程三年行动计划”、“数字一院” 、“宇航智造工程”等一系列重点工程，初步取得成效。
• 中国电科集团：聚焦数字产业化、产业数字化、治理现代化，加快企业经营、资源 管理、服务模式转型，实施了一系列大项目大系统大工程，助力网络强国、数字中 国、智慧社会建设。
• 兵器装备集团：大力实施“1343”数字化转型战略。围绕“数字兵装”一个总体 目标，聚焦主责主业，全力推进“战略管控、智能制造、数字经济”三大任务；构 建“数据驱动战略监管体系”“产业链一体化协同创新体系”“创新平台支撑体系 ”“数字化能力与安全保障体系”等四大创新体系，虽然取得了一些成效，但总体 上还处于起步阶段，对标世界一流企业尚有较大差距。
• 中核集团：提出“以数字技术应用推动产业链升级、以数据治理加快数字化转型进 程、以‘新基建’夯实数字化转型基石”, 推动核工业向数字化、智能化方向加快 迈进。

1.7 竞争格局

国内为军工行业提供数字化转型方案和产品的企业有三类，包括体系内的中船信息、国 睿信维和体系外的北京索为，以及西门子、达索、PTC等外企。前两类公司在军工领域 有各自的覆盖重点，而后一类企业主要是提供通用的工业软件，对制造业进行全覆盖。

• 中船信息：中国船舶集团有限公司下属公司，承担以信息技术为主业的软件产品研 发、仿真模拟和信息化建设任务，产品多应用于船舶领域；
• 北京索为：提供以知识自动化为驱动的工业互联网、工业软件操作系统及工业APP 开发运营服务，进入行业较早，航天、航空、电子、核领域均有覆盖；
• 西门子：全球领先的技术企业，下属西门子工业软件公司是全球领先的PLM软件、 MES软件、系统与服务提供商，主要通过并购实现全功能集成和整合；
• 达索：法国第二大飞机制造公司，世界主要军用飞机制造商之一，旗下达索系统是 全球顶尖工业软件提供商，其借助 3DEXPERIENCE平台，为客户提供软件解决方 案

2. 公司优势

2.1 产品和技术优势

能科科技长期参与军工虚拟制造领域大量的技术论证和立项，投入了大量时间、精 力和前期技术资源。公司客户覆盖各大军工集团，国产C919大飞机试飞管理平台 即由公司提供。公司对未来的军工订单可见性的预期较为精准。

能科科技半数以上的技术人员拥有学习/从事自动化或航空制造类产业的经验，同 时也具备一定的软件开发能力。公司最大的壁垒在于员工对复杂产品型号研制工艺 的理解和掌握，对军品生产流程Know-How的积累。

公司正逐步向产品化、平台化和云服务化转变。公司已顺利募集资金8亿元，建设“基 于云原生的生产力中台建设项目”、“服务中小企业的工业创新服务云建设项目”和 “面向工业大数据应用的数据资产平台建设项目”三大项目。

公司基于数字孪生的产品全生命周期协同平台项目基础，建设能够快速响应企业业务需 求、提供信息化、数字化支持系统的生产力中台。“乐仓生产力中台” 和“后厂造工业 创新服务云平台”即募投项目成果。前者是把集团多年行业服务的先进经验进行系统化， 技术化的“功能性集群”，现在已经拥有众多企业客户；后者是促进学习交流以及项目 对接的平台，已于2021年12月26日正式营业。

2.2 客户资源优势

军工客户范围广，粘性强。公司军工客户涵盖航空、航天、兵器、舰船、电科等。以航 空板块为例，公司参与中国航发608所“某涡轮试验台转速控制系统”项目建设，模拟 航空发动机涡轮转子的启动与负载试验；承制东安公司某减速器试车台改建项目，保障 了型号研制进度；开展某型号直升机主减试车台建设等。

公司采用以头部客户带动产业链发展的方式，通过对已有客户的长期精细化服务，形成 较强的客户粘性，并在行业内树立良好的示范效应，为后续的市场开拓奠定基础。

公司也和云厂商如华为云等紧密合作，共同服务于军工央企等大客户。

2.3  人才优势

公司人员专业类型全面，覆盖了咨询服务、企业管理系统（ERP）解决方案、产品全生 命周期管理（PLM）、仿真与测试服务（STS）、工艺自动化（PA）、可视化生产运营 管理系统（MOM）、测试台产品（TP）以及数据资产（DAM）八项专业， 能够为客户 提供全场景全生命周期的数字化转型赋能。并且公司拥有大量复合背景人才，能够理解 复杂性产品型号及工艺流程，打造公司核心竞争力。

2021年公司推出连续十年期的员工持股计划，第一期以33.11元/股的价格购入54.35万 股，解锁条件为以2019年归母净利润为基础，2021/2022/2023年增长率不低于 80%/125%/185%，即实现归母净利润不低于1.62/2.03/2.57亿元。员工持股计划有望充 分调动员工积极性，巩固人才优势，助力公司长期持续、健康和稳定发展。

编辑：456