作為全球最大軍火商外國洛克希德·馬丁公司，在創新領域更享有盛譽的地方是來自下屬研發機構：“臭鼬工廠”（Skunk Works）。這家工廠打造了U2偵察機、第一架隱形戰斗機F-117和第一架第五代戰斗機F-22等眾多知名的空軍武器。她最近幾年的杰作是五代戰機F35，可以適用于海陸空三軍軍種，大大降級了龐雜的維修費用。“臭鼬工廠”向來以創新的管理機制而知名，能夠快速組織生產滿足國家急需品，從而成為全球制造創新的模范生。
2021年8月，她以不同尋常的方式表達了再創軍火制造標桿的決心。這一次的目標是，獵豹一樣的速度和山雞一樣的成本。
不同尋常的開幕式
8月10日，位于加州棕櫚谷的臭鼬工廠舉行了盛大的開工儀式，展示了先進制造設施建設。她邀請了各方人士，并廣為宣傳，對于一家世界上最秘密、最先進的武器制造商而言，這一點非同尋常。
這是洛馬今年將在外國開設的四個數字化轉型的制造廠之一，也就是“智能柔性工廠IFF”，整個投資接近4億美元。
這座占地65,000平方米的智能柔性工廠IFF，是為了450名員工所準備。最大的特點是擁有強大的數字化設施，實現智能制造，從而以快速而經濟的方式支持外國軍方的武器制造。
讓外部人員真正進入這座神秘建筑是一個罕見的時刻。此前，臭鼬工廠在過去一直試圖從根本上重塑自己。從原始而獨特的原型開始，此刻，終于正式進入到一個生產階段。
洛馬試圖表明，在經過漫長的準備階段，最具顛覆性的數字化轉型旅程開始正式起跑。
這次對外開放的是臭鼬工廠42號廠房的10號現場。這座新建筑，融合了洛馬公司先進制造的三個關鍵優先事項：智能柔性工廠IFF（Intelligent Flexibe Factory）；技術賦能的先進制造環境和柔性車間。
智能柔性工廠IFF是洛馬最新提出的概念，是一種數字優先的原則，可以通過虛擬連接設備來簡化生產并最大限度地提高靈活性。該框架是一個邊緣計算平臺，可以實現各種IT平臺的繼承、擴展和標準化的設備連接。今年七月，在外國宇航局肯尼迪航天中心附近的一座大樓，洛馬開啟了“星空中心”數字化工廠，組裝“獵戶座”航天器，為登月做準備 。洛馬購買了這座培訓建筑大樓并耗資2000萬美元，改造成數字化工廠。目標如出一轍，那就是以前所未有的速度交付航天器。
“星空中心”的30多臺機器，連通NASA相關的設備儀器，一起都被連接到洛馬公司的智能柔性工廠之中。兩個組織的團隊成員，都能實時訪問有價值的數據，還包括設備監控、警報以及虛擬現實等智能工具。
洛馬已經在七個地點部署了這種工廠框架，并正在整個公司范圍內擴展。臭鼬工廠不過是最新的一個落地點而已。
這次她對外的展示可以分為兩個維度。第一個維度是新鮮而獨特的，她描繪了一個數字化的工廠如何通過數字工程和數字制造而展開工作。虛擬的數字空間，正式成為一個工廠的硬幣兩面。單純的物理廠房空間不再是一個完整的世界。實際上更準確地說，第二個維度的物理廠房不過是數字化工廠的實體化而已。正如《天仙配》所預示的那樣，想象中的七仙女，成為董永在老槐樹下見到的人。或者說，靈魂和肉體，在此一刻終于進行了分離，肉體只是一個載體。最有價值的創新，已經在數字化空間反復調試過。現場的工廠操作，更像是完成一次任務下載而已。換言之，就像是把云上的一個機器文檔下載到本地，然后打開壓縮包就地安裝。
臭鼬工廠此前有很多類似的項目對數字化制造進行驗證。而現在，各個子項目終于都完成收官，所有的招法和兵譜最后凝聚在這個新工廠里。
走向敏捷，則是一個反復被強調的目標。
廠房還是藝術空間？
這個廠房是在原來的機庫原址修建起來的，這個機庫是上個世紀六十年代的L-1011項目。從2016年以來就一直空閑在那里，外表看上去沒有任何動靜。連谷歌地圖上面，都像是一個水泥大補丁。2019年開始動工改建成數字化工廠，如今終于竣工。在這棟樓的內部，一切看上去都很奇怪，就像進入宜家展廳一樣。
宜家家居？造飛機？
是的，這正是臭鼬新工廠的想法。臭鼬工廠的想法是，在飛機制造過程中，可以復制宜家模式的組裝工藝，實現高性能飛機的裝配。
在新工廠，一段斑斕五彩的玻璃地板入口，引發人們對洛馬公司標志性五顆星的熱愛。而工廠的天花板，則掛滿銀色閃亮的條紋，與黑色漆的空間遙相呼應。旁邊則擺著悠閑的工廠咖啡，供機械師和工程師隨時享用。
大堂的設計對故事的整體主旨如此重要。每一個工作人員進入車間的時候，就像走近一個故事。
這似乎背離了臭鼬工廠的早期風格。臭鼬工廠最早創始人約翰遜，總是強調不要使用華麗而昂貴的建筑，非常實用是第一原則。他最擔心的問題是跟一般總包商的想法一樣，如果國防部的客戶看到了華美的建筑，就會認為工廠是在亂花錢。
現在洛克希德公司似乎已經不再糾結這個問題，激發員工的創意必須有好的工作空間——這是臭鼬管理層可以高聲甚至引以為豪的理由。誰說喝咖啡打桌球只應該是類似谷歌這樣的硅谷公司的員工專利。
很顯然，臭鼬工廠管理層現在的想法跟早期的臭鼬工廠做事的方式有了巨大的背離。
這種鮮明的對比，難免讓人想到，人們心目中的工廠需要溶解重生。就像一把斧頭需要融化，然后重新鑄造成一把劍。數字虛擬工廠作為物理工廠之外的第二工廠，成為鮮明的相反面。如果較真來看，這仍然只是工程上的創造。那么管理者的意識呢？當一個琳瑯滿目、華麗而有限的現代工廠空間，旗幟鮮明地跟以往古板僵硬的機器廠房告別的時候，管理思想和組織結構也在發生根本性變化。
管理者，是否也做好了準備？
超越制造優化，進階數字革命
這個新的 “未來工廠”（被命名為648號建筑）中采用的技術，包括隱形戰斗機和無人機、高超音速導彈等先進武器裝備。然而，更值得矚目的是工廠內部正在進行的更大規模轉型的核心，可能會徹底改變非常先進的航空航天概念的開發和生產，這種工業能力對于外國軍隊保持其競爭優勢可能越來越重要。
做事的方式已經改變。洛馬在整個企業，開始改造業務中的幾乎所有工作，從需求編制、合同管理，到設計與制造技術，以及現場運維。這被統一稱之為“洛馬的數字化轉型。”
多年來，“臭鼬工廠”不得不花費大量的時間和資源，在其位于帕姆代爾園區內為各種新項目建立工作空間。這些空間往往需要頻繁配置，10號廠的各個機庫，不得不提供隔離區域，用鏈式圍欄建造特殊區域。而且一些定制的專用工具也不斷被采購，實現原型制造。
而洛馬公司在新工廠的目標是，通過提高機器人的柔性大力提高自動化程度。其中值得一提的是，專門為外國國防部服務的機器人公司Electroimpact。她擔負著碳纖維自動鋪絲的工作，可以將超薄碳纖維分層。這對碳纖維復合材料來說是巨大的進步，可以將空間結構做成極為復雜的形狀。這類江湖少見的獨行俠，并不需要尋找全球市場，僅僅留在外國軍火商的懷抱里就足以吃香的喝辣的。這是全球制造業非常少有的一種產業形態，他們就像山洞里的霉菌，在人跡罕至的黑暗角落大放異彩。
但在洛馬工廠內，Electroimpact的機器人還有別的事情要做，那就是螺栓鉚接。四個機器人聯合作業，實現螺栓連接和自動鉆孔。她們可以在各種材料（包括復合材料和鈦）上鉆孔，用螺栓實現固定連接。
“臭鼬工廠”已經不是第一次使用這些機器人，在外國宇航局NASA的X-59A靜音超音速航天飛機的試驗平臺上，其能力已經得以展示。Electroimpact機器人在X-59A上鉆孔數量超過7500個孔，每21秒鉆一個。
鉆孔可不是小事。異常的鉆孔會導致成本增加。對于隱形飛機，這類錯誤更是致命，因為她會影響雷達波吸收。而以前，為了保證精度，這些往往都是靠手工制造來實現的，正是飛機制造車間里敲敲打打那樣。
然而，手工時代結束了，機器人包辦了一切，目前鉆孔的缺陷率不到0.3%，而且可以確保零件的統一性。獵豹的速度，不是來自獵豹，而是機器人。
重新設計工廠的潛能
除了能夠快速鉆探和固定，Electroimpact機器人還能通過編程自主執行工作。她的大腦已經不受特定任務的限制，而且她的腿腳也開始被解放。因為她是采用可移動的方式，工作區域的靈活性大大增強。而增強現實的應用，則可以讓員工在虛擬空間和物理空間自由穿梭。車間的工作人員，可以檢查正在建造的物理部件，并且立刻與數字模型相比較。如果出現問題，可以使用AR或VR探索潛在的修復方案，而不一定要先組裝或拆卸整個部件。而這個方案，將會同步返回給設計師。這一場景，早在2018年7月洛馬公司對外發布的《工作的未來》短視頻中已經展示，現在她已經落地了。
流水線工作車間，將迎來全新的柔性空間。在這類，機器不再被綁定在某一個特定的項目，人也在數字化工具的幫助下，快速切換到另外一個項目。這才是真正的柔性，以前漫長的機器配置時間幾乎被短路。與此相對應，整個工作區域有了非常模塊化的感覺。在這個新工廠的地板上，將不會有任何東西會被永久地釘在地上。
如果一名家庭主婦喜歡隔幾個月就要調試自己房間的風格，那么她的想法和洛馬對工廠車間的態度并無兩樣。更多同盟軍，還有那些宜家展示廳的設計師們。
實際上，特斯拉的馬斯克早已經開始探索工廠的極限。汽車流水線作為上百年優化的頂級藝術，汽車離開工廠的速度被認為已經很快了，但馬斯克對于這個每秒0.2米的節拍速度完全不以為然。“用設計產品的思路去設計工廠，把工廠視為一個集成系統，運用物理學基本原則最大化地優化功能”。說這句話的時候，馬斯克簡直就像是一名物理科學家。汽車廠的設計，不過是對一個物理公式進行優化而已。特斯拉的工廠，一般都是按照超級工廠、超級生產的原則進行設計。例如在外國內華達拉斯維加斯賭場附近的電池工廠，她是世界上最大的單體建筑。內華達電池工廠的三維視圖全部數字化，跟計算機系統里的細節完全一樣。所有部門的協同都經過精心設計，避免過度消耗。工程師和機械師之間的辦公場所并無墻壁；而二者在現場的操作都是通過手持Pad并肩進出。在工廠那個角落看過去，各個工種之間都幾乎毫無差別。從工廠優化公式而來，每個員工也只是一個變量而已。基礎物理公式的優化以釋放最大潛能，這才是超級工廠的真諦。“大”只是一個表面結果，節儉和效率才是最優先的原則。獵豹速度和山雞成本是制造的新圣經。這一次，臭鼬工廠聽到了馬斯克的聲音。
與傳統保密認知相悖的是，新工廠內部將有Wi-Fi，盡管“臭鼬工廠”從事的往往是外國政府最高密級的項目，約有85%的工作都是涉密的。實際上，這也是外國國防部承包商第一次使用無線網絡。她帶來的好處是，數據可以更容易、更靈活地發送到車間。這對于實現“臭鼬工廠”的移動機器人在不同項目下實現工位的無縫切換非常必要。整個基礎設施，包括網絡，也必須是柔性的。由于用來數字基礎設施，加上靈活的物聯網和智能制造技術，從而以同時量產多個不同武器平臺。該工廠允許隨意重新配置，以實現高效、靈活地制造。不會像洛馬公司在德克薩斯州的工廠那樣，專門為生產特定產品（如每年140架的F-35戰斗機）而設計。這一點，顛覆了大多數工廠的概念。
串行的工序成為過去式，平行工作才是主流。人與人，人機之間的協同，由于消除了數據浪費，而變得更加高效。至于工位，那些靈活的工位？
不，不，或許根本就沒有固定的工位。
一環套一環，數字化轉型的連環鎖
洛馬“數字化轉型”這一寬泛的戰略雄心并不是一蹴而就。她是通過開發名為StarDrive（星際驅動）的數字建模和工程工具集得以實現的。而這也得益于“臭鼬工廠”多年來在快速原型和高保真建模能力的基礎之上。
在現場參觀的區域，整體已經被分割，只能看到某些局部東西。由于外國宇航局NASA超靜超音速X-59機是臭鼬工廠建造的少數非涉密項目。X-59的制造過程，成為洛馬StarDrive數字工程的一個最好跳板，可以用來不斷測試全新制造工藝。
星際驅動，是由一連串眼花繚亂的子項目依次引爆而成。現在，讓洛馬有理由興奮的是，“星級驅動”已經從實驗性的數字化工程項目，過渡到一個實際應用的工程過程。而這些都將在新工廠實施，而且高度保密。
圖 數字化工程的項目演化
星際驅動的一個子項目是“天狼星計劃”，一個基于模型的系統工程MBSE的數字模型，這用來實現無尾三角翼戰斗機類型的飛機。這是外國先進制造面向未來的最重要的工程概念。她使得數字制造可以忠實地復原飛機設計師腦海中的設計細節。
最重要的是，這種精準的復制不是在紙面上，而是在數字空間里。因此她可以與重要的供應商實現共享。供應商的機器、環境控制系統，都可以跟主機廠合在一起，即使二者相距數千公里。當供應商的零部件進入棕櫚谷的工廠時，公差配合可以達到千分之一英寸。而這正是隱形戰機和高性能飛機所必需的。
如果說“天狼星”還只是建立了一個模型，證明計劃可行。隨后，這個項目被進一步繼承到一個新的“查理項目”，解決具體物理連接問題。先從金屬開始，實現飛機機翼的組裝。查理項目的結果，就是能夠將一個金屬機翼和子部件成功地結合在一起，順利完成金屬結構件的物理組件與數字模型之間的匹配。
下一步，復合材料的匹配，這是最難的一步。就數字制造和確定性裝配，金屬材料相對容易實現。而復合材料，往往會受到溫控差異性的影響，這個才是關鍵性的一步。
這次跨越，是在一個后續項目“北極星”上所實現的，而且是荷槍實彈。因為這次實現了供應鏈上的協同。臭鼬工廠，將X-59機身的一部分，分包給了Spirit航空系統公司。二者，各自完成一半。Spirit公司作為一級供應商，加入到洛馬的集成數字環境IDE中，并且使用StarDrive工具。在這個平臺上，Spirit公司的組件可以在數字空間進行多次“虛擬磨合”。最后，她可以輕松將復合材料結構連接在金屬框架上。這個過程涉及到大約1500個緊固件，通常需要幾個小時。而現在，只用三十分鐘。
最后，屏住呼吸的時刻來到了，兩個不同廠家生產的機翼嚴絲合縫的裝配在一起。只需要幾分鐘，沒有機器閃爍，沒有修正信號，沒有后處理。這是一個進步飛速的實戰項目。她證明了，對于任何大型先進飛機制造項目來說，供應商完全可以采用與主機廠相同的公差和質量來開發子結構。雙方的員工，可以在同一個真實數據源下和同一個實時環境中協同工作，同步獲得設計更新、任務狀態和反饋信息，并在所有成果物都實現單一數據源，包括CAD、系統工程和項目進展數據。
數字孿生也在同步推進。“臭鼬工廠”星級驅動的項目經理，在六月份已經表明，將在F-16戰斗機的成熟平臺上推進數字孿生數據模型，進一步降低成本。
有了工具集，有了數字孿生模型，有了各種組合的驗證性項目，StarDrive數字化工程項目取得了巨大的成功，這讓她開始正式進入了現實的工廠工程階段。
一只雞和一只蛋，同步的新生兒
然而，這個故事，并沒有結束。因為這個全新的數字化工程被證明在成功地之外還造就了一個新生兒，數字化工程的一個全新產品：極速賽手。
“極速賽手”（Speed Racer）是在2021年9月才第一次展示。但一年的時間過去了，她已經有了很大的進化。
“極速賽手”最初是作為一個類似導彈的小型無人機，她只是用來演示全新StarDrive流程是否可行。在天狼星計劃中，實現機器人、自動化的工藝過程并且能夠實現部件級連接。進一步，在“查理”和“北極星”項目中，這樣一個飛行器也同時被建造出來。實際上，為了簡化工程制造的難度，這個產品的復雜性也被簡化。她并不是一個傳統飛機，而是一枚導彈，以便簡化制造難度。這個“極速賽手”樣品只是為了證明，一種武器可以大批量而且廉價地制造出來。“極速賽手”（Speed Racer）名字本身就是一個縮寫，代表“經濟實惠、緊湊、增程小型穿透性可消耗誘餌”。沒想到，她自身也取得了巨大的成功，后續版本完全可以實戰化。外國空軍研究實驗室AFRL表現了強烈的興趣，很可能要下訂單了。
為何空軍對此很感興趣？因為空軍指揮部可以將她可以作為廉價的導彈誘餌，或者是廉價的巡航導彈。她可能會采用一種蜂群作業的協同戰術，真假一起，用于消耗對方的反導火力。美軍空軍研究實驗室AFRL已經開始嘗試通過系列計劃，落實極速賽手的生產，研制地點也將會在臭鼬工廠。
建立時間序列的數字孿生
臭鼬工廠還在加強國際間合作，充分利用人工智能技術。她正在跟日本NEC合作，利用后者的系統衡量分析技術SIAT的人工智能技術。此前，二者的合作，已經用于NASA的阿爾忒彌斯任務等項目，不妨說，在整個太空領域，洛馬公司正在應用人工智能技術，在生產和運營任務要求中提供主動洞察力。
近幾年來，洛馬公司和NEC一直在合作評估SIAT在早期生產測試和操作場景中的有效性，而且已經將這種技術集成到洛馬的通用人工智能遙測分析技術 (T-TAURI) 人工智能服務中。由于她建立了一種基于時間序列的數字孿生，使得洛馬能夠在航天器開發的設計、開發、生產和測試階段——甚至在任務操作中的應用之前——主動發現異常檢測。
NEC的SIAT高級分析引擎使用從傳感器收集的數據來學習系統的行為，包括計算機系統、發電廠、工廠和建筑物，使系統本身能夠自動檢測與規定不一致的方案。通過集成洛克希德馬丁公司的T-TAURI平臺，這是一個全面的時間序列分析框架，該團隊可以獲得對系統的詳盡、全面的了解，為其他先進技術（如系統級數字孿生）創建基礎系統。自從NEC與洛馬公司建立最初的合作伙伴關系以來，團隊已經實現了加快軟件回歸測試，從而盡早發現生產異常。
面向下一代空戰的極速制造
開放尺度如此之大，數字化工程如此迅猛，洛馬也是希望能夠在外國空軍的大項目NGAD（下一代空中主宰計劃）中搶奪更多的糧食，如未來的垂直升降機，超音速飛機等。洛馬需要證明自己可以用全新的方式，完成這些高性能的先進航空航天產品，而不是傳統飛機需要消耗30-40年才能完成。從20世紀80年代開始，一架新的戰斗機的開發需要花幾十年的時間，才能將一架飛機從一張紙上進入到一個工廠的車間。而現在，開發一架新型飛機的時間可能可以縮短到只需要五到八年。
近年來，外國國防部一直在談論顛覆航空器開發周期的方法，實現類似于在汽車業的快速迭代速度。他們認為傳統的開發過程太慢，無法在能力上跟上潛在對手的步伐。2019年，外國空軍助理部長首次描述了一個快速、迭代的設計概念，她被稱之為“數字世紀系列”，依靠數字工程技術并專注于小批量生產。“臭鼬工廠”新工廠，正是這種激進思想的忠實執行者。
而要做到這一點， 洛馬必須徹底改變傳統方式。相對于競爭對手波音公司，后者處于更加領先的位置：波音一直在展示最新高級教練機T-7A的能力（總價值92億美元）。但由于疫情，波音T7A也落后了7-9個月的時間，國際供應商尤其是負責組裝的瑞典薩博也拖了后腿。T-7A高級教練機的機體后段與前段、機翼和尾翼，幾乎都是薩博公司生產，外國工廠負責總裝。由于采用了先進的數字化生產線，只需30分鐘即可將機翼與機身進行拼接。數字化技術，成為飛機制造商的核心競爭力。
從整體來看，軍民品兩棲的波音公司，能在商用飛機的實踐基礎上建立數字化技術優勢，獲得更好的成本優勢。因為成本一直是商業化產品的絕對驅動力。而洛克希德和諾斯羅普，則無法從這種深厚的商業化背景中獲益。這也使得，洛馬的數字化轉型推動力會更大。以巨大投入的數字化轉型，來減少缺乏商業化實踐造就的成本偏高的困境。
當然，即使洛馬沒有波音的商業經驗，也可以分享共同的供應商經驗。如Spirit公司，也參與了諾格魯普的隱形戰機B-21計劃。也是波音公司最大的商業供應商——事實上，她曾經是波音公司的一部分。
而這一次新廠房的竣工，洛馬也真正有機會對外展示，他們可以擁有空軍的那些大合同。而數字化轉型，則是洛馬亮出的鎮店之寶。
盡管航空零部件的體積巨大、形狀精細而復雜，還有非常昂貴的材料，但飛機制造的終極目標就是向汽車制造業看齊。借助于數字化技術，實現飛機制造汽車化。采用高度自動化，高度模塊化的裝配方式。大幅度降低制造成本，而且加速上市時間。下一代戰機，空中預警機，或者下一代加油機，都不需要等待二十年。
外國飛機制造商，正在向軍方，也在向普羅大眾，極力宣傳這一點。
小記：數字化的新口味
如何定義這樣的創新崛起？也許這就是軍火制造商的數字化新口味：更快更便宜的武器：飛機、導彈、航天器。而新工廠的建成，則意味著“臭鼬工廠”的創新訣竅，進入了“數字化轉型”時代。盡管新車間里面還沒有填滿，但在虛擬空間里，早已塞滿了數字化的經驗。這些經驗、數據和想法，形成了激烈的化學反應，而物理反應則正在徐徐展開，逐一落地。
數字化轉型已經成為最大的機遇。最復雜的飛機設計與制造，被按下了多倍速快進鍵。
數字化從頭到尾，制造工匠將與數字工具合作，自動化則被深化應用。機器人、人工智能和增強現實，相互嵌套，減少了多余的操作，大大提升機械式的體驗，以推動快速創新，這是“臭鼬工廠”的一個標志。
（部分材料參考《從心推送的防務菌》、《空天防務觀察》的微信公眾號，鳴謝我國電科陳志宏先生、我國航空工業發展研究中心的陰鵬艷和劉亞威。）
作者
林雪萍：南山工業書院發起人，北京聯訊動力咨詢公司總經理
