數字化制造需要新思維

1、<p>　　數字化制造需要新思維</p><p>　　數字化設計與制造及其平臺是制造業(yè)的關鍵共性技術，也可稱之為競爭前技術，不可能單靠一家企業(yè)來完成。 </p><p>　　從北京到上海、廣州的航班中有一款機型是波音777，這個機型是全世界數字化制造的典范。這款飛機全部由計算機進行數字化設計，廣泛采用模擬仿真技術，沒有圖紙和畫版。 </p><p>　　波

2、音公司最新推出的夢幻型飛機787更是前進了一大步。不僅是全壽命周期設計數字化，而且研發(fā)（R&D）全過程數字化，制造全過程數字化。就是說，波音公司已經把數字化的作用發(fā)揮到淋漓盡致。在保證質量的前提下，大大縮短了這兩款飛機的研發(fā)周期，明顯地降低了研發(fā)費用。 </p><p>　　舉這個例子是想說明數字化制造的含義，應該是廣義的。制造含義本身包含設計在內，就是廣義的“Manufacturing”，包含設計（De

3、sign）、成形制造（Materials processing）及加工制造（Machining）全過程。為強調設計的重要性，中國工程院的多項咨詢報告，就特別提出數字化設計與制造是信息化促進工業(yè)化的關鍵共性技術。 </p><p>　　近年來，我們又面臨著工業(yè)發(fā)達國家提出“重振制造業(yè)”的新挑戰(zhàn)，中國海外市場與國際競爭力均遇到更強的競爭。 </p><p>　　美國政府啟動了“先進制造伙伴計劃

4、（Advanced Manufacturing Partnership）”，其中一個重要目標就是要縮短產品研發(fā)周期一半，降低研發(fā)費用一半（Half the time， half the cost）。同時，“第三次工業(yè)革命”也把數字化制造放在極為重要的地位。 </p><p>　　現在，國內大力提倡用信息化來推進工業(yè)化。工業(yè)化要與信息化深度融合，但在認識方面卻還有待深化。不少企業(yè)把信息化理解為管理、營銷、招標等的信

5、息化。應該指出，設計與制造過程的數字化是信息化推動工業(yè)化的核心內容，難度也最大。 </p><p>　　目前我國在這方面與工業(yè)發(fā)達國家相比有相當的差距。早在1979年，我第一次去參觀全球工程機械老大美國卡特彼勒公司鑄造廠。鑄造廠就有一個很大的計算機房，他們那時已經廣泛地使用計算機來輔助完成管理、調度、生產等方面的工作。十幾年后，我再次去卡特彼勒時，他們已經用計算機真三維技術來模擬完成鑄造工藝過程，而且是在真三維虛

6、似環(huán)境下實施。他們讓我戴上3D眼鏡，可以虛擬地站在鑄型直澆口下面，觀看鐵水自上奔騰而下的澆鑄、凝固全過程。 </p><p>　　近年來，國內在數字化設計與制造方面也取得了突出進展，特別是在航空及航天工業(yè)。最近，汽車工業(yè)已經意識到了數字化設計與制造的重要性，正在加大投入、加強研發(fā)。例如，中國第一汽車集團公司，正在全力打造數字化設計與制造平臺，取得了很大的進展。 </p><p>　　國家大

7、力提倡要用信息化促進工業(yè)化的發(fā)展，我建議：一要加大研發(fā)投入，二要加強數字化設計與制造關鍵共性技術的研究，三要真正做好產學研的結合。 </p><p><b>　　競爭前技術 </b></p><p>　　我國已是制造大國，工業(yè)增加值已位于世界第一，但還不是制造強國。我國2012年的研發(fā)投入是GDP的1.97%。2006年頒布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，

8、到2010年我國研發(fā)投入占GDP比重達2%，到現在尚沒有達到。 </p><p>　　但是，美國等工業(yè)發(fā)達及創(chuàng)新型國家的研發(fā)投入與GDP的比都要大于2.5%，創(chuàng)新能力較強的瑞典、芬蘭等國都已大于3.5%。 </p><p>　　再看我國企業(yè)。最近幾年，我國汽車行業(yè)的研發(fā)投入占銷售收入比大約是1.5%左右。然而，國外福特汽車、通用汽車等著名企業(yè)的比例都在3%左右，甚至大于3%。我國企業(yè)要真正

9、成為技術創(chuàng)新的主體，不僅要成為需求的主體和研發(fā)成果實施的主體，而且要大大加大研發(fā)經費的投入，成為研發(fā)投入的主體。 </p><p>　　數字化設計與制造及其平臺是制造業(yè)的關鍵共性技術，也可稱之為競爭前技術，不可能單靠一家企業(yè)來完成。目前我國共性技術研究缺位，嚴重地影響制造業(yè)競爭能力和創(chuàng)新能力的提升。因此，國家要從戰(zhàn)略高度出發(fā)，組織企業(yè)、院所、高校組成共性技術創(chuàng)新聯盟。聯盟要充分利用和繼續(xù)發(fā)揮原來行業(yè)的大院、大所的

10、作用，要繼續(xù)能為全行業(yè)提供關鍵共性技術。目前，上海已經在推動和重組產業(yè)共性技術研究院，為企業(yè)提供關鍵共性技術。 </p><p>　　我國企業(yè)對共性技術的研究也存在一些誤區(qū)，區(qū)分不了競爭技術與競爭前技術。例如汽車輕量化鋁、鎂合金的基本力學、物理、化學等性能與數據庫，屬關鍵共性技術，完全靠單個企業(yè)自己來做，是少慢差費的壞辦法，不利于實現質的突破。 </p><p>　　在這方面，國外經驗值得

11、借鑒。例如，美國烏斯特工學院（WPI）牽頭建立的汽車輕量化鋁合金共性技術創(chuàng)新聯盟，美國通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司都是聯盟成員，由企業(yè)組成理事會，決定課題立項及經費使用，研究成果向全體成員提供。 </p><p><b>　　產學協(xié)作 </b></p><p>　　我國產學研的結合很多停留在形式上，沒有做到真正的結合。例如，企業(yè)申請課題，找一個院所或高校，而高校申

12、請課題也愿意找一個企業(yè)合作。但是，課題一經立項，經費一經分配，就各做各的，互不關聯，沒有做到真正的結合。 </p><p>　　也有個別企業(yè)埋怨某些高校老師，只注意論文，沒有真正協(xié)助企業(yè)解決工程技術難題。他們埋怨在個別項目上，一些高校老師虎頭蛇尾；而對于研究生畢業(yè)，更沒有做到精益求精。我認為這只不過是個別事例，不能因噎廢食，總體上看我們的高校還是在不斷進步的。 </p><p>　　200

13、7年，在中國機械工程學會召開的學術年會上，我做了“加強產學研結合，提高自主創(chuàng)新能力”的邀請報告。 </p><p>　　在這次報告中，我介紹了若干個成功案例：一是中國二重集團采用清華自主研發(fā)的模擬軟件優(yōu)化了鑄造工藝，在國內首次澆鑄成功長江三峽水輪機不銹鋼葉片，打破了國外企業(yè)對這一技術的壟斷，新華社為此專門做了報道。二是東方汽輪機集團公司鑄鋼廠要澆鑄40噸大型汽輪機缸體鑄件，而工廠的鋼液總容量只有32噸。鑄鋼廠根據

14、清華提供的模擬分析報告，采用先澆鑄32噸鋼液、再進行間隔小于60分鐘的二次補澆的鑄造方案，一次澆鑄成功大型汽輪機缸體鑄件。三是2003年馬鞍山鋼鐵公司鑄造廠采用清華數字化鑄造技術，在10個月內成功澆鑄了18個重218噸的軋鋼機機架鑄件。這些不僅為企業(yè)獲得了顯著的經濟和社會效益，也提高了企業(yè)的競爭和自主創(chuàng)新能力。 </p><p>　　我經常去企業(yè)，再三建議和強調：企業(yè)要重視數字化設計與制造，要加大研發(fā)投入，要和院