精益研发助推中国制造

视点

仿真技术是中国制造业的未来

发表时间:2015/11/25 来源:e-works   作者:e-works  王阳  
关键字:仿真技术  中国制造业  
制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。当前, 新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。

    2015年5月,国务院颁发的《中国制造2025》行动纲领指出,制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。当前, 新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。

    在安世亚太副总裁徐劼勇博士看来,中国制造业在提高创新设计能力的过程中,特别是加强关键核心技术研发时,仿真技术有着重要的价值和地位。仿真给制造业产品研发带来效果和效率的提升,是不可取代的,如果缺少了仿真技术的应用,中国制造业很难赶超世界制造强国。一定程度上,仿真技术是中国制造业的未来。


安世亚太副总裁徐劼勇博士

中国制造2025背景下的企业研发诉求

    实现制造强国的战略目标,必须加快制造业转型升级,全面提高发展质量和核心竞争力。这意味着制造业强化工业基础能力的同时,要不断提升自主创新能力。

    在这一进程中,提高创新设计能力和加强关键核心技术研发成为关键。在传统制造业、战略性新兴产业等重点领域中,研发和创新关乎着企业发展的未来。只有加强设计领域共性关键技术研发,攻克信息化设计、过程集成设计、复杂过程和系统设计等共性技术,全面推广应用以绿色、智能、协同为特征的先进设计技术,才能帮助制造企业立足于竞争的不败之地。徐劼勇博士认为,在众多先进技术中,仿真技术是驱动产品研发的核心动力,在企业研发的体系中发挥着至关重要的作用。

    在推进制造业关键核心技术研发过程中,仿真技术同样不可或缺。过去几十年间,我国制造业在高端领域主要是跟踪和仿制为主,研究国外型号产品的机理、改进其几何、并反复验证其合理性,这丝毫无益于提升中国制造的水平。可以说,要想赶上甚至超过世界上的其他制造强国,必须强化企业技术创新主体地位,支持企业提升创新能力。

    在这一背景下,我国的研发型制造业也在寻求一个顺应大势的思路、一个顶层设计框架以及一个可持续发展的信息化规划,试图由跟踪研仿向自主创新转变。特别是在关键核心技术领域,国内专家越来越意识到实施设计、仿真综合平台并逐步构建自主创新能力的重要性,以此占据未来产业发展的制高点。

    徐劼勇博士说,“在梳理制约我国工业产品自主创新焦点性问题的过程中,我们发现企业对于仿真技术的认识有了一定程度的转变,但还未从本质上意识到仿真技术的价值。中国企业应用仿真技术,更多的是在做锦上添花的工作。事实上,当前的仿真技术和十几、二十年前完全不一样,如今的硬件水平、软件功能都有了质的飞跃,技术的障碍已经变得不是核心制约企业自主创新的焦点问题。更大程度上,是企业的观念还没有扭转,没有将仿真技术应用在产品研发的各个阶段、产品的各个部件中,没有将它提升到一个战略的高度。对于行业内领先的企业,一定需要基于产品技术开发流程,系统地对产品设计过程进行分解和展开,形成产品研发的完整过程。”

    在徐劼勇博士看来,研发型制造企业只有将产品综合设计和系统仿真提到战略性高度,结合系统工程和企业运行要求,形成规范的复杂产品研发体系模型,才能真正在助力“中国制造2025”,站在行业的最前沿。这就意味着,企业需要构建一套科学且行之有效的仿真体系。

仿真体系建设任重而道远

    何谓仿真体系?概括来讲,仿真体系是企业研发过程中,与仿真业务有关的组织、人员、流程、规范、技术、设备等要素按照一定的秩序和内部联系组合而成的整体系统。

    既然是体系,一定是一项复杂且庞大的工程。在徐劼勇博士看来,仿真体系是各要素融合和交互的平台,他们共同发挥作用支撑企业研发和创新活动。同时,系统化的仿真体系建设对于充分发挥仿真技术的价值,提升企业创新研发能力,从制造走向创造具有积极的作用。

    徐劼勇博士介绍,从2005年开始,安世亚太就已经着手致力于帮助企业构建仿真体系。在推进这一工作的过程中,安世亚太主要做了四件事:首先引入业界最先进的仿真技术;其次将仿真技术和中国制造业的工程实践结合起来;第三是将这些技术和工程结合的成果交付给企业,帮助他们建设仿真应用的体系;第四,和各级政府主管部门、协会、科研机构推进仿真事业,助力中国制造业真正走向自主创新。

    徐劼勇博士说,企业构建仿真体系,主要有三个方面的工作,培养人才和搭建组织、引入技术和工具、制定规范和标准。为了有效支撑企业仿真体系建设,安世亚太根据多年仿真咨询经验提炼了仿真体系建设的方法学,内容包含企业仿真战略选择、仿真流程梳理、标准建设、规范建设、组织建设、人才梯队建设、软件选型和装备建设、IT支撑和云平台建设、仿真平台建设方法等十个方面,同时仿真体系建设项目的管理规范和实施规范可以保障项目的规范高效进行。每个方面提供细分规范、标准和原则,以及与之配套的工具和模板。

    在徐劼勇博士看来,企业仿真体系建设,首先需要评估企业当前的仿真成熟度级别,并根据企业研发类型和发展战略目标,确定企业要实现的仿真体系成熟度目标和级别。以此为基础,开展企业仿真工具与方法、人才与组织、规范与标准等建设。

    徐劼勇博士所指的仿真成熟度级别可通过安世亚太根据多年仿真咨询服务的经验总结的企业仿真体系成熟度模型予以考量,仿真体系成熟度模型将仿真体系成熟度分为五个级别,分别是采纳级、重复级、预测级、驱动级和引领级。

    某种程度上,仿真体系成熟度模型主要起到仿真能力可视化的作用,它帮助企业均衡地来评估其仿真能力究竟发展到了什么程度,以及在关键的几个点上应该如何改进和完善。在安世亚太帮助企业规划的仿真体系建设路径中,形成了一套综合的设计流程、仿真流程、仿真标准、仿真规范、仿真组件模板、仿真组织体系、仿真人才梯队、软硬件体系规划、仿真云平台和协同仿真平台,这一系列框架和交付物将帮助企业有效地建立仿真体系。

    徐劼勇博士介绍,安世亚太的仿真体系成熟度模型目前在很多企业已付诸实践,成熟度评估可以帮助企业认识自身现状,选择恰当的目标,稳步前进。同时徐博士指出,企业仿真体系的建立并非一蹴而就,而是一项任重而道远的工作。

仿真技术是中国制造业的未来

    随着机器人、新材料、3D打印等技术的迅速发展,不断增益着制造业持续创新的能力。在《中国制造2025》行动纲领中,描绘了未来20年中国制造业的未来: 到2020年,基本实现工业化,制造业大国地位进一步巩固,制造业信息化水平大幅提升; 到2025年,制造业整体素质大幅提升,创新能力显著增强;到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。创新能力大幅提升,重点领域发展取得重大突破,整体竞争力明显增强,优势行业形成全球创新引领能力,全面实现工业化。

    在徐劼勇博士看来,这些长期的目标都离不开仿真技术的支撑。从政策层面,《中国制造2025》着重展望了智能制造工程的发展,事实上,智能制造工程重点突破的诸如大型飞机、航空发动机及燃气轮机、民用航天、智能绿色列车、节能与新能源汽车、海洋工程装备及高技术船舶、智能电网成套装备、高档数控机床、核电装备、高端诊疗设备等一批创新和产业化专项、重大工程中,均是仿真技术发挥价值最大的领域。

    徐劼勇博士指出,随着企业应用的深入,仿真技术的应用范畴已经不再局限于产品研发过程中的模拟与分析,生产制造环节的工艺仿真也有着举足轻重的作用。徐劼勇博士说,“我们在研究制约中国制造走向中国创造的诸多因素中,发现有两个主要因素:一是产品研发过程中的自主创新能力;其次是产品的制造工艺能力。以航空发动机为例,从技术角度来说,我国的工程师完全可以设计出来,但是材料技术和制造工艺的制约并不能完美地制造出来。”

    为了能更加全面的帮助企业构建仿真能力,与制造业的业务结合更加紧密,徐劼勇博士介绍,安世亚太的业务正从传统的工程仿真服务延伸到制造工艺仿真领域,更有针对性地帮助企业打通任督二脉,降低产品从设计仿真到生产制造的实现难度。另一方面,制造工艺的提升有可能给产品创新设计带来更大的空间,将为中国制造向中国创造的转型注入更多创新的活力。

    同时,安世亚太还致力于针对特定学科和领域开发专业的仿真应用模块,降低工程师应用仿真技术的门槛。作为安世亚太精益研发平台的子模块,徐劼勇博士说,截至目前我们已经开发了58个专业的应用模块,未来还会从广度和深度上进一步完善,将企业的仿真体系和综合设计结合起来,共同推进中国制造业未来的发展。