距離已經(jīng)消失，要么創(chuàng)新，要么死亡
——托馬斯·彼得斯
2020年是跌宕起伏的一年。新冠疫情的“黑天鵝”徹底改變了世界各國的社會生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢，而我國制造業(yè)發(fā)展也是先抑后揚。11月的中國制造業(yè)采購經(jīng)理人指數(shù)達(dá)到52.1%，連續(xù)9個月位于臨界點以上，表明我國制造業(yè)恢復(fù)性增長加快。近期，我國多個制造行業(yè)出現(xiàn)井噴態(tài)勢，工程機(jī)械、重卡、紡織、造船、集裝箱，甚至自行車等行業(yè)訂單爆滿，新能源汽車企業(yè)也受到資本市場追捧，市值連創(chuàng)新高。但是，我國制造業(yè)仍然大而不強(qiáng)，創(chuàng)新能力和產(chǎn)品質(zhì)量仍然是制約我國制造業(yè)發(fā)展的短板。那么，如何通過推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造支撐我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，更好地應(yīng)對外部環(huán)境的不確定性？本文進(jìn)行深入探討。
2020年11月18-19日，由國家增材制造創(chuàng)新中心和達(dá)索系統(tǒng)公司主辦，全國增材制造（3D打印）產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟承辦的“2020中國制造業(yè)數(shù)智化高峰論壇”在古城西安成功舉行。來自我國學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和智能制造產(chǎn)業(yè)界的300余位嘉賓出席了此次盛會，就如何通過推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造支撐制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，更好地應(yīng)對外部環(huán)境的不確定性分享了真知灼見。
VUCA時代，中國制造業(yè)發(fā)展如何破局
2020年讓所有人對VUCA時代有了更直接的感受。下圖是我國今年前11個月的制造業(yè)采購經(jīng)理人指數(shù)，可謂先抑后揚。
制造業(yè)PMI指數(shù)（經(jīng)季節(jié)調(diào)整）
所謂VUCA，是指不穩(wěn)定（Volatile）、不確定（Uncertain）、復(fù)雜性（Complex）和模糊性（Ambiguous）。外在環(huán)境（如饑荒、瘟疫、戰(zhàn)爭等）、競爭形勢（如貿(mào)易戰(zhàn)、科技戰(zhàn)）和體驗經(jīng)濟(jì)時代客戶需求的不穩(wěn)定性共同造就了當(dāng)今的VUCA時代，而制造企業(yè)內(nèi)部的研發(fā)體系、生產(chǎn)體系、供應(yīng)鏈體系，則必須保持相對的確定性，這就是當(dāng)前制造業(yè)面臨的不確定性和確定性并存的悖論，也是制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造的重要原因。
數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，5G、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實、物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，計算能力和存儲能力的迅速提升及成本迅速下降為制造企業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來了新的機(jī)遇，而數(shù)字孿生、創(chuàng)成設(shè)計、增材制造技術(shù)，以及復(fù)合材料技術(shù)，為制造業(yè)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)保障。制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極推進(jìn)商業(yè)模式、制造模式、研發(fā)模式、服務(wù)模式、運營模式和決策模式的轉(zhuǎn)型，從而在VUCA時代，贏得更大的發(fā)展機(jī)會。
利用數(shù)智化技術(shù)，尤其是高端工業(yè)軟件，可以幫助制造企業(yè)提升研發(fā)能力和研發(fā)效率，縮短研發(fā)和試制周期，提高產(chǎn)品性能與可靠性。同時，在推進(jìn)精益生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點推進(jìn)設(shè)備數(shù)據(jù)的自動采集和車間聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而打造透明工廠，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)狀況、質(zhì)量指標(biāo)和能源消耗的監(jiān)控。進(jìn)一步，企業(yè)可以實現(xiàn)基于約束的高級計劃及排產(chǎn)和車間智能物流配送，并借助數(shù)字化工廠仿真，物流仿真、產(chǎn)線虛擬調(diào)試等技術(shù)，打造數(shù)字孿生車間，通過虛實映射，提升企業(yè)制造能力。數(shù)智化技術(shù)應(yīng)用已成為中國制造業(yè)在VUCA時代破局，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的金鑰匙和支撐中國制造業(yè)創(chuàng)新的引擎。
數(shù)智化技術(shù)成為中國制造業(yè)創(chuàng)新引擎
據(jù)《2019年IDC中國制造業(yè)調(diào)研》數(shù)據(jù)顯示，43.1%的受訪企業(yè)表示，競爭加劇是中國制造業(yè)面臨的首要挑戰(zhàn)，而創(chuàng)新能力不足是第二大挑戰(zhàn)，占受訪企業(yè)的比重達(dá)38.1%。
中國工程院院士盧秉恒教授在演講中指出，中國制造業(yè)存在市場響應(yīng)慢、生產(chǎn)能力過剩與研發(fā)能力不足、制造柔性差、產(chǎn)品質(zhì)量低、人力成本上升等問題。制造企業(yè)在推進(jìn)智能制造過程中，應(yīng)當(dāng)利用工業(yè)軟件探索基礎(chǔ)材料的多尺度、多領(lǐng)域機(jī)理，以及關(guān)鍵基礎(chǔ)工藝零部件制造工藝的本源機(jī)理，融合大數(shù)據(jù)、人工智能和傳感器等新興技術(shù)發(fā)展，對企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化改造，在設(shè)計、制造、運行、服務(wù)等階段發(fā)揮作用。以機(jī)床行業(yè)為例，通過對加工機(jī)床產(chǎn)生的切削力、切削熱、震動、尺寸精度、粗糙度等參數(shù)建立數(shù)字模型，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來不斷提升模型的逼真度，可以優(yōu)化工藝與改進(jìn)機(jī)床設(shè)計，解決機(jī)械設(shè)計中的問題。
中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長郝玉成強(qiáng)調(diào)，智能制造是引領(lǐng)中國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向，是制造業(yè)由數(shù)量型經(jīng)濟(jì)向質(zhì)量型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主戰(zhàn)場。其中，以創(chuàng)新驅(qū)動實現(xiàn)裝備制造業(yè)核心技術(shù)自主化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)技術(shù)高級化是關(guān)鍵，而大力推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)。郝玉成介紹，國家已成立智能制造標(biāo)準(zhǔn)專家咨詢組，積極制定基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)智能制造的發(fā)展。以智能制造的預(yù)測性維護(hù)為例，目前已制定了《智能制造預(yù)測性維護(hù)通用技術(shù)要求》的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備、運維的預(yù)測性維護(hù)要求進(jìn)行界定，此外，數(shù)字孿生的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)也正在制定中。
盧秉恒院士曾參與完成《中國制造強(qiáng)國發(fā)展指數(shù)報告》，郝玉成也是“智能制造標(biāo)準(zhǔn)專家咨詢組”的成員，兩位專家多次強(qiáng)調(diào)利用數(shù)智化技術(shù)提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力。那么，制造企業(yè)如何應(yīng)用數(shù)字化平臺來提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力呢？
新一代數(shù)字化研制賦能平臺驅(qū)動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
達(dá)索系統(tǒng)大中華區(qū)首席技術(shù)官趙文功在演講中指出，制造企業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新與發(fā)展可以分為三個層次，一是通過創(chuàng)新從無到有；二是從有到優(yōu)；三是立足高端，都離不開工業(yè)軟件的支撐。
趙文功介紹，為了應(yīng)對制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的需求，達(dá)索系統(tǒng)推出了支持制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)型的新一代數(shù)字化研制賦能平臺3DEXPERIENCE，這是全球首個完全基于模型（MBE）、數(shù)據(jù)驅(qū)動（Data Driven)、單一數(shù)據(jù)源（Single Source)、開放互聯(lián)、虛實融合的企業(yè)業(yè)務(wù)平臺，旨在打破企業(yè)原有的基于不同軟件源和文件的模式，將產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)化，解決企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中信息孤島和軟件系統(tǒng)集成的瓶頸，賦能新的研制范式，推動企業(yè)產(chǎn)品研制模式的創(chuàng)新。
2017年，波音公司基于達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE解決方案，打造第二個百年企業(yè)系統(tǒng)（2CES），確保持續(xù)部署、長期戰(zhàn)略合作、降低總體擁有成本。
2018年，空客公司啟動全新數(shù)字化工業(yè)范式DDMS，覆蓋全部門、全產(chǎn)品線，實現(xiàn)周期和成本同時降低30%目標(biāo)，目前，關(guān)鍵型號皆大量采用達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE行業(yè)方案。
2019年，洛克希德馬丁公司全面啟動與達(dá)索系統(tǒng)合作，正式發(fā)布ADP，采用達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE數(shù)字平臺進(jìn)行型號研制，開辟世界最大軍工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。
2020年，中國某著名航空制造企業(yè)基于達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE新一代數(shù)字研發(fā)平臺，全面推動基于模型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以系統(tǒng)工程驅(qū)動正向研發(fā)，以基于模型的在線設(shè)計和虛擬孿生技術(shù)落實型號發(fā)展的大協(xié)同、大研制戰(zhàn)略，通過數(shù)字骨干和三維體驗連接設(shè)計、制造、客服、試飛、運營全價值鏈業(yè)務(wù)，構(gòu)筑公司全型號、全業(yè)務(wù)、全部門的廣域協(xié)同研制新范式。
2020年，寧德新能源科技有限公司（ATL），在達(dá)索系統(tǒng)制造運營管理（MOM）平臺支持下，完成面向多元化市場需求的3C鋰離子電池的智慧制造工廠建設(shè)，以實際行動參與推動鋰電制造業(yè)向高端化、集約化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)變，工業(yè)發(fā)展模式向質(zhì)量效應(yīng)轉(zhuǎn)變、發(fā)展動力向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，構(gòu)建高端高質(zhì)高新的智能制造產(chǎn)業(yè)。
新一代數(shù)字化研制平臺3DEXPERIENCE核心業(yè)務(wù)價值
當(dāng)前，全球制造業(yè)市場展現(xiàn)出產(chǎn)品智能化、生產(chǎn)柔性化、商業(yè)模式多樣化、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化、售賣體驗化等特征。為了應(yīng)對變革，制造企業(yè)需要在提高設(shè)計研發(fā)過程數(shù)字化、增強(qiáng)創(chuàng)新能力的同時，進(jìn)一步了解市場，貼近用戶，從而生產(chǎn)出更有市場競爭力和市場生命力的產(chǎn)品。達(dá)索系統(tǒng)3DEXPERIENCE也從工業(yè)軟件的角度升級產(chǎn)品體系，為企業(yè)提升產(chǎn)品研制創(chuàng)新與交付能力給出了自己的應(yīng)對策略：
基于模型的系統(tǒng)工程及企業(yè)由MBSE推廣到MBE，全企業(yè)用模型表達(dá)，打通0維、1維和3維，數(shù)據(jù)模型化、模型顯性化、顯性仿真化，仿真自我優(yōu)化。
全周期可配置數(shù)字樣機(jī)CDMU，在任意象限都能抽取所有的模型。
設(shè)計、仿真驗證一體化SBD，從微觀到宏觀，任何學(xué)科都可用模型來表達(dá)其機(jī)理。
電氣管路原理與三維設(shè)計一體化EMS，電氣管路軟件自我在系統(tǒng)中表達(dá)，與傳統(tǒng)模型之間進(jìn)行完全行為定義，取代原來的幾何定義。
全三維數(shù)字化制造與仿真MBM，在生產(chǎn)線中，無論工藝、生產(chǎn)、布局、執(zhí)行，完全實現(xiàn)以模型為基礎(chǔ)的制造與仿真。
設(shè)計、制造、服務(wù)一體化，在一個平臺上實現(xiàn)產(chǎn)品的在線全生命周期管理。
結(jié)語
推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造，在當(dāng)前的VUCA環(huán)境下，可以說是時不我待。達(dá)索系統(tǒng)新一代數(shù)字化研制賦能平臺能夠有效支撐制造業(yè)創(chuàng)新過程的高效協(xié)作，集成各種研發(fā)、工藝和仿真軟件，實現(xiàn)虛實融合，助力我國制造企業(yè)實現(xiàn)正向研發(fā)。達(dá)索系統(tǒng)已在我國構(gòu)建了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)展了一批專業(yè)的本地化服務(wù)合作伙伴，這對于我國制造業(yè)通過推進(jìn)數(shù)智化，提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力，可以發(fā)揮十分重要的價值。期待達(dá)索系統(tǒng)與各個行業(yè)的優(yōu)秀企業(yè)深入合作，樹立從數(shù)字化設(shè)計、工藝、制造到服務(wù)的標(biāo)桿企業(yè)，在我國制造業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的過程中發(fā)揮更大的作用！
