目前世界各主要經(jīng)濟體都在加速推進(jìn)智能制造、數(shù)字制造，加速制造業(yè)做優(yōu)、做強。如何加快實現(xiàn)智能制造、數(shù)字制造，南京航空航天大學(xué)校長、中國工程院院士單忠德8月2日在“全球數(shù)字經(jīng)濟大會數(shù)字仿真技術(shù)論壇上”表示：“數(shù)字制造、智能制造，就是要真正把數(shù)字化設(shè)計覆蓋整個制造全流程，實現(xiàn)設(shè)計與功能一體化，設(shè)計與生產(chǎn)制造一體化，設(shè)計與制造評價（檢測評價）一體化、制造與管理運維一體化。”
各國加速推進(jìn)智能制造
單忠德首先談及目前世界各國推動制造強國的情況，中國工程院、國家制造強國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會今年發(fā)布的《2020中國制造強國發(fā)展指數(shù)報告》顯示，美國制造強國發(fā)展指數(shù)依然持續(xù)高于各國，處于第一陣列，綜合優(yōu)勢突出；德國、日本穩(wěn)居第二陣列，相對優(yōu)勢明顯；中國、韓國、法國、英國處于第三陣列，中國在第三陣列中排名居前。
單忠德同時也介紹了制造強國指標(biāo)體系的主要維度，包括規(guī)模發(fā)展、質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、持續(xù)發(fā)展四個一級指標(biāo)，還包括信息化發(fā)展指數(shù)等18個二級指標(biāo)。其中，從質(zhì)量效益上看，美國保持質(zhì)量效益增強的勢頭，其中最大的貢獻(xiàn)指標(biāo)是世界知名品牌數(shù)和制造業(yè)的前沿勞動生產(chǎn)率。從結(jié)構(gòu)優(yōu)化上看，美國、德國領(lǐng)先。持續(xù)發(fā)展上，美國和日本并駕齊驅(qū)，其次是德國和韓國。中國具有獨特的規(guī)模優(yōu)勢、門類齊全優(yōu)勢、市場優(yōu)勢以及新型舉國體制優(yōu)勢，目前中國有220種以上產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量世界第一，形成一個14億人的統(tǒng)一大市場。但相對于第一、第二陣列的其他國家，中國制造業(yè)無論是質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、持續(xù)發(fā)展等方面都有待提升，有著巨大的改善空間和發(fā)展空間。
單忠德表示，推進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，需要推進(jìn)數(shù)字制造、智能制造，事實上包括美國、德國、日本等都是這樣走過來的。“數(shù)字制造、智能制造就是要能夠滿足批量客戶定制的柔性化生產(chǎn)，希望制造過程是綠色的，制造的手段是數(shù)字化，其最終目的是高效、優(yōu)質(zhì)、清潔、安全地制造產(chǎn)品，形成新的制造業(yè)服務(wù)模式。”單忠德說。
單忠德談及了美國的NIST，日本的《互聯(lián)工業(yè)》、英國的《“英國工業(yè)2050戰(zhàn)略》、歐洲歐盟委員會的《歐洲新工業(yè)戰(zhàn)略》后進(jìn)一步表示，“數(shù)字化智能化網(wǎng)絡(luò)化不僅是世界大企業(yè)的競爭焦點，也是國家與國家之間的競爭焦點，是未來強國的必經(jīng)之路。”
單忠德表示，從大趨勢來看，數(shù)字化、精密化、綠色化、成線化、生物化這“五化”一直沒有變。但是在這“五化”中，數(shù)字化是基礎(chǔ)，無論是數(shù)字化模擬仿真、柔性制造、計算機集成制造、遠(yuǎn)程診斷與預(yù)測，還是精密成形、綠色制造、自動化的生產(chǎn)線，包括數(shù)字車間、智能工廠，個性化的柔性化定制生產(chǎn)，數(shù)字化都是基礎(chǔ)。數(shù)字制造、智能制造技術(shù)將使得制造業(yè)發(fā)生重大的變革，已經(jīng)被學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界高度認(rèn)同。
數(shù)字技術(shù)與工業(yè)技術(shù)融合將產(chǎn)生一些新原理、新方法、新工藝、新產(chǎn)品、新裝備，能夠促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，有利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)的高級化、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化，創(chuàng)造出制造業(yè)的新業(yè)態(tài)。智能制造變在三個維度變革了制造業(yè)的發(fā)展模式，一是變革了制造模式，真正實現(xiàn)了生產(chǎn)資料和生產(chǎn)工具的協(xié)同，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造、遠(yuǎn)程制造。二是變革了管理模式，實現(xiàn)了異地管理與遠(yuǎn)程服務(wù)的融合，數(shù)字化管理等變得越來越成熟。三是變革了生產(chǎn)方式，真正把數(shù)字世界和機器世界融合起來，實現(xiàn)了智能化生產(chǎn)。
數(shù)字仿真是核心技術(shù)之一
關(guān)于如何推動數(shù)字制造，智能制造，單忠德認(rèn)為，在數(shù)字化、智能化生產(chǎn)制造里，工藝的數(shù)字化是重要的基礎(chǔ)。如何把工藝管理、工藝參數(shù)、過程優(yōu)化等進(jìn)一步建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，把工藝數(shù)據(jù)更好地集成到軟件里，產(chǎn)生具有中國特色的數(shù)字化設(shè)計軟件、數(shù)字化模擬仿真軟件，是推動智能制造發(fā)展的非常重要一環(huán)。而在數(shù)字化仿真、數(shù)字化樣機、數(shù)字化建模等方面，數(shù)字孿生起到了非常重要的作用。
數(shù)字化仿真技術(shù)是未來企業(yè)持續(xù)高效綠色發(fā)展的核心技術(shù)之一，能夠很好地賦能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。為此單忠德談及了數(shù)字仿真在汽車零部件制造中的案例，這是一種三維設(shè)計仿真和成形一體化的無模鑄件模式，通過數(shù)字化復(fù)合砂型建模，把砂型和鑄件建模一體化，通過數(shù)字化擠壓切削成形，可以做出多材質(zhì)復(fù)合鑄型，制造出高質(zhì)量鑄件。采用這種方式之后，制造周期可以縮短30%-87%，成本降低30%，精度提高2-3個等級。
目前單忠德院士團隊已經(jīng)建立了數(shù)字化的快速零部件制造技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺，將該模式在100多家企業(yè)進(jìn)行推廣應(yīng)用。“這一數(shù)字化的三維設(shè)計仿真和成形一體化，可以自由彎管，可以是任意的形狀結(jié)構(gòu)，可以形成三軸、六軸系列化的成套裝備，數(shù)字化模擬的尺寸精度和設(shè)計制造的尺寸精度和最終產(chǎn)品的精度能夠一致起來，實現(xiàn)數(shù)字化驅(qū)動的整體自由成形。”單忠德說。
單忠德表示，數(shù)字化仿真設(shè)計技術(shù)賦能制造業(yè)很重要的一個關(guān)鍵詞是“一體化”，即要實現(xiàn)設(shè)計與功能一體化，設(shè)計與生產(chǎn)制造一體化，設(shè)計與制造評價（檢測評價）一體化、制造與管理運維一體化，真正把數(shù)字化設(shè)計覆蓋整個制造全流程。
“比如設(shè)計與生產(chǎn)一體化，主要是通過數(shù)字建模、數(shù)字孿生技術(shù)，當(dāng)然還有3D打印、多材料、多工藝尺度數(shù)字化制造技術(shù)，數(shù)字化的裝配技術(shù)等，實現(xiàn)‘設(shè)計-虛擬制造-物理制造’產(chǎn)品生產(chǎn)新模式。美國F-35戰(zhàn)機以這樣的設(shè)計與生產(chǎn)一體化模式，縮短了缺陷處理時間33%，加快了制造工藝的改進(jìn)。”單忠德說。
單忠德最后表示，人是創(chuàng)新的主體和靈魂，要建設(shè)制造強國，推動智能制造，需要發(fā)展高質(zhì)量的人才，形成高素質(zhì)人才隊伍，要有科創(chuàng)的速度、激情和精神，把這些創(chuàng)新的理念文化和解決短板技術(shù)、提升競爭力以及領(lǐng)軍人才的建設(shè)相統(tǒng)一，讓創(chuàng)新成為自覺行動。
