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行业观察|数智化如何支撑中国制造业高质量发展

2020-12-20e-works 张瑾 黄培

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2020年是跌宕起伏的一年。新冠疫情的“黑天鹅”彻底改变了世界各国的社会生活和经济发展态势,而我国制造业发展也是先抑后扬。

    距离已经消失,要么创新,要么死亡

——托马斯·彼得斯

    2020年是跌宕起伏的一年。新冠疫情的“黑天鹅”彻底改变了世界各国的社会生活和经济发展态势,而我国制造业发展也是先抑后扬。11月的中国制造业采购经理人指数达到52.1%,连续9个月位于临界点以上,表明我国制造业恢复性增长加快。近期,我国多个制造行业出现井喷态势,工程机械、重卡、纺织、造船、集装箱,甚至自行车等行业订单爆满,新能源汽车企业也受到资本市场追捧,市值连创新高。但是,我国制造业仍然大而不强,创新能力和产品质量仍然是制约我国制造业发展的短板。那么,如何通过推进数字化转型和智能制造支撑我国制造业高质量发展,更好地应对外部环境的不确定性?本文进行深入探讨。

    2020年11月18-19日,由国家增材制造创新中心和达索系统公司主办,全国增材制造(3D打印)产业技术创新战略联盟承办的“2020中国制造业数智化高峰论坛”在古城西安成功举行。来自我国学术界、工业界和智能制造产业界的300余位嘉宾出席了此次盛会,就如何通过推进数字化转型和智能制造支撑制造业高质量发展,更好地应对外部环境的不确定性分享了真知灼见。

    VUCA时代,中国制造业发展如何破局

    2020年让所有人对VUCA时代有了更直接的感受。下图是我国今年前11个月的制造业采购经理人指数,可谓先抑后扬。

制造业PMI指数

制造业PMI指数(经季节调整)

    所谓VUCA,是指不稳定(Volatile)、不确定(Uncertain)、复杂性(Complex)和模糊性(Ambiguous)。外在环境(如饥荒、瘟疫、战争等)、竞争形势(如贸易战、科技战)和体验经济时代客户需求的不稳定性共同造就了当今的VUCA时代,而制造企业内部的研发体系、生产体系、供应链体系,则必须保持相对的确定性,这就是当前制造业面临的不确定性和确定性并存的悖论,也是制造企业应当积极推进数字化转型和智能制造的重要原因。

    数字化转型是大势所趋,5G、云计算、工业互联网、虚拟现实、增强现实、物联网的广泛应用,计算能力和存储能力的迅速提升及成本迅速下降为制造企业推进数字化转型带来了新的机遇,而数字孪生、创成设计、增材制造技术,以及复合材料技术,为制造业推进数字化转型提供了技术保障。制造企业应当积极推进商业模式、制造模式、研发模式、服务模式、运营模式和决策模式的转型,从而在VUCA时代,赢得更大的发展机会。

    利用数智化技术,尤其是高端工业软件,可以帮助制造企业提升研发能力和研发效率,缩短研发和试制周期,提高产品性能与可靠性。同时,在推进精益生产的基础上,制造企业应当重点推进设备数据的自动采集和车间联网,进而打造透明工厂,实现对设备状态、生产状况、质量指标和能源消耗的监控。进一步,企业可以实现基于约束的高级计划及排产和车间智能物流配送,并借助数字化工厂仿真,物流仿真、产线虚拟调试等技术,打造数字孪生车间,通过虚实映射,提升企业制造能力。数智化技术应用已成为中国制造业在VUCA时代破局,实现高质量发展的金钥匙和支撑中国制造业创新的引擎。

    数智化技术成为中国制造业创新引擎

    据《2019年IDC中国制造业调研》数据显示,43.1%的受访企业表示,竞争加剧是中国制造业面临的首要挑战,而创新能力不足是第二大挑战,占受访企业的比重达38.1%。

    中国工程院院士卢秉恒教授在演讲中指出,中国制造业存在市场响应慢、生产能力过剩与研发能力不足、制造柔性差、产品质量低、人力成本上升等问题。制造企业在推进智能制造过程中,应当利用工业软件探索基础材料的多尺度、多领域机理,以及关键基础工艺零部件制造工艺的本源机理,融合大数据、人工智能和传感器等新兴技术发展,对企业进行数字化、网络化、智能化改造,在设计、制造、运行、服务等阶段发挥作用。以机床行业为例,通过对加工机床产生的切削力、切削热、震动、尺寸精度、粗糙度等参数建立数字模型,利用机器学习来不断提升模型的逼真度,可以优化工艺与改进机床设计,解决机械设计中的问题。

    中国机器人产业联盟秘书长郝玉成强调,智能制造是引领中国制造业高质量发展的主攻方向,是制造业由数量型经济向质量型经济发展的主战场。其中,以创新驱动实现装备制造业核心技术自主化、产业链现代化、产业技术高级化是关键,而大力推进数字化转型是实现这一目标的基础。郝玉成介绍,国家已成立智能制造标准专家咨询组,积极制定基础标准、应用标准、团体标准和企业标准,促进智能制造的发展。以智能制造的预测性维护为例,目前已制定了《智能制造预测性维护通用技术要求》的应用标准,对设备、运维的预测性维护要求进行界定,此外,数字孪生的团体标准也正在制定中。

    卢秉恒院士曾参与完成《中国制造强国发展指数报告》,郝玉成也是“智能制造标准专家咨询组”的成员,两位专家多次强调利用数智化技术提升产品创新能力。那么,制造企业如何应用数字化平台来提升产品创新能力呢?

    新一代数字化研制赋能平台驱动制造业高质量发展

    达索系统大中华区首席技术官赵文功在演讲中指出,制造企业实现创新与发展可以分为三个层次,一是通过创新从无到有;二是从有到优;三是立足高端,都离不开工业软件的支撑。

    赵文功介绍,为了应对制造业创新发展的需求,达索系统推出了支持制造业高质量发展转型的新一代数字化研制赋能平台3DEXPERIENCE,这是全球首个完全基于模型(MBE)、数据驱动(Data Driven)、单一数据源(Single Source) 、开放互联、虚实融合的企业业务平台,旨在打破企业原有的基于不同软件源和文件的模式,将产品信息数据化,解决企业数字化转型中信息孤岛和软件系统集成的瓶颈,赋能新的研制范式,推动企业产品研制模式的创新。

    2017年,波音公司基于达索系统3DEXPERIENCE解决方案,打造第二个百年企业系统(2CES),确保持续部署、长期战略合作、降低总体拥有成本。

    2018 年,空客公司启动全新数字化工业范式DDMS,覆盖全部门、全产品线,实现周期和成本同时降低30%目标,目前,关键型号皆大量采用达索系统3DEXPERIENCE行业方案。

    2019年,洛克希德马丁公司全面启动与达索系统合作,正式发布ADP,采用达索系统3DEXPERIENCE数字平台进行型号研制,开辟世界最大军工企业数字化转型之路。

    2020年,中国某著名航空制造企业基于达索系统3DEXPERIENCE新一代数字研发平台,全面推动基于模型企业的数字化转型,以系统工程驱动正向研发,以基于模型的在线设计和虚拟孪生技术落实型号发展的大协同、大研制战略,通过数字骨干和三维体验连接设计、制造、客服、试飞、运营全价值链业务,构筑公司全型号、全业务、全部门的广域协同研制新范式。

    2020年,宁德新能源科技有限公司(ATL),在达索系统制造运营管理(MOM)平台支持下,完成面向多元化市场需求的3C锂离子电池的智慧制造工厂建设,以实际行动参与推动锂电制造业向高端化、集约化、智能化、绿色化转变,工业发展模式向质量效应转变、发展动力向创新驱动转变,构建高端高质高新的智能制造产业。

新一代数字化研制平台3DEXPERIENCE 核心业务价值

新一代数字化研制平台3DEXPERIENCE 核心业务价值

    当前,全球制造业市场展现出产品智能化、生产柔性化、商业模式多样化、数据资产化、售卖体验化等特征。为了应对变革,制造企业需要在提高设计研发过程数字化、增强创新能力的同时,进一步了解市场,贴近用户,从而生产出更有市场竞争力和市场生命力的产品。达索系统3DEXPERIENCE也从工业软件的角度升级产品体系,为企业提升产品研制创新与交付能力给出了自己的应对策略:

  • 基于模型的系统工程及企业由MBSE推广到MBE,全企业用模型表达,打通0维、1维和3维,数据模型化、模型显性化、显性仿真化,仿真自我优化。
  • 全周期可配置数字样机CDMU,在任意象限都能抽取所有的模型。
  • 设计、仿真验证一体化SBD,从微观到宏观,任何学科都可用模型来表达其机理。
  • 电气管路原理与三维设计一体化EMS,电气管路软件自我在系统中表达,与传统模型之间进行完全行为定义,取代原来的几何定义。
  • 全三维数字化制造与仿真MBM,在生产线中,无论工艺、生产、布局、执行,完全实现以模型为基础的制造与仿真。
  • 设计、制造、服务一体化,在一个平台上实现产品的在线全生命周期管理。

    结语

    推进数字化转型和智能制造,在当前的VUCA环境下,可以说是时不我待。达索系统新一代数字化研制赋能平台能够有效支撑制造业创新过程的高效协作,集成各种研发、工艺和仿真软件,实现虚实融合,助力我国制造企业实现正向研发。达索系统已在我国构建了强大的生态系统,发展了一批专业的本地化服务合作伙伴,这对于我国制造业通过推进数智化,提升产品创新能力,可以发挥十分重要的价值。期待达索系统与各个行业的优秀企业深入合作,树立从数字化设计、工艺、制造到服务的标杆企业,在我国制造业实现高质量发展的过程中发挥更大的作用!
 

责任编辑:张瑾
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