从数字制造到智能制造

　　在从数字制造走向智能制造的过程中，工业软件应如何适应和满足这一新趋势下的需求？5月30日下午，北京新世纪日航酒店，谈起这一话题，著名机械设计与研究专家、中国工程院院士谭建荣如数家珍。

解析“数字制造”

　　《机电商报》：关于21世纪的前沿科技，有很多种说法，你认为有哪些最值得一提？

　　谭建荣：现在比较公认的，有三大前沿科技：一是大数据，二是移动网络，三是智能化生产。现在炒得比较热的“三维打印”其实就是智能化生产的一种方式。这三大技术是引发新的技术变革(的关键因素），我们称作——催生第三次工业革命。

　　《机电商报》：谈到第三次工业革命，有人说“已经来了”，也有人说“马上就要来了”，还有人认为这是在兜售概念。你怎么看？

　　谭建荣：第三次工业革命已经喊了40年，但还没有来到。最早是在20世纪70年代，有个美国人（注：Alvin Toffler）写过《第三次浪潮》，认为工业革命将要来到。最近一次热炒和三维打印相关，有人认为，它和第三次工业革命联系得很紧密。

　　工业软件要适应第三次工业革命的需要，适应大数据、移动网络和智能化生产的发展需求。现在，对数字化工厂的描述中，有一条是——制造过程中传递和采集的信息是数字的，3D的，因而也必然是无纸化的。工业软件最终要落实到数字化工厂的应用中去。

　　《机电商报》：请介绍一下数字化设计与数字化制造的发展历程？

　　谭建荣：从国际上来看，20世纪80年代主要是二维绘图，后来科技部提出“甩图板”，20世纪90年代就提出3D建模，然后是21世纪00年代的面向大批量定制的产品配置设计，而到了21世纪10年代，我们强调的是快速响应客户需求。

　　《机电商报》：数字化设计和制造在我国已经有几十年的历史，发展到今天，企业对工业软件有哪些新的要求？

　　谭建荣：这些新的要求概括起来有五个方面：首先是自主创新，以前的CAD软件往往只支持详细设计，但不支持创新设计；再者是高效设计，即快速响应客户需求；第三是高性能、高品质的设计；第四是低碳环保；最后，我们还要不断地研究新领域，学习新知识。

　　《机电商报》：在数字化制造方面，我国还有哪些不足？

　　谭建荣：今年（5月30日）上午，在铁道大厦，我们评审一个几十亿的大项目，无锡油泵油嘴厂跟我说，“我们造汽车的设备不比国外差，都是进口的，而且是最先进的，但我们造出来的汽车就不如人家”。

　　几年前，原冶金部的一位副部长跟我说，曹妃甸的这个钢厂设备好、环保好……听完他的介绍，我就提了一个问题，为什么最好的设备炼不出最好的钢？我们的钢铁亏损得一塌糊涂，但高档的钢铁还得依赖进口。

　　这些例子说明，我们的制造过程还有这些欠缺：一是定量描述，我国工业整体上还是比较“粗糙”；二是精确计算，不能靠类比；三是可视模拟，把制造过程先模拟一遍，仿真一遍，看控制得对不对，误差掌握得怎么样；四是实现对制造过程的智能控制。

关注新变化

　　《机电商报》：在工业产品设计和制造方面，有哪些新变化、新趋势值得关注？

　　谭建荣：一是，从基于几何设计到基于物理设计。以前，3D图形设计比较注重产品的形，而对产品的态关注较少，比如强度、刚度、抗变形能力、抗干扰能力等，用数字化的软件分析这些方面还比较困难。我们现在推行的并行设计、智能设计，目的就是要提升产品内在性能。

　　第二，从单学科设计到多学科耦合设计。以前，我们的产品设计往往是从单学科考虑，只关注机械性能，对电子学、电磁学、流体学、声学等方面的要求都关注的比较少，现在的多学科耦合设计是一种综合优化的方法，包括考虑不确定因素的影响。比如，设计电脑时，既要考虑怎样做的薄，又要考虑散热性能好。

　　第三，从产品设计到全生命周期的设计。全生命周期的设计包括产品需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、回收再处理的一系列内容，其中，最大的难点在产品设计前端，即分析市场上需求什么样的产品。

　　此外，还包括从加工中心到数控一代，从虚拟制造到3D打印，从柔性制造到柔性生产，从云计算到云制造，从数字制造到智能制造等。

　　《机电商报》：3D打印是最近行业内谈论的比较多的话题，它的技术原理和应用前景如何？

　　谭建荣：用一种便于理解的方式来说，它其实是种成型技术。它有很多应用前景，尤其是在牙齿单件模具等方面。

　　3D打印的过程和CT正好相反。比如，肝脏CT扫描，先把周长轮廓找出来，然后进行重现3D曲面的肝，再拿标准的肝比较一下，如果变大了，就可能有肿瘤。而3D打印是先将3D模型一片片分层，然后一层层烧结起来，或用纸叠加起来，截面处理是其中最主要的制造环节。

　　3D打印刚炒热，现在又提出4D打印，在3D打印的基础上再加一个变形，也就是，在打印好之后，还可以变形，这是麻省理工大学的一个建筑教授提出来的。

　　《机电商报》：最新提出的智能制造有哪些涵义？

　　谭建荣：智能制造的内涵可以分为三个方面，形象地说，就是产品是智能的，做产品的过程是智能化的，做产品的工具是智能的。它有知识库、动态传感、自主决策这三点标志。

　　比如美国研制出的四足机器人，能背几十公斤重的东西，走几十里路，逢山过山，逢河过河，因为机器人能自主决策，这一步跨到哪里，不需要人工干预，这点很厉害。