霍娜

　　产品创新数字化成为制造业热点

　　谈起中国制造业，一般说法都是说中国是世界制造大国、世界工厂，世界各个角落都有标着“made in china ” 的产品。但是制造加工是行业利润率相对较低的环节，而利润率高污染小的产品设计和营销环节却掌握在国外厂商手中。国外厂商设计的产品在我国加工出来，转手又卖给我国当地居民，国外厂商赚的是设计、销售环节的丰厚利润，而在我国居民买单后(不排除有的产品面向全球市场)，我国制造业赚到的只是微薄的制造利润。

　　怎样改变中国制造业现状？

　　“走自主创新的道路，建设创新型国家”是高屋建瓴的规划，更是残酷的国际竞争环境的产物。中国制造业经过多年的累积，在创新的道路上不再只是临摹而已了，自主创新的内涵越来越丰富，而数字化技术的广泛应用也正在缩短中国制造企业和国际领先企业的差距。

　　在11月1~2日举行的题为“数字化技术推动中国产品创新”的2006 e-works 产品创新数字化国际峰会上，记者了解到，中国制造企业从CAD到CAE，从二维到三维，从产品建模到仿真优化，从单学科到多学科和交叉学科应用，活跃在研发、生产第一线的工程师们让人震撼和振奋！

　　虚拟仿真与产品创新

　　产品创新与仿真数字化是目前制造业的一大热点。CAE从上世纪60年代初在工程上开始应用到今天，已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具。

　　对CAE技术未来的发展趋势，与会代表做了精彩介绍。对于未来的CAE技术，用户怎么看？来自2005年9月对各大高技术公司CAE分析人员的公开调查，86%的调查受访者认为应当优先发展更前沿的分析能力，从而允许CAE驱动设计；分析过程中最耗时间的工作是数据的准备(网格划分和边界条件设定)，平均花费分析人员的38%的时间；93%的调查受访者从未使用过任何数据管理工具，从而面临各种问题：从数据查询到CAE分析和设计的零件匹配、从安全性管理到有效数据挖掘。

　　另外，因为自主创新和加速创新，更多的模型变量，更广泛的分析范围以及加快投入市场等因素，使得CAE承受着来自产品方面的挑战。而CAE本身，在创建模型时花费太多时间，模型规模的增大，数据量的爆炸性增长，环境缺乏统一性等都要求未来要有统一而开放的CAE平台。平台包括第一流的前后处理平台，概念设计工具，注重分析流程的自动化，集成CAE数据管理系统，集成标准分析模块等。

　　仿真的目标由减少原型试验到实现设计的创新。原来CAE仅仅被用于设计的后期验证，产品设计制造过程是从设计(CAD)到仿真测试(CAE)到建造最后做测试，若有问题在仿真测试后再重新设计，或者最后测试出现问题后再重新设计。而未来仿真要实现涉及的创新，是由概念设计优化到设计到仿真测试再到建造，最后测试，只需要在仿真测试后优化，而不会出现建造完工后还会出现问题需要重新设计的情况。

　　在厂商方面，CAE领域加速整合，ANSYS收购了计算流体力学的领导厂商FLUENT。Autodesk公司则收购了全球著名的概念设计软件Alias，使Autodesk拥有了从概念设计到详细设计，从二维CAD到三维CAD，到PDM和协同设计平台的制造业信息化解决方案。

　　中国PLM市场需求旺盛

　　e-works调查表明，2005年中国PLM市场的总额是2.30亿美元(18.65亿人民币)，约占全球PLM市场的2%，复合增长率为18.1%。该数据包括软件厂商的产品、实施和维护服务收入，渠道和代理商的营业额，但不包括其它服务收入。与北美和西欧市场相比，中国PLM市场还处于发展的初期阶段，具备巨大的发展潜力。但中国的制造业PLM市场仍然是国外厂商主导的市场。

　　据e-works总经理黄培博士介绍，以往，PLM技术主要用于航空航天、汽车、电子等离散制造行业。而目前，在快速消费品、制药，甚至钢铁等流程制造行业，PLM技术也开始得到应用，这些行业成为PLM领域的新兴市场。对于生产制造过程的仿真和管理已成为PLM领域一个新的热潮。目前，数字化制造(Digital Manufacturing)应用的热点是航空航天、汽车和电子。

　　由于市场的迅速变化和客户需求的个性化，产品设计过程中的变更在所难免。因此，有效管理变更过程，追溯变更影响范围，高效地实现变更管理，是企业应用PLM的难点，也是见效益的重点。

　　数字化设计的发展，在提高设计效率和协作水平的同时，也增大了知识资产流失的风险。通过PLM系统的安全控制，可以一定程度上降低知识资产的流失，但往往还会存在一些漏洞。目前，有几家PLM厂商提供企业级安全方案，通过安全规则的设置，可以满足更高的设计文档安全需求。

　　制造与工艺数字化

　　目前，制造企业的信息化进程大步推进,大体上包括三大块：前端是产品信息，这部分主要是CAD、PDM软件和技术的应用，解决“做什么”的问题，产品建模和仿真技术帮助实现产品设计创新；另一部分管理信息，包括MRP、MRP II和ERP等信息化管理软件,帮助企业提高管理效率，解决“何时做、何地做”的问题；另一部分是工艺信息，主要有CAPP(Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计)系统和新兴的MPM(Manufacture Process Management，制造工艺管理)系统，解决“如何做”的问题。

　　CAPP技术借助于成组技术和专家系统，通过逻辑判断和推理来制定零件加工工艺过程。智能化的CAPP系统可以继承和学习工艺专家的经验和知识，用于指导工艺设计，在一定程度上可以弥补普遍存在的技术熟练、经验丰富的工艺专家不足的缺憾。

　　MPM是上世纪末国外提出的针对制造业信息化的新概念，它把工艺技术和工艺管理融为一体，利用建模、仿真、优化等手段来设计和验证制造全过程，包括工厂设计和工艺布局、工艺方案和计划、加工和装配、人机工程、物流管理等环节。MPM是针对制造工艺数字化的新理念，目标在于构建完整的制造信息平台，实现制造企业内部的信息集成。

　　中国制造业信息化任重道远。所幸，在制造业信息化一线上，一批辛勤、活跃的工程师们在不断参与、积极实践着自主创新！

(责任编辑：romp)