【文章內(nèi)容簡介】 汽車具備“思考—行動”的能力?！　o獨有偶，2014年谷歌的無人車走得更遠。4月27日，谷歌宣布，開始在城市街道試驗自動駕駛汽車。之前，已經(jīng)在加州進行了數(shù)千英里的試驗。而谷歌的案例也說明，未來依賴?yán)走_、視頻、激光等傳感器和地圖信息數(shù)據(jù)庫來進行無人駕駛，將為汽車業(yè)發(fā)展翻開新的一頁。　　當(dāng)然，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還有許多方面正待破題。尤其是受汽車行駛安全理念的制約，信息的選擇及定量化評估，信息的定量化評價、人機交互技術(shù)的研究、復(fù)雜大系統(tǒng)的安全保障都將是是制約并深刻影響車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素。好在，在路上的汽車有著企業(yè)及其用戶寄托的最美好的市場共贏前景!　　，它是國家行為，也是國家體系。，是數(shù)字化體系，數(shù)字化體系就是基于PLM的產(chǎn)品設(shè)計、工藝和制造。因此，PLM涉及方案階段、工程研制階段、批生產(chǎn)階段、服務(wù)和銷售階段等全生命周期過程。目前，隨著中國制造企業(yè)信息化的快速發(fā)展，對于PLM的應(yīng)用也逐漸向深層次滲透。這正如金航數(shù)碼科技有限公司副總經(jīng)理寧振波所說，“PLM在中國制造企業(yè)的使用并未隨著信息技術(shù)的發(fā)展而向前后端延伸，但大多數(shù)企業(yè)僅僅做了PDM應(yīng)用在工程研制和批生產(chǎn)階段應(yīng)用，成熟的全面應(yīng)用PLM技術(shù)并將其前延到方案設(shè)計，向后延伸至綜合保障階段還需要很長的路要走?！彼膫€階段　　PLM是一個大概念，主要涉及需求工程、需求設(shè)計、概念設(shè)計、方案設(shè)計、方案凍結(jié)后的初步設(shè)計、詳細設(shè)計，試制實驗、產(chǎn)品定型后的批生產(chǎn)和產(chǎn)品銷售后的保障服務(wù)等環(huán)節(jié)。眾所周知，完整的產(chǎn)品PLM應(yīng)包含四個階段：方案階段、工程發(fā)展階段、批產(chǎn)階段及保障服務(wù)階段。航空領(lǐng)域在PLM方面積累經(jīng)驗較多。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，航空領(lǐng)域一直利用信息化技術(shù)優(yōu)勢專注于產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)，但是PLM在航空領(lǐng)域的應(yīng)用依然處在局部優(yōu)化階段?！　∫院娇疹I(lǐng)域在PLM建設(shè)的工程發(fā)展階段為例。圍繞航空產(chǎn)品的設(shè)計制造要涉及設(shè)計過程中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、仿真數(shù)據(jù)管理、試驗數(shù)據(jù)管理，以及試制過程中對企業(yè)資源的調(diào)用以及流程等諸多方面的聯(lián)動與交互。而在這期間，每一項技術(shù)或數(shù)據(jù)方面的管理，又細化成各自的管理流程，用以發(fā)揮其最大的作用。這些聯(lián)動或交互的作用，確保產(chǎn)品在研制過程中的質(zhì)量和進度?？梢?，PLM局部的優(yōu)化依托的是先進技術(shù)的支撐及管理流程的順暢。向兩端延伸　　，需要智能設(shè)計，智能制造以及交付后的智能保障。中國企業(yè)需要在原有設(shè)計、仿真、工藝和制造的基礎(chǔ)上，逐步過渡到整個工程研制過程。在這個過程中，智能制造必然要將前期的智能設(shè)計仿真落實在制造環(huán)節(jié)上。　　寧振波指出，現(xiàn)階段，中國制造企業(yè)PDM已大規(guī)模使用，這是良好應(yīng)用PLM的基礎(chǔ)。大多數(shù)企業(yè)認為PDM往前延伸就是需求階段，往后延伸就是綜合保障與服務(wù)。實際上，企業(yè)真正的延伸不是很完整，還有較大的差距。企業(yè)目前最應(yīng)該好好做的就是，將PDM的工程研制階段做精。因此，PDM兩端延伸是一個永遠的課題?！　∷硎?，制造企業(yè)做好數(shù)字化，就是把工程研制階段的產(chǎn)品的數(shù)字模型、仿真模型、工藝模型等建好。將指導(dǎo)制造的基礎(chǔ)模型建好，那么PDM的兩端延伸就能實現(xiàn)，否則兩端延伸永遠是假的。問起原因，寧振波解釋到，制造產(chǎn)品的前沿階段，有大量的產(chǎn)品設(shè)計模型的積累，才有可能指導(dǎo)方案與需求概念設(shè)計，沒有足夠的模型支撐，PDM的前端沒有完整的模型是無法延伸的，向后延伸到服務(wù)也只能是空談?！　∷偨Y(jié)到，現(xiàn)階段使用PDM的制造企業(yè)，應(yīng)該扎扎實實的做好設(shè)計模型、工藝模型、仿真模型，將基礎(chǔ)性工作做好，模型建得準(zhǔn)確、數(shù)量多、應(yīng)用越廣泛，才可能將PDM向兩端延伸，才能實現(xiàn)PLM的應(yīng)用。所以說，數(shù)字化是工業(yè)生產(chǎn)的邊界條件，最基礎(chǔ)的就是CAD、CAPP和CAM，基于三維模型走通產(chǎn)品研制的設(shè)計、工藝、制造，工程研制得走通。走不通，將全是空談?！伴_放”是趨勢　　現(xiàn)今，無論是信息技術(shù)還是工業(yè)軟件都在談?wù)摗伴_源”，這是一個敏感的詞匯，對于現(xiàn)今的制造企業(yè)信息化，開放意味著安全、標(biāo)準(zhǔn)等多方面的考慮與利益糾葛。同樣，PLM的開放性也一直是業(yè)界關(guān)注的熱點。開放性不是PLM特有的，開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化是工業(yè)產(chǎn)品特有的屬性?！　∽钤纾琁BM提出PLM開放的概念，主要是基于SOA，對企業(yè)服務(wù)總線(ESB)方面的一個概念。它要解決的核心問題是，將應(yīng)用精細化、插件化。寧振波表示，從硬件到軟件，模塊化可以讓工業(yè)產(chǎn)品有標(biāo)準(zhǔn)的接口。如PLM的開放體系架構(gòu)包括從需求概念、方案到初步設(shè)計、詳細設(shè)計，試制實驗，每個軟件模塊之間都可變成標(biāo)準(zhǔn)接口。這就變成需求和概念之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，將軟件插入這些標(biāo)準(zhǔn)化接口后，就形成了PLM的開放性系統(tǒng)架構(gòu)?！　〉瑫r指出，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化對純硬件產(chǎn)品來說是一件好事，會給純軟件產(chǎn)品帶來諸多問題，他解釋說，越標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化，安全性問題越難以解決，越容易受到破壞。而牽涉其中的利益糾葛也是難以解決的。以智能手機操作系統(tǒng)為例，智能手機以iPhone系統(tǒng)和安卓系統(tǒng)為代表。其中，iPhone用的是由蘋果公司開發(fā)的iOS操作系統(tǒng)，雖然使用方便，靈活，但由于其封閉的系統(tǒng)，安裝的軟件都要從指定的官網(wǎng)購買并下載。而Android系統(tǒng)由于是開放源代碼，所以支持使用的智能手機很多，也可安裝免費的軟件，這就造成系統(tǒng)容易被病毒侵害。　　工業(yè)產(chǎn)品的開放性是發(fā)展的必然趨勢，每一件工業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化會為大規(guī)模的工業(yè)產(chǎn)品使用帶來便捷，如用戶界面的開放會讓用戶在統(tǒng)一的界面下進行操作，便捷、高效。實際上，在PLM開放性的條件下，企業(yè)要處理好核心工藝產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，同時要解決好安全性和可靠性問題。但這永遠是矛盾的，這也是開放性產(chǎn)品必然帶來的一個永恒的話題。虛擬贏得市場　　?答案是新技術(shù)使制造企業(yè)的生產(chǎn)形態(tài)發(fā)生重大變化。變化在于：過去的工業(yè)生產(chǎn)過程都是線性的，而現(xiàn)在的新型生產(chǎn)呈現(xiàn)出復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化特征?！　≡谌蚋偁幍沫h(huán)境下，制造企業(yè)必須要有更加靈活的制造和生產(chǎn)。如近期國內(nèi)提出在民航研制前，有必要聽取駕駛員的意見。而在生產(chǎn)制造的前期，因網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突破也使得制造企業(yè)可以直接關(guān)注客戶需求，網(wǎng)絡(luò)平臺上客戶的創(chuàng)意正成為企業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。諸多因素決定，產(chǎn)品的生產(chǎn)前期就須滿足客戶需求，而解決這樣的問題，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐的虛擬制造被推上了市場的前沿。虛擬制造滿足復(fù)雜需求　　西門子首席技術(shù)官魯思沃指出，今天的制造業(yè)企業(yè)只有滿足客戶更加復(fù)雜的需求，才能贏得市場。這樣的發(fā)展趨勢使得制造業(yè)面臨著前所未有的快速變化。網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)和數(shù)字化的制造正在成為決定成敗的關(guān)鍵。這也意味著信息技術(shù)和虛擬制造將越來越多地深入到制造企業(yè)當(dāng)中，而且和各種各樣的其他技術(shù)去實現(xiàn)集成?！　∫源爸圃鞛槔?。在船舶設(shè)計過程中，不僅要從大的方面著手關(guān)注船體的結(jié)構(gòu)強度，而且還要滿足客戶日益嚴(yán)格的振動方面所要求的標(biāo)準(zhǔn)等。因為這些方面影響著乘客的乘坐舒適度、環(huán)境噪聲或者武器和雷達平臺的穩(wěn)定性等要求?！　∑鋵?，客戶的更復(fù)雜需求遠不止于此。對于虛擬制造環(huán)境下的船體模型畫出網(wǎng)格這樣的技術(shù)難題，客戶也需參與其中并驗證其虛擬技能的高低。船體模型的網(wǎng)格設(shè)計需要較高的虛擬技術(shù)。基于虛擬環(huán)境下的船體有限元建模，采用默認的網(wǎng)格參數(shù)和理想化的模型是一個特別復(fù)雜的過程。而在這個過程中，還得滿足客戶理解設(shè)計者的真實意圖。磨合過程，可能涉及網(wǎng)格參數(shù)的調(diào)整和網(wǎng)格密度的增加。甚或，過濾船體結(jié)構(gòu)上可以忽略的小孔特征及切口特征等。虛擬制造涉及諸多層面　　虛擬制造，既然要滿足客戶復(fù)雜的需求，那么就須解決制造領(lǐng)域，以及領(lǐng)域內(nèi)諸多技術(shù)層面的問題。為了便于說明問題，以企業(yè)用戶關(guān)注層面較多的復(fù)合材料為例講述虛擬制造涉及技術(shù)層面的問題，同時有望起到觸類旁通的效果?！　”娝苤瑥?fù)合材料在航空航天、汽車等領(lǐng)域具有巨大的市場空間。8月，上海航天技術(shù)研究所副院長孟光指出，如果航天領(lǐng)域炭炭復(fù)合材料按照目前傳統(tǒng)材料均實現(xiàn)進口替代的樂觀預(yù)計，航天發(fā)動機、航天器/翼/艙體等市場價值將達到20億元。但是復(fù)合材料在制造工藝的環(huán)節(jié)，較普通產(chǎn)品會產(chǎn)生更大的影響。舉例來說，普通鋼經(jīng)過鈑金、焊接，對于最后產(chǎn)品包括屈曲、斷裂等方面的性能影響有限。而復(fù)合產(chǎn)品由于它本身材料的復(fù)雜性，在制造工藝的環(huán)節(jié)所帶來的性能差異就會遠遠大于普通鋼?！　】梢姡瑥漠a(chǎn)品設(shè)計的角度，復(fù)合材料會帶來諸多問題。但是面對產(chǎn)品要求精細化的市場，不僅需要可靠性的設(shè)計，更需創(chuàng)新性的設(shè)計，這樣就對虛擬仿真提出更多的需求和要求。只有對材料的工藝性能有更深入的了解，并通過多學(xué)科的性能仿真，以及多領(lǐng)域的集成優(yōu)化，方能讓產(chǎn)品達到綜合性能的提高。　　而在對復(fù)合材料的虛擬仿真的研究過程中，因不同領(lǐng)域有不同的應(yīng)用層面，涉及到的技術(shù)問題不盡相同。針對此類問題，ANSYS日本技術(shù)公司本部總經(jīng)理王曉指出，因復(fù)合材料在制造諸多領(lǐng)域具有優(yōu)勢，所以復(fù)合材料的工藝仿真平臺就備受企業(yè)及其用戶推崇?！　?fù)合材料工藝平臺以復(fù)合材料設(shè)計和工藝流程為研究對象。在結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋪層設(shè)計、工藝仿真、工藝優(yōu)化等方面對復(fù)合材料工藝流程進行仿真分析。諸如其仿真分析涉及復(fù)合材料鋪層設(shè)計、壓力成型仿真分析、力學(xué)性能分析、熱壓罐工藝仿真等多個方面。以熱壓罐工藝仿真平臺分析，其難點在于涉及復(fù)雜的流固耦合環(huán)境和材料固化相變過程?；谶@種情況，應(yīng)推出諸如企業(yè)的熱壓罐仿真算法與客戶化定制的材料數(shù)據(jù)庫和模型庫相結(jié)合的半定制專業(yè)復(fù)合材料熱壓罐仿真平臺的市場運作機制。　　在具體的仿真分析過程中，某企業(yè)的案例是：基于流固耦合與流場、溫度場及樹脂固化動力學(xué)多場耦合分析，通過笛卡爾網(wǎng)格實現(xiàn)對罐內(nèi)復(fù)雜結(jié)構(gòu)環(huán)境的流固網(wǎng)格快速生產(chǎn)，用以模擬熱壓罐內(nèi)的空氣流動、罐內(nèi)流固區(qū)域的溫度分布及預(yù)浸料固化歷程等。并通過笛卡爾網(wǎng)格向結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的映射，可將溫度場結(jié)果傳遞給復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析軟件進行預(yù)浸料翹曲變形的分析?！　⊥贫鴱V之，虛擬制造是源于多向價值鏈的集成。它的愿景應(yīng)是協(xié)同于制造企業(yè)的所有項目包括與產(chǎn)品開發(fā)的整個參與者的方案。其集成的多物理場(集流動、傳熱、電磁、結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)分析耦合于一身)、多向方案(碰撞安全解決方案、振動噪聲仿真方案、鈑金沖壓仿真方案、熱處理與焊接仿真方案、流體動力學(xué)仿真方案等)將是發(fā)展戰(zhàn)略。而多向研究方案還將融入用戶的最優(yōu)方法工作流。　　試看今日，在虛擬制造的落地案例逐漸增多，虛擬模塊集成化程度逐漸增高、虛擬現(xiàn)實可視化設(shè)計制造決策平臺能融用戶于企業(yè)的愿景逐漸呈現(xiàn)之時，PLM因虛擬制造的助力將在產(chǎn)品研發(fā)前端發(fā)揮的作用越來越大，數(shù)字工廠的生產(chǎn)優(yōu)化、智能工廠的全局優(yōu)化都將因此受益。反過來，受此影響虛擬制造將會贏得更強勢的市場。機器人“元年”的真正意義　　中國制造企業(yè)使用工業(yè)機器人已經(jīng)有20余年的歷史了。但由于人口紅利的持續(xù)存在，它一直處于不溫不火的狀態(tài)。但到了2013年，這種情況有了逆轉(zhuǎn)，機器人大規(guī)模地進入國內(nèi)制造企業(yè)。2014年中國也成為機器人的全球第一大市場。所以，2014也被稱為中國工業(yè)機器人“元年”?！霸辍北澈蟮闹赶?，并非單純的是“機器換人”，而意味著中國的制造業(yè)有了深刻的、不可逆轉(zhuǎn)的變革。在新一輪的工業(yè)革命來到時，在中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，機器人的廣泛使用，將根本性地改變世人對“中國制造”的刻板印象?！　『芏嗳税?014年稱為“中國工業(yè)機器人元年”。這是很有道理的。從銷售量來看，中國是全球增長最快的機器人市場，已經(jīng)超過日本，成為全球第一大機器人市場。而且，中國在制造領(lǐng)域中的工業(yè)機器人的應(yīng)用，還有巨大的提升空間。以機器人密度而論，國際每萬名工人擁有機器人臺數(shù)平均為55臺，韓國為347臺，日本為339臺，德國為251臺，美國為135臺(以上皆為2011年數(shù)據(jù))，2013年已增至23臺?！　】梢灶A(yù)見，未來幾年中，工業(yè)機器人的浪潮會向中國制造業(yè)全方位襲來。有人把這種現(xiàn)象歸因為：一是“人口紅利”的消失，用工成本的上漲導(dǎo)致的勞動力市場倒逼來工業(yè)機器人的快速替代。二是由于技術(shù)成熟導(dǎo)致的工業(yè)機器人價格的大幅下降。三是國家政策對工業(yè)機器人的大力扶持。改變制造模式　　以上的觀點固然正確，但還未切中要害。實際上，中國機器人井噴式發(fā)展的背后是制造模式的轉(zhuǎn)變，讓機器人走上中國制造業(yè)的舞臺，越來越成為“主角”，并最終發(fā)展為無法撼動的“臺柱子”。用新松機器人自動化股份有限公司總裁曲道奎的話來說，就是：工業(yè)機器人加速了中國制造模式的變革，沒有機器人，未來中國的制造模式就會缺少一個核心支撐。在“2014中國數(shù)字工廠推進大會(DFC’2014)”的演講中，曲道奎強調(diào)指出：機器人有望成為第三次工業(yè)革命的切入點?！　」倘滑F(xiàn)在越來越多的年青人固然不愿意選擇艱苦的制造業(yè)，但另一方面，在中國制造向智能制造、數(shù)字制造的升級中，越來越多超精細化的、苛刻條件下的、極度復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)節(jié)也不適宜人工完成。很多工作人完成不了，即使勉強完成，也費時費力，所以只能由機器人來出