安世亞太(tài)工業再(zài)設計戰略解讀:破局“中國製造2025”
2015-9-17 來源(yuán):中國船舶在線 作者:安世亞太
我國(guó)作為製造業第一大國,但大而不強。中國工業麵臨著創新能(néng)力不強、產品質量問題突出、核心技術薄弱(ruò)、資源浪費嚴重等(děng)困局。導致以上問題(tí)的主要原因:一(yī)是對“拿來(lái)主義”和原始資源(yuán)型發展模式(shì)的過分依賴(lài),造成了從跟蹤研仿向自主創新轉換的正確引導和正向激勵缺失;二是長期跟蹤研仿和逆(nì)向(xiàng)設計(jì)形成了基因性後遺症(zhèng),整個工業體係(xì)缺乏產品(pǐn)正向設計理論和實(shí)踐;三(sān)是對技術研發與產品研發之間的協同互動關係認識模糊,造(zào)成基礎科研和技術儲備不足,缺乏原始創新;四是把複雜(zá)問題簡單化,認為我們的落後可以通過直接借用西方先進技術彌補甚至跨越,忽視複雜產品(pǐn)研製(zhì)和製造(zào)業發展的係(xì)統性。
《中國製造2025》對中國製造業轉型升級和發(fā)展(zhǎn)進行了頂層設計,並(bìng)已啟動和將啟動一係列專(zhuān)項行動,從多個層麵破解中國製造業麵臨的困(kùn)境,實(shí)現中(zhōng)國工業和中國經濟的轉型和(hé)創新。要解決中國製造業麵(miàn)臨的問題(tí)並實現超(chāo)越,必(bì)須回到問題的源頭,即從產品設計著手,建立創新性正向研製的再設(shè)計體係。所謂再(zài)設計(jì),指的是讓設計回(huí)歸需(xū)求本源,重新審視原有設計,以最自然的方式來探(tàn)索設計的本質,效法自然。再設計(jì)包括對已知產品改良(liáng)和從無到有的創造。之所以能做到再設計往往是由於突破性新技術和新(xīn)工藝的出現和成熟。
安世亞太與蘇氏集團聯盟(méng)打造工業再設計體係(xì)
安世亞太公(gōng)司和蘇氏集(jí)團正式結為戰略聯盟,目的即是利用各自的優勢打造集成(chéng)“精(jīng)益研發技術+精密(mì)鑄造工藝”的工業再設計體係。這是在最(zuì)恰當的時(shí)間點的合作,為工業再設計的推進和(hé)實現在技術、資源等方麵準備了充分的條件。
安世亞太長期致力於精益(yì)研發體係(PERA)的研(yán)究,特(tè)別是工程仿真和正向設計方麵積累了豐富的經驗和能力。蘇氏集團長期致力於精密鑄(zhù)造技術體係(SIIC)的研究並取得了突破(pò)性成果,實現了(le)“無論產品結構怎樣複雜皆可製造”的鑄造工(gōng)藝創新。
精密鑄造(zào)技術(shù)體係(SIIC)針對傳(chuán)統精密鑄造工藝的全過程進行了100多項微創新,取得三項(xiàng)創新性技術:一是尺寸精準,全(quán)程不變形的(de)蠟件製備技術;二是強度、剛性、透氣性、退讓性(xìng)相統一(yī)的模殼製備技術;三是長程有序的金屬澆鑄與凝固控製技術。這些新技術杜絕了傳統工藝的所有缺陷(xiàn),在尺寸精度和內部(bù)質量方麵(miàn)均超越國內外標準。傳統車、銑、刨、磨、鍛等冷加工手段和常規成型(xíng)手段無法加工、難以加工以及依照價值工程不(bú)值得(dé)加工的複雜、緊湊的(de)精密零部件,即使對於傳統工藝很(hěn)難完成的大(dà)型薄壁(bì)構(gòu)件,采用該技術製造也可實現零障礙,而且(qiě)結構具有高精度的近淨形、近(jìn)淨重和近全吻合受力狀態的特點,基本實(shí)現免(miǎn)後續加工。
SIIC技術體係的上述特點徹底解放了因製造工藝(yì)的限(xiàn)製而對產品(pǐn)設計帶來的製約,使得在產品研(yán)發(fā)設計過程中,工(gōng)程師隻需關注產品功能的(de)最佳實現而無(wú)需顧忌後續的製造(zào)工藝約束(shù),極大的拓展了(le)設計人員的自由設計空間,能最大限度地發揮創(chuàng)新性設計(jì)的潛能,做到“效法自然”。而工業品再設計過程產生的均是非標準化甚至反傳(chuán)統的產品(pǐn),沒有設計標準及知識經(jīng)驗可參考,唯一能依賴的設計手段就是工程仿真和(hé)實(shí)物試驗。因此,仿真能力是確定產品功能、性(xìng)能、安全與可靠性的最重要能力。對工程仿真技術(shù)的掌握,以及(jí)大量工業實(shí)踐應用的經(jīng)驗,正是安世亞太公司的競爭力所在(zài)。
戰略聯(lián)盟的建立,將安世亞太精益研發、工程仿真技術、與蘇氏精密鑄造工藝結合(hé),啟動工程仿(fǎng)真驅動的工業再設計過程(chéng),讓設計突破工藝局限,敢於跨量級優化,並產生顛覆式創新。
工業再設計的推進步驟(zhòu)
利用精密鑄造和精益研發的優勢,可以按照以下步驟推進工業(yè)再設計:
一是,提高產品的模塊化和一體化程度。重新設計產品結構的分離麵,如無特定必要,產品部件可以設計為一體化結構,無需由大量零件構成。僅此一(yī)項改變,對當(dāng)前產品的性能、可靠性(xìng)、重量、體積、載(zǎi)重、材料、動力、成本、能耗、環保等方麵都(dōu)會帶來(lái)改觀。直接(jiē)可見的益處有:性(xìng)能明(míng)顯(xiǎn)提升、全結構具有均(jun1)衡的可靠性、材料可以替換至最低標準、重量下降、載重量提升、保障功能性能的前提下動力(lì)要求降到(dào)最低、成本下降、能耗環保指標提升。這(zhè)將對中國工業體係產生第一層明(míng)顯的提升作用。
二是,傳統工業產品的大膽(dǎn)優化。由於無需擔心不能製造,可以對當前的產品在結構形貌方麵做大膽優化(拓撲優化(huà)),產生與傳統(tǒng)結構差異巨大(dà)的產品。這種優化通過材料的重(chóng)新布局和選擇,形成(chéng)全新的結構,使產品具有(yǒu)等強度、等剛(gāng)性(xìng)、剛柔並濟、隨(suí)力應變等特性,進一步對當前產品的各項指標產生跨量級(jí)的正麵影響。通過(guò)優化手段對工業品再設計之後具(jù)有明顯的優勢,有可能顛覆大量工業行業。從已經完成再設計的大量產品來看(kàn),在維持(chí)原裝備性能、不改變裝備製造材料的前提下,通過再設計(jì),普遍可以實現裝備質量15%~60%的(de)減(jiǎn)重(chóng)。如:航天某院(yuàn)一武器係統,僅因為通過再設計(jì)將殼(ké)體重量相(xiàng)對仿(fǎng)製對象降低了(le)超(chāo)過50%之後,在動(dòng)力係統明顯落後的情況下,實(shí)現了該武器係統在航程、航速、精確性方麵對仿(fǎng)製對象的全麵超越。
三是,基於(yú)正向設計的顛覆式創新。由於新工藝具有“無論多複雜(zá)都(dōu)能製造”的特性,我們甚至無需考慮當前(qián)產品(pǐn)結構的特征,直接從需求出發,通過正向(xiàng)設計產生框架性和顛覆(fù)性(xìng)的創新設計。安世亞太(tài)精(jīng)益研發體係正是基於係統工程理論,從(cóng)涉眾需求(qiú)出(chū)發(fā),經過需求分解、功能分(fèn)析、係統設計、物理設計、工藝設計(jì)、虛擬製造、虛擬試驗等設計過程,形(xíng)成完整的正向設計體係,並據此(cǐ)體(tǐ)係開發了(le)大型工(gōng)業軟件,形成數字化研發(fā)平台。精益研(yán)發體係PERA在(zài)重大裝備行業(yè)落地生根,在引進消(xiāo)化(huà)吸(xī)收再創新的進程(chéng)中產生了積極影響,尤其在航空、航天、機車車輛行業效(xiào)益明顯。突破(pò)性工藝帶來的新機遇,結合創(chuàng)新性正向研製體係,使得中國工業有機會在某些重點工(gōng)業產品領域在世界(jiè)範圍內實現彎道超車。
構建再設計生態圈是第一要務
打造工業再設計體係的首要任務是打造(zào)完善的工業再設計生態(tài)圈。工業再設計生態圈包含了正向設計研(yán)製、工藝定型、批量生產、專業生(shēng)產、整機總成、市場/用戶需求的研究的整個循環。
其中,正(zhèng)向設計研製的能力,是工業(yè)再設計生態圈(quān)的創新之源。安世亞太完(wán)整的(de)精(jīng)益研發理論係統及平台係統、完整的多學科仿真(zhēn)計算和優化設計軟件體係、以及龐大的工程師(shī)隊伍(wǔ)和谘詢專家隊伍,能(néng)夠快速的結合各個產業的需求,建(jiàn)設針對機械製造各個細分行業的專業設計中心。
工藝定型(xíng)的(de)能力方麵,蘇氏精密製造技(jì)術體係可以為正向設計提(tí)供完備的工藝(yì)保障,工程師們(men)遵從自(zì)然(rán)法則設計的產品,蘇氏技術完全(quán)能夠保障其工藝(yì)實現。
批量生產的能力,設計的工業零件產品經過試製和驗證後工藝定型,就能夠進入批量化生產(chǎn)和供應(yīng)。
專業生產的能力,對於市場需求巨大和需要定向供應的零件產品,應該有(yǒu)自動化、網絡(luò)化(huà)和智能化的現代化專業工廠。
整機總成的能力,在零部件完成生產後(hòu)就進入到整機組合階段。
市場/用戶需求的研究能力,正向設計的宗旨是(shì):從(cóng)研究(jiū)用(yòng)戶(hù)需求出發(fā),到滿(mǎn)足用戶(hù)需求(qiú)結束。
打造中國真正自有的(de)、從產品研(yán)發到製造完成的全生命周期的、具有獨立自主(zhǔ)工業知識產權和研發生產能力的完整(zhěng)生態圈,這(zhè)是我們(men)的使命和工作目標。
踐行《中(zhōng)國製造2025》
《中國製造2025》是引導(dǎo)中國製造業未(wèi)來發展的綱領性文件。中國工業再設計體係的(de)建立,將從以下幾方麵深刻踐行《中國製造(zào)2025》:
工業再設計體係將針對《中國製造2025》提出的重點發展的重大行業,創建實體企業直接進行特定工(gōng)業產(chǎn)品的創新性研製和生產。利用工業再設計體係(xì),將對如下7個領域產生深(shēn)刻變革:高檔數控機(jī)床和機器人、航空航天裝備、海(hǎi)洋工程裝備及高技術船舶(bó)、先進軌道(dào)交(jiāo)通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備(bèi)、農業機械裝備。
《中國製造(zào)2025》提出中國製造業將發(fā)生諸多轉變,再設計體係(xì)將(jiāng)幫助實現其中的三項重要轉(zhuǎn)變:一是工業再設計是一個完整的創新驅動研(yán)製過程,能夠實現要素驅動向創(chuàng)新驅動的轉變。二是(shì)工業再(zài)設計實現(xiàn)由低成本(běn)競爭優勢向質量效益(yì)競爭優勢的轉變,實現由資源消耗大、汙染排放物多的粗放製造向綠色製造的轉變。三是(shì)工業再設計為眾多合作夥伴提供正(zhèng)向研製(zhì)體係需要的技(jì)術、服務和標準設計,實現由生產型製造向服(fú)務型製造的轉變。
結束語(yǔ):
經過不斷探索和努(nǔ)力,安世亞太(tài)與蘇氏集團在工業再設計實踐方麵已經邁出了堅實(shí)的步伐。目前已建成安陽強基精密製(zhì)造產業園、成立(lì)了精益研發和精密製(zhì)造技術的工業產品正向研製中心,並且在全(quán)麵展(zhǎn)開與地方政府、企業和機構的合作。相信(xìn)工業再設計體係的探索和(hé)實(shí)踐具有示(shì)範意義,能為中國工(gōng)業轉型升級帶來積極的影響。
來源:安世(shì)亞太
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