数字化制造成为新趋势加快我国数字化制造战

2019年04月11日 来源:

数字化制造成为新趋势 加快我国数字化制造战略部署

作者:王 影 来源:科技

加快进行数字化制造的战略部署

王 影

所谓数字化制造技术,是指在数字化和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户需求,迅速收集资源信息35CrMo无缝管
,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,以实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个制造过程。数字化制造已成为全球制造业发展的新趋势,我国是制造业大国,如何顺应这一发展趋势,通过数字化制造加快产业升级值得高度重视。

数字化制造已成为全球制造业发展的新趋势

1.数字化制造引领制造业新一轮变革

近期,美国学者陆续发表了一系列文章,不断强调新的工业革命即将到来,其核心技术就是数字化制造技术。比如,奇点大学Vivek Wadhwa教授在《华盛顿邮报》撰文指出硝酸钴价格
,将人工智能、机器人和数字制造技术相结合,会引发制造业革命,使中国在未来二十年中出现制造业空心化,而美国将重新获得制造业的领导权。从本质上讲,数字化制造是数字化设计的延伸,数字化制造将推动传统制造工艺和制造模式的变革。

随着世界从农业文明向工业文明发展,制造模式经过了手工作业模式、大量生产模式和大规模定制生产模式三个阶段的发展变迁,产品朝着多品种、变批量、短周期方向演变。未来制造业将由信息技术主导,并采用先进制造模式、先进制造系统和先进制造技术。数字化制造技术是产品创新和技术创新的共性使能技术,它将促进产品和工艺设计更趋现代化,加工制造更加精密、快速,制造系统更加柔性、智能。数字化制造技术将改变制造业的设计、生产、管理和服务方式,从而推动产业形态和制造模式的深刻变革。

2.数字化制造是欧美发达国家再工业化战略的核心

美国政府于2011年6月正式启动了先进制造伙伴计划,同年12月,宣布成立制造业政策办公室,并于2012年2月制定了《美国先进制造业国家战略计划》,提出要发展包括先进生产技术平台、先进制造工艺及设计与数据基础设施等先进数字化制造技术。2013年5月,美国政府又宣布成立数字化制造与设计创新(DMDI)研究所,这是奥巴马政府继增材制造(3D打印)创新研究所(NAMII)后提出设立的第二家创新研究中心,旨在提升数字化设计、制造能力。在德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议和推动下,德国政府于2013年4月推出工业4.0战略,旨在通过采用先进物联技术,打造数字化工厂,实现从采购、生产到销售和服务的全产业链数字化。

3.数字化制造是提升制造能力的关键途径

随着3D技术的发展,一系列基于3D模型的数字化制造技术应运而生,包括快速成型、3D交互式文档发布系统以及数字化制造系统等。

据统计,90%以上的生产故障可以通过工艺设计解决。

利用数字化制造技术可以提升工艺规划、设计和管理能力。数字化制造技术可以帮助制造企业用结构化、可视化的方式进行工艺规划、设计和验证。设计人员和工艺人员可以利用数字化制造技术在同一虚拟平台上对产品及工艺进行设计和验证,使企业的设计、工艺、制造能力相互匹配相互验证。

利用数字化制造技术可以提升工艺性布局和物流路线的设计和规划能力。在虚拟环境中构建可视化工厂,模拟出零部件在车间的流转路线,优化工厂布局和工艺路线,降低零部件在生产加工中的转运频率。

利用数字化制造技术可提升质量设计水平。可以从3D模型中获取产品设计公差,通过工艺仿真技术分析和统计公差分布情况,并在虚拟环境下进行零件装配模拟,在生产和装配前调整质量设计,从而大大缩短研发周期,降低研发成本。

我国数字化制造发展现状及存在问题

我国具有巨大的市场需求、强大的产业基础和完善的制造业体系,络通信技术的迅速普及和两化融合的不断深入,为我国数字化制造的发展提供了良好条件。但我国数字化制造发展中仍暴露出一些问题:

一是自主创新能力不足。目前我国制造业自主创新能力仍然比较薄弱,处于国际分工和国际产业价值链中低端。制造业核心技术和关键设备自主化率较低,核心专利技术较少,近半数发明专利申请来自国外,美、日拥有专利占世界专利总量的90%左右。由于缺少拥有自主知识产权的核心技术,我国制造业存在产业技术空心化危险,这也成为我国制造业转型升级和国际化的瓶颈。

二是核心软件与关键设备依赖进口。我国制造业技术装备特别是高端装备主要依赖于进口。在我国每年8万多亿元的固定资产投资中,有70%是用于购置设备,而其中又有60%依赖于进口。我国缺乏自主知识产权的数字化制造技术,自主品牌核心软件和关键设备也主要依赖国外进口。目前,具备MBD能力的CAD和数字制造软件的采购价格受制于国外公司,这也是数字化制造在我国难以广泛应用的主要原因之一。

三是数字化制造技术体系不健全。在实际应用中,基于3D的设计率并不高,缺乏多学科综合设计能力和数字化设计的标准体系。设计制造一体化的应用研究尚需加强,各学科都没有实现整机级的设计制造一体化应用。生产计划管理、物资管理和工艺管理等各企业数字化管理软件互不兼容。无行业级的数字化产品设计、制造和管理平台,涉及多家企业的系统管理多为人工交互,效率低下。企业信息化基础建设主要侧重于解决局部矛盾,系统性和总体规划不够,造成了信息孤岛现象,使局部效率与整体效率不相协调,数据的一致性难以保证。

我国发展数字化制造的政策建议

1.加强顶层设计,制定数字化制造总体规划

充分发挥我国的制度优势,制定我国数字化制造总体发展规划。扩大数控一代机械产品创新应用示范工程的示范行业和区域,尽快普及中高端数字化制造技术,加大设计和生产制造工艺环节对数字化制造技术的应用,提高高端数字化制造设备的利用效率,通过应用数字化设计制造手段,切实提升制造业的制造能力。

2.完善技术创新体系,增强自主创新能力

构建以企业为主体、市场为导向、产学研用相结合的技术创新体系,形成数字化制造技术创新联盟,进行协同创新。鼓励与境外企业及科研机构开展多种形式的研究合作,鼓励企业积极参与技术标准、政策法规的国际交流和协调,完善出口信贷、保险政策,支持数字化制造技术、软件、设备及服务出口。

3.加快两化深度融合,以数字化改造提升传统制造业

通过以数字化为核心的信息技术改造提升传统制造业,实行集成创新,着力掌握数字化制造关键核心技术大理石地面空鼓
,重点抓好国家科技重大专项,大力推进重大技术装备自主化。在制造业中推广数字化车间、数字化工厂等数字化制造模式,强化与完善PDM、ERP、CAPP系统与数字化样机仿真设计系统平台的兼容,形成各类软件与系统平台、机械结构与电气控制的协同仿真,加强堆取料机、料厂无人化、集装箱码头智能化,以及CVC铜板带轧机板型、轧辊变形量的控制计算等数字化制造技术的研究和应用。

4.创建公共服务平台,加快发展数字化制造服务业

创建集技术研发、技术测试、成果转化和产业化为一体的数字化制造公共技术综合服务平台,加强人才、技术、资本、高精尖仪器设备等资源的集中,为制造业提供成套解决方案、新技术咨询、研究成果推广、标准体系建设等技术服务,打造针对数字化制造的生产性服务业发展的样板工程。顺应产品+服务的制造模式新趋势,精心打造从前端设计服务、研发服务,到后端营销服务、运维服务和回收综合利用服务的一整条产业链。

(作者单位:工业和信息化部赛迪智库)

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