當(dāng)前,智能制造熱潮正席卷全球,一系列新興技術(shù)取得了蓬勃發(fā)展與廣泛應(yīng)用,為制造業(yè)迎來了歷史性的技術(shù)大變革,也為中國制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新提供了重大機(jī)遇。2016年12月1-2日,由e-works數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)主辦的,主題為“智能制造時(shí)代的產(chǎn)品創(chuàng)新變革”的第十二屆產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會(huì)在長沙盛大舉行。重點(diǎn)就如何通過產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化與智能技術(shù)幫助企業(yè)全面提升創(chuàng)新能力展開了深入交流,通過業(yè)內(nèi)專家產(chǎn)品創(chuàng)新與智能技術(shù)發(fā)展的分析、行業(yè)領(lǐng)先提供商相關(guān)解決方案的分享,典型應(yīng)用企業(yè)案例的剖析,為企業(yè)未來信息化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展規(guī)劃提供了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和啟發(fā)。
本屆峰會(huì)吸引了來自全國20多個(gè)省市800余名制造企業(yè)和科研院所主管研發(fā)和信息化的專家領(lǐng)導(dǎo)以及25家國內(nèi)外頂尖信息化廠商熱情參與。筆者也有幸參加了這次盛會(huì),現(xiàn)對(duì)會(huì)議內(nèi)容進(jìn)行梳理。
產(chǎn)品創(chuàng)新面臨的挑戰(zhàn)
e-works黃培博士在發(fā)表開幕致辭時(shí)指出,當(dāng)前的制造業(yè)正面臨著諸多的創(chuàng)新挑戰(zhàn),特別是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,工業(yè)大數(shù)據(jù)、增材制造和新材料等的興起,整個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域的深度影響……催使制造企業(yè)必須重新思考如何進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新?如何適應(yīng)產(chǎn)品生命周期越來越短,客戶需求越來越個(gè)性化的碎片化時(shí)代?如何通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、增材制造等技術(shù),提高提企業(yè)的核心競爭力?
黃博士還通過麥肯錫關(guān)于中美創(chuàng)新能力對(duì)比分析圖,讓大家看到了中美創(chuàng)新的差距及中國在創(chuàng)新方面的優(yōu)劣勢:在科研和工程創(chuàng)新上中國是相對(duì)薄弱的,但是在用戶聚焦型創(chuàng)新、效率驅(qū)動(dòng)型創(chuàng)新和滿足客戶個(gè)性化需求方面的創(chuàng)新,中國已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)。
產(chǎn)品創(chuàng)新對(duì)于制造業(yè)而言歷來重要,特別是國際金融危機(jī)后,各國都將制造業(yè)創(chuàng)新作為驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的核心力量,并競相布局制造業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略。黃博士分別列舉了美國于2012年提出的“十年內(nèi)創(chuàng)建15個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新研究所的規(guī)劃”,目前已完成了9家研究所的建立;以及《中國制造2025》發(fā)布的建設(shè)40家制造業(yè)創(chuàng)新中心的規(guī)劃,黃博士強(qiáng)調(diào)中國的這些制造業(yè)創(chuàng)新中心將不再僅僅是高校、政府或者是企業(yè)一方來推進(jìn),而是由三方共同協(xié)作。
中國制造2025:制造業(yè)創(chuàng)新中心的建設(shè)
誠然,在產(chǎn)品創(chuàng)新方面制造企業(yè)還有許多方面需要改進(jìn)和加強(qiáng),但新技術(shù)的發(fā)展以及國家對(duì)于制造業(yè)創(chuàng)新的重視對(duì)于提高制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力具有重要作用。
產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展與趨勢
中國工程院院士李培根結(jié)合他去美國考察和制造業(yè)當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀,從五個(gè)方面宏觀的闡述了產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化與智能技術(shù)的最新發(fā)展與應(yīng)用趨勢。
1、建模與仿真。多學(xué)科融合的性能優(yōu)化、集成計(jì)算材料工程ICME,高性能計(jì)算HPC是實(shí)現(xiàn)建模與仿真的重要技術(shù)。多學(xué)科融合的性能優(yōu)化是面向復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)品的多領(lǐng)域建模與仿真軟件和工具,ICME將計(jì)算材料科學(xué)引入到模擬仿真,使得模擬仿真技術(shù)做得更精辟,HPC針對(duì)的是重要的、復(fù)雜的仿真。
多學(xué)科融合的性能優(yōu)化
2、智能設(shè)計(jì)。智能設(shè)計(jì)的出現(xiàn),將使得我們?cè)絹碓蕉嗟脑O(shè)計(jì)理念從“實(shí)現(xiàn)性優(yōu)先”向“功能性優(yōu)先”轉(zhuǎn)變,特別是3D打印技術(shù)的出現(xiàn),幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了按照最理想的結(jié)構(gòu)形式來設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)。拓?fù)鋬?yōu)化、個(gè)性化設(shè)計(jì)、開放創(chuàng)新是智能設(shè)計(jì)的重要技術(shù)趨勢。
汽車底盤拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)
3、3D打印。目前3D打印技術(shù)應(yīng)用比較廣泛,讓制造企業(yè)不再受傳統(tǒng)工藝和制造資源約束,在“設(shè)計(jì)即生產(chǎn)”、“設(shè)計(jì)即產(chǎn)品”理念下,為企業(yè)追求“創(chuàng)造無極限”拓展了產(chǎn)品創(chuàng)意與創(chuàng)新空間。但由于其打印成型零件的精度、物理性能及化學(xué)性能等不能滿足某些實(shí)際使用要求,因此有其局限性,也是3D打印未來的重點(diǎn)研究方向。
4、物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的興起告誡企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)的過程中,不僅僅是將產(chǎn)品研制出來,而應(yīng)考慮產(chǎn)品的全生命周期。今年10月份美國的考察,讓我深刻感受到美國對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的重視,美國街頭就能看到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用,當(dāng)垃圾箱BigBelly裝滿時(shí)會(huì)自動(dòng)打包、壓實(shí),自動(dòng)通知人員來把垃圾運(yùn)走。
5、數(shù)字與智能化產(chǎn)品。無論是智能設(shè)計(jì)還是智能制造,歸根點(diǎn)還是如何將這些創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品中。目前國內(nèi)外已有不少數(shù)字與智能產(chǎn)品的實(shí)例,如華中數(shù)控將心電圖的概念應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床監(jiān)測機(jī)床的健康狀況,以色列醫(yī)療機(jī)器人ReWalk通過傳感器來傳送重心位置細(xì)微變化等。
技術(shù)的變革是制造業(yè)發(fā)展的重要出路,但是這些技術(shù)并不是獨(dú)立存在,而是通過相互之間的協(xié)同應(yīng)用,形成優(yōu)勢互補(bǔ),以更好的服務(wù)于制造企業(yè),創(chuàng)造更大的價(jià)值。浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師顧新建和華中科技大學(xué)特聘教授、博導(dǎo)張海鷗從不同的角度展示了技術(shù)之間融合的應(yīng)用趨勢。
顧新建教授指出物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與PLM等企業(yè)信息系統(tǒng)、信息物理系統(tǒng)(CPS)等的結(jié)合,會(huì)產(chǎn)生大數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是信息集成、資源共享、 大眾評(píng)價(jià)、信息透明、全員參與、數(shù)據(jù)挖掘……,最重要的是其于這些大數(shù)據(jù)可以幫助企業(yè)建立透明的創(chuàng)新環(huán)境,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
顧教授還詳細(xì)介紹了大數(shù)據(jù)是如何來幫助制造企業(yè)在從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)管理、營銷、使用、維護(hù)等全生命周期,以及企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)管理、企業(yè)協(xié)同等方面提高創(chuàng)新的。通過大數(shù)據(jù)+產(chǎn)品創(chuàng)新可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品使用和維護(hù)過程透明、用戶需求透明、產(chǎn)品制造過程透明、企業(yè)員工表現(xiàn)透明、企業(yè)間協(xié)同制造過程透明、銷售透明、市場透明、用戶協(xié)同設(shè)計(jì)過程透明、產(chǎn)品設(shè)計(jì)歷史信息透明、企業(yè)員工知識(shí)共享和創(chuàng)新過程透明、企業(yè)間協(xié)同創(chuàng)新透明。
大數(shù)據(jù)+產(chǎn)品創(chuàng)新
顧教授最后總結(jié)說面對(duì)新一輪科技革命,創(chuàng)新是關(guān)鍵,但創(chuàng)新很難。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用幫助企業(yè)建立了透明的創(chuàng)新環(huán)境,但是最終需要的是基于大數(shù)據(jù)的公平的激勵(lì)機(jī)制,提高員工對(duì)企業(yè)的忠誠度,提高企業(yè)、員工協(xié)同的誠信度,提高創(chuàng)新的積極性和能力,這才是大數(shù)據(jù)+產(chǎn)品創(chuàng)新的意義所在。
張海鷗教授則主要介紹由他主導(dǎo)研發(fā)的“鑄鍛銑一體化”金屬3D打印技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)融合了3D打印、半固態(tài)快鍛、柔性機(jī)器人3項(xiàng)重大技術(shù),是高端金屬零件3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢。張教授指出,目前的3D打印技術(shù)雖實(shí)現(xiàn)了綠色鑄造,但有鑄無鍛,性能及可靠性難及鍛件、抑制變形和破裂難度大。而運(yùn)用該技術(shù)突破了3D打印不能打印鍛件的瓶頸,實(shí)現(xiàn)了鑄鍛合一,邊鑄邊鍛,獲得等軸細(xì)晶鍛造組織。
另外,相比傳統(tǒng)制造僅用1臺(tái)設(shè)備,輸入金屬絲,得到鍛件,變革了鑄鍛分離、依賴巨型鍛機(jī)、長流程周期、耗能耗材重污染的非綠色傳統(tǒng)制造模式。第三,實(shí)現(xiàn)了鑄鍛銑全過程數(shù)字化,開辟了綠色短流程智能制造新時(shí)代。
飛機(jī)承力件鑄鍛銑合一整體制造
產(chǎn)品創(chuàng)新與智能技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐
前文e-works黃博士分析了當(dāng)前制造業(yè)所面臨的諸多創(chuàng)新挑戰(zhàn),那么制造企業(yè)究竟應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)用層出不窮的數(shù)字化技術(shù)、智能技術(shù)來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)呢? 在本屆PLM峰會(huì)上,來自不同行業(yè)的實(shí)戰(zhàn)專家分享了他們企業(yè)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。
三一重工的智能化探索與實(shí)踐
三一重工集團(tuán)流程與信息化總部CIO潘睿剛分享了三一重工信息化與智能化的應(yīng)用情況及在新能源、眾創(chuàng)平臺(tái)、住宅工業(yè)化等新領(lǐng)域的拓展。三一正在實(shí)施通過“打通端到端的信息化流程,完成企業(yè)內(nèi)和企業(yè)間的縱向集成和橫向打通”,并已取得了較好的成效,如產(chǎn)品交付周期縮短30%、生產(chǎn)能耗降低25%、生產(chǎn)效率提高20%、成品及原材料庫存降低30%等。
三一端到端的信息化流程
據(jù)潘總介紹,目前三一重工通過橫向打通實(shí)現(xiàn)了從發(fā)現(xiàn)商機(jī)到形成訂單,到計(jì)劃與制造,到供應(yīng)商協(xié)同,一直到最后制造交付服務(wù)、智慧服務(wù),以及財(cái)務(wù)信息全產(chǎn)業(yè)鏈的一體化管理。不僅建立了“以客戶為中心”的營銷服務(wù)體系,打造了敏捷供應(yīng)鏈,打通了訂單流、計(jì)劃流與供應(yīng)鏈,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)銷平衡與財(cái)務(wù)供應(yīng)一體化,而且構(gòu)建了統(tǒng)一的采購管理監(jiān)控、分析平臺(tái),標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)配套體系,智能服務(wù)管理體系等。
而在智能化的應(yīng)用方面,三一也走在了行業(yè)的前列。潘總重點(diǎn)介紹了他們的智慧服務(wù),三一重工專為工程機(jī)械、特種車輛等自主研發(fā)了高性能的底層控制產(chǎn)品(包括控制器、人機(jī)界面、無源GPS等);通過基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能服務(wù)平臺(tái)收集工況信息,對(duì)客戶的遠(yuǎn)程資產(chǎn)運(yùn)營、監(jiān)控、預(yù)防性維護(hù)、大數(shù)據(jù)分析,給客戶提供增值服務(wù)。除此之外,還包括利用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)思維挖掘線索與商機(jī), 變被動(dòng)營銷為主動(dòng)營銷;打造智能生產(chǎn)線,18號(hào)廠房就是一個(gè)很好的實(shí)例;等。
長安汽車的個(gè)性化定制
近年來個(gè)性化定制在服裝、家具等行業(yè)可謂是風(fēng)起云涌,而在汽車行業(yè)未來也是大勢所趨。為了應(yīng)對(duì)消費(fèi)者日益增長的個(gè)性化需求,重慶長安汽車于14年開啟了個(gè)性化定制生產(chǎn)模式的變革。長安汽車首席專家(原副總裁)馬軍先生從五個(gè)方面詳細(xì)介紹了長安汽車是如何來實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。包括自建電商平臺(tái)、搭建超級(jí)BOM平臺(tái)、搭建以客戶為中心的端到端流程架構(gòu)、建立基于PDM的在線協(xié)同研發(fā)平臺(tái)、智能化生產(chǎn)。
馬總指出電商平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制的入口,自建商城可靈活的開展優(yōu)惠活動(dòng),并實(shí)現(xiàn)線上線下統(tǒng)一的商務(wù)政策;超級(jí)BOM是個(gè)性化定制的基礎(chǔ),長安汽車的超級(jí)BOM平臺(tái)支撐同種車型上萬甚至幾十萬種多樣化配置組合的研發(fā)到制造全過程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理;基于PDM的在線協(xié)同研發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了基于唯一數(shù)據(jù)源全球多地的企業(yè)內(nèi)部協(xié)同及與供應(yīng)商的外部協(xié)同;而智能化的生產(chǎn)方式保證了個(gè)性化訂單的準(zhǔn)時(shí)交付,主要包括柔性生產(chǎn)和OTD(從訂單到交付)端到端集成的實(shí)現(xiàn)。
搭建以客戶為中心的端到端流程架構(gòu)
在柔性生產(chǎn)方面,為了適應(yīng)定制化,長安汽車將沖壓線采用自動(dòng)化模機(jī),大大降低了沖壓換模時(shí)間和間接庫存。并采用了柔性焊接生產(chǎn)線,包括有330多臺(tái)機(jī)器人、傳輸及工裝設(shè)備系統(tǒng)、質(zhì)量檢測裝備,涉及有NC-LOCATOR柔性伺服定位系統(tǒng)、Open Gate柔性主拼夾具切換系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)和視覺跟蹤系統(tǒng)。
OTD通過打通商城訂單的搜集、DMS、ERP、MES、TMS等所有的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)從訂單下單,直到貨物完全交付到客戶手中整個(gè)過程的管理,涉及信息系統(tǒng)、作業(yè)、管理、跟蹤、評(píng)估、成本控制、績效考核、售后服務(wù)全流程。并且,長安汽車從訂單到交付實(shí)行了一車一單的跟蹤與分析,將過去的推式管理變成了拉式管理,并通過手機(jī)移動(dòng)端的APP,讓消費(fèi)者,經(jīng)銷商,銷售公司的管理人員實(shí)時(shí)的查看到訂單的狀態(tài)、訂單的分析、車輛的狀態(tài)、生產(chǎn)的狀態(tài)等。
OTD 端到端集成
當(dāng)前,長安汽車的CS15車型個(gè)性化定制已在長安商城開單運(yùn)營,首期推出6個(gè)定制服務(wù)包,組合方式多達(dá)1萬多種,并且從下單到提車只需要20天左右(區(qū)別于傳統(tǒng)改裝,長安的定制是從設(shè)計(jì)生產(chǎn)的源頭開始)。
中航工業(yè):構(gòu)建產(chǎn)品全數(shù)字化研發(fā)體系
中航工業(yè)洪都副總設(shè)計(jì)師李利主要介紹了他們?cè)谕七M(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造一體化方面的經(jīng)驗(yàn),包括建立并行工程流程體系、打造企業(yè)級(jí)協(xié)同研發(fā)平臺(tái)、數(shù)字化仿真與工程驗(yàn)證、數(shù)字化制造推動(dòng)生產(chǎn)制造無紙化。
李總的分享讓我們看到了航空行業(yè)信息化應(yīng)用的領(lǐng)先性和創(chuàng)新性,特別是基于MBD的全三維數(shù)字化定義,基于系統(tǒng)工程的研發(fā)流程體系推進(jìn)模式、生產(chǎn)制造的無紙化等。
基于系統(tǒng)工程流程的開發(fā)協(xié)同與創(chuàng)新
李總指出與大部分制造企業(yè)一樣,中航工業(yè)的的產(chǎn)品定義也經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的AUTOCAD二維設(shè)計(jì)產(chǎn)品定義發(fā)展到基于二維加三維的數(shù)字化產(chǎn)品定義,到現(xiàn)在的基于MBD的“全三維”轉(zhuǎn)變過程。其基于MBD的產(chǎn)品數(shù)字化定義不僅表達(dá)設(shè)計(jì)信息,同時(shí)還表達(dá)了制造特征在內(nèi)的整個(gè)工程信息,是一個(gè)相對(duì)來說比較完整的MBD定義。在研發(fā)設(shè)計(jì)方面,中航工業(yè)建立了以EPDM系統(tǒng)為核心的研發(fā)管理平臺(tái)、綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)、VPM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)、自主開發(fā)的工藝管理CAPP、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺(tái)CAIP構(gòu)成了中航工業(yè)企業(yè)級(jí)的協(xié)同研發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)協(xié)同和工藝協(xié)同。在數(shù)字化仿真與工程驗(yàn)證方面,不僅與集團(tuán)信息技術(shù)中心、法國ESI合作成立了工程仿真中心,而且還實(shí)現(xiàn)了包括設(shè)計(jì)仿真,工藝仿真、數(shù)字化生產(chǎn)線布局、三維樣機(jī)的仿真等,開展了基于系統(tǒng)工程前端綜合仿真及基于一維/三維的聯(lián)合傳真。在生產(chǎn)制造方面,通過項(xiàng)目管理系統(tǒng)、產(chǎn)品生產(chǎn)管控平臺(tái)、車間制造執(zhí)行系統(tǒng)、集成質(zhì)量管理和9條數(shù)字化生產(chǎn)線,共同構(gòu)成了洪都的精益生產(chǎn)管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃編制的自動(dòng)化、生產(chǎn)管控的智能化、作業(yè)管理的精細(xì)化、資源配置的及時(shí)化、問題處理的敏捷化、系統(tǒng)應(yīng)用的全員化。
此外,在本屆峰會(huì)上,來自軟件廠商的演講嘉賓也分享了各自致力于產(chǎn)品創(chuàng)新與智能制造的最新技術(shù)和解決方案。PTC重點(diǎn)展示了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)+數(shù)字化應(yīng)用平臺(tái);開目軟件詳細(xì)介紹了KMDFM、機(jī)加工三維CAPP系統(tǒng)和三維裝配CAPP系統(tǒng)等工藝軟件;達(dá)索全面展示了智能創(chuàng)新研發(fā)平臺(tái)和3DExperience平臺(tái);同時(shí),還包括惠普、湃?萍肌ltair、Autodesk、Siemens、NVIDIA、ANSYS、泛云科技、華宏信達(dá)、安懷信、易士、斯歐、思普、新迪、三維直點(diǎn)、CD-adapco等廠商也作了相關(guān)分享。
后記
本屆峰會(huì)的成功舉辦為企業(yè)代表與信息化廠商提供了一個(gè)交流的平臺(tái),為制造企業(yè)帶來了產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化領(lǐng)域前沿技術(shù)及應(yīng)用,并在當(dāng)前智能制造的大背景下,與企業(yè)一線的實(shí)戰(zhàn)專家共同研討如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新變革之道,對(duì)于推動(dòng)制造企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。
自2005年以來,e-works 已連續(xù)十二年舉辦了中國制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會(huì),峰會(huì)聚焦的主題從“PLM領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用”到“產(chǎn)品創(chuàng)新技術(shù)體系的構(gòu)建”到“產(chǎn)品創(chuàng)新變革之道的探討”,PLM技術(shù)有了很多新的發(fā)展,峰會(huì)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。作為國內(nèi)外產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的獨(dú)一無二的展示舞臺(tái),中國制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國際峰會(huì)是信息化技術(shù)的傳播者,更是數(shù)字化技術(shù)發(fā)展變革的見證者和推動(dòng)者。
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本文標(biāo)題:智能制造時(shí)代的產(chǎn)品創(chuàng)新變革
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