构建仿真体系 助力制造企业转型升级

    去年7月，麦肯锡全球研究院发表了《中国创新的全球效应》研究报告，该报告从科学研究型创新、工程技术型创新、客户中心型创新、效率驱动型创新这四个维度将中国制造企业的创新能力与美国进行了对比。其中中国企业科学研究型创新能力最为薄弱；在工程技术型创新方面喜忧参半，高铁、风电行业是成功的典范，但汽车、医疗器械领域则相对落后；客户中心型创新领域中，家用电器、互联网软件和消费电子等行业具有优势，当前很多家电企业都在探讨实践智能制造，推进个性化定制；在效率驱动型创新领域中，中国制造业有全面而广泛的生态系统，1.5亿制造业工人，现代化的交通网络，制造企业通过快速扩张，推进半自动化和敏捷制造实现了转型，效率驱动型创新巩固了中国的全球制造中心地位，帮助中国制造企业向产业链高端转移。

 

中国和美国创新能力对比

 

    报告也对中国深圳创新能力给予了肯定，深圳在产品原型开发时间和成本方面是全球最具优势的地方。在2小时车程范围以内，基本上可以找到产品规模化生产所需的所有配套厂商。这一点非常重要，在内地很多地方大企业周边没有配套企业，难以形成高效的产业链。在全球港口、机场货物吞吐量上，深圳也名列前茅，这使得企业能更有效的进入全球市场。

 

深圳强大的生态系统优势

 

    最近美国政府正在大力投入来推动制造业创新，美国总统奥巴马倡议以德国弗劳恩霍夫协会为样板，建立国家制造业创新网络，十年内建成15个制造业创新研究所，目前已建成的九个研究所，包括：增材制造创新研究所、新一代电力电子制造业创新研究所、数字制造和设计技术创新研究所、轻型现代金属制造业创新研究所、复合材料制造创新研究所、集成光电子制造创新研究所、灵活的混合型电子制造创新研究所、智能制造的清洁能源制造创新研究所、革命性纤维和纺织品创新制造研究所。可以看出，在美国政府发展制造业的蓝图里，对仿真技术、数字化制造和相应的设计创新是非常重视的。

 

    给大家介绍几个有趣的创新案例，这张图是今年e-works六月举行“美工工业互联网创新之旅”时在旧金山拍摄到的，它叫“BigBelly”，一个智能垃圾箱，集太阳能、物联网、高效压缩机为一体，垃圾快倒满时，压缩机会在40秒内将垃圾的体积压缩至原来的五分之一，垃圾箱快满时自动联网发送垃圾箱已满及地理位置等信息至垃圾处理中心。处理中心的系统根据各个垃圾箱发回的数据分析，规划最佳回收路线和时间，该产品还提供WIFI热点。此外，这个垃圾箱是全封闭的，所以没有什么味道，所以说任何行业都可以有创新产品。

 

BigBelly智能垃圾箱

 

    业界提出了一个创新模式，称之为“Digital Twin”，可以理解为基于虚实融合的创新。比如在一台自行车上安装监测速度、加速度、骑行者生理参数等信息的各种传感器，骑行过程中这些参数可以传回到产品数字化模型中来作为仿真优化所需的边界条件。以前做产品仿真时，很多边界条件和参数是假想的，而现在基于这种虚实融合的模式，可以把产品实际运行参数传回到数据模型。

 

Digital Twin：虚实融合创新

 

    在美国我们还访问了Autodesk（欧特克）公司，欧特克提出了“未来制造”，其中有一项Generative Design（创成设计）技术，这种技术可以根据零件的承载进行应力分析和拓扑优化，选择多种结构优化的方案，从中找到性能相同但重量更轻的结构，经过优化的零件重量甚至可以达到优化之前的十分之一。然后，可以通过增材制造技术将零件制造出来，这个应力分析和拓扑优化的过程当然也应用了仿真技术。

 

欧特克Generative Design（创成设计）技术

 

    访问ANSYS期间，ANSYS公司RTL Power业务的副总裁、总经理Vic Kulkarni先生以Engineering the IoT（物联网的工程实现）为题，就仿真技术如何支撑企业实现物联网应用为考察团进行了深入讲解，分析了仿真技术在物联网中扮演的重要角色。其中提到可穿戴设备的开发中，借助仿真技术对其能耗、信号强度、发热、天线性能、环境影响等做多纬度的仿真。

 

可穿戴设备的多物理场仿真

 

    传统的仿真技术应用主要集中在在产品开发V型线的右端，应用于产品的确认，现在要逐渐在前端系统需求、总体设计和详细设计阶段就介入，进行多学科协同的平衡与优化，对产品整体性能进行仿真，真正实现仿真驱动设计。

 

仿真技术支撑产品创新

 

    最近我们正在与安世亚太合作举办一个仿真技术应用大讨论，我们认为仿真体系建设对于企业而言非常重要。这个体系包括战略层、组织层、专业层、数据层、基础层，涵盖仿真体系建设路线规划、仿真流程管理、多学科专业、仿真数据管理、仿真人员和资源等各方面。

 

仿真体系框架

 

    这是一家企业建立的协同仿真分析平台的总体架构，包括仿真分析规范体系，在此之下才是多学科仿真分析工具集和高性能计算中心，此外还有协同仿真分析管理系统，涵盖仿真流程管理、仿真数据管理、仿真规范管理、仿真知识管理和集成管理。此平台在异地协同支撑系统的支持下，与协同设计平台、试验数据管理平台进行集成，建立了基于统一数据源的产品研发信息化系统。

 

协同仿真分析平台总体架构

 

 

    e-works已经专注于制造信息化服务14年，李培根院士是我们的创始人。e-works对制造业信息化技术、市场、产业和应用趋势有深刻理解，专注于制造业信息化知识传播、咨询培训、产业研究，是中国最权威的制造业信息化网络媒体和服务平台。目前我们已经拥有70万网站会员，微信订阅量已经超过23万人。

 

    e-works每年在全国举行超过二十个极具影响力的制造业信息化专业论坛，涉及多个应用领域和行业。e-works提供专业的制造业信息化第三方咨询服务，我们已经为很多企业提供信息化评估、规划、选型、监理、培训等服务。

 

    e-works推出了制造业信息化在线选型与应用平台——制信网。它是一个信息大全，以后大家买软件、买服务、了解典型案例、了解厂商的应用都可以通过制信网平台完成。同时大家在制信网上还可以实现信息搜索，可以找到相应的经销商、产品和基于这个平台的二次开发的各种软件，甚至一些插件等等，是一个工业软件的App Store。此外，在制信网上大家还可以发布需求，供应商可以响应需求。

 

    另外，e-works推出了制造业信息化教育和培训平台制学网。每年都有数十万计的工程师走向企业，他们都需要这样一些培训，所以我们提供线上线下相结合的在线培训，同时我们跟主流厂商有很多合作，提供各种认证的培训等等。

 

    每年e-works会发布很多制造业信息化的专业研究报告。e-works与国际PLM权威研究机构CIMdata联合发布的PLM的研究报告已经成为业界的指南；e-works还与IBM等其他很多大公司联合发布了很多重要的研究报告，成为引导企业正确推进信息化的指南。此外，e-works还发布了智能制造门户网、制造服务分享平台优制网。