安世亞太工業(yè)再設計戰(zhàn)略解讀：破局“中國制造2025”
2015-9-17 來源：中國船舶在線 作者：安世亞太
我國作為制造業(yè)第一大國，但大而不強。中國工業(yè)面臨著創(chuàng)新能力不強、產(chǎn)品質量問題突出、核心技術薄弱、資源浪費嚴重等困局。導致以上問題的主要原因：一是對“拿來主義”和原始資源型發(fā)展模式的過分依賴，造成了從跟蹤研仿向自主創(chuàng)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向設計形成了基因性后遺癥，整個工業(yè)體系缺乏產(chǎn)品正向設計理論和實踐；三是對技術研發(fā)與產(chǎn)品研發(fā)之間的協(xié)同互動關系認識模糊，造成基礎科研和技術儲備不足，缺乏原始創(chuàng)新；四是把復雜問題簡單化，認為我們的落后可以通過直接借用西方先進技術彌補甚至跨越，忽視復雜產(chǎn)品研制和制造業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)性。
《中國制造2025》對中國制造業(yè)轉型升級和發(fā)展進行了頂層設計，并已啟動和將啟動一系列專項行動，從多個層面破解中國制造業(yè)面臨的困境，實現(xiàn)中國工業(yè)和中國經(jīng)濟的轉型和創(chuàng)新。要解決中國制造業(yè)面臨的問題并實現(xiàn)超越，必須回到問題的源頭，即從產(chǎn)品設計著手，建立創(chuàng)新性正向研制的再設計體系。所謂再設計，指的是讓設計回歸需求本源，重新審視原有設計，以最自然的方式來探索設計的本質，效法自然。再設計包括對已知產(chǎn)品改良和從無到有的創(chuàng)造。之所以能做到再設計往往是由于突破性新技術和新工藝的出現(xiàn)和成熟。
安世亞太與蘇氏集團聯(lián)盟打造工業(yè)再設計體系
安世亞太公司和蘇氏集團正式結為戰(zhàn)略聯(lián)盟，目的即是利用各自的優(yōu)勢打造集成“精益研發(fā)技術+精密鑄造工藝”的工業(yè)再設計體系。這是在最恰當?shù)臅r間點的合作，為工業(yè)再設計的推進和實現(xiàn)在技術、資源等方面準備了充分的條件。
安世亞太長期致力于精益研發(fā)體系（PERA）的研究，特別是工程仿真和正向設計方面積累了豐富的經(jīng)驗和能力。蘇氏集團長期致力于精密鑄造技術體系（SIIC）的研究并取得了突破性成果，實現(xiàn)了“無論產(chǎn)品結構怎樣復雜皆可制造”的鑄造工藝創(chuàng)新。
精密鑄造技術體系（SIIC）針對傳統(tǒng)精密鑄造工藝的全過程進行了100多項微創(chuàng)新，取得三項創(chuàng)新性技術：一是尺寸精準，全程不變形的蠟件制備技術；二是強度、剛性、透氣性、退讓性相統(tǒng)一的模殼制備技術；三是長程有序的金屬澆鑄與凝固控制技術。這些新技術杜絕了傳統(tǒng)工藝的所有缺陷，在尺寸精度和內部質量方面均超越國內外標準。傳統(tǒng)車、銑、刨、磨、鍛等冷加工手段和常規(guī)成型手段無法加工、難以加工以及依照價值工程不值得加工的復雜、緊湊的精密零部件，即使對于傳統(tǒng)工藝很難完成的大型薄壁構件，采用該技術制造也可實現(xiàn)零障礙，而且結構具有高精度的近凈形、近凈重和近全吻合受力狀態(tài)的特點，基本實現(xiàn)免后續(xù)加工。
SIIC技術體系的上述特點徹底解放了因制造工藝的限制而對產(chǎn)品設計帶來的制約，使得在產(chǎn)品研發(fā)設計過程中，工程師只需關注產(chǎn)品功能的最佳實現(xiàn)而無需顧忌后續(xù)的制造工藝約束，極大的拓展了設計人員的自由設計空間，能最大限度地發(fā)揮創(chuàng)新性設計的潛能，做到“效法自然”。而工業(yè)品再設計過程產(chǎn)生的均是非標準化甚至反傳統(tǒng)的產(chǎn)品，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實物試驗。因此，仿真能力是確定產(chǎn)品功能、性能、安全與可靠性的最重要能力。對工程仿真技術的掌握，以及大量工業(yè)實踐應用的經(jīng)驗，正是安世亞太公司的競爭力所在。
戰(zhàn)略聯(lián)盟的建立，將安世亞太精益研發(fā)、工程仿真技術、與蘇氏精密鑄造工藝結合，啟動工程仿真驅動的工業(yè)再設計過程，讓設計突破工藝局限，敢于跨量級優(yōu)化，并產(chǎn)生顛覆式創(chuàng)新。
工業(yè)再設計的推進步驟
利用精密鑄造和精益研發(fā)的優(yōu)勢，可以按照以下步驟推進工業(yè)再設計：
一是，提高產(chǎn)品的模塊化和一體化程度。重新設計產(chǎn)品結構的分離面，如無特定必要，產(chǎn)品部件可以設計為一體化結構，無需由大量零件構成。僅此一項改變，對當前產(chǎn)品的性能、可靠性、重量、體積、載重、材料、動力、成本、能耗、環(huán)保等方面都會帶來改觀。直接可見的益處有：性能明顯提升、全結構具有均衡的可靠性、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要求降到最低、成本下降、能耗環(huán)保指標提升。這將對中國工業(yè)體系產(chǎn)生第一層明顯的提升作用。
二是，傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品的大膽優(yōu)化。由于無需擔心不能制造，可以對當前的產(chǎn)品在結構形貌方面做大膽優(yōu)化（拓撲優(yōu)化），產(chǎn)生與傳統(tǒng)結構差異巨大的產(chǎn)品。這種優(yōu)化通過材料的重新布局和選擇，形成全新的結構，使產(chǎn)品具有等強度、等剛性、剛柔并濟、隨力應變等特性，進一步對當前產(chǎn)品的各項指標產(chǎn)生跨量級的正面影響。通過優(yōu)化手段對工業(yè)品再設計之后具有明顯的優(yōu)勢，有可能顛覆大量工業(yè)行業(yè)。從已經(jīng)完成再設計的大量產(chǎn)品來看，在維持原裝備性能、不改變裝備制造材料的前提下，通過再設計，普遍可以實現(xiàn)裝備質量15%~60%的減重。如：航天某院一武器系統(tǒng)，僅因為通過再設計將殼體重量相對仿制對象降低了超過50%之后，在動力系統(tǒng)明顯落后的情況下，實現(xiàn)了該武器系統(tǒng)在航程、航速、精確性方面對仿制對象的全面超越。
三是，基于正向設計的顛覆式創(chuàng)新。由于新工藝具有“無論多復雜都能制造”的特性，我們甚至無需考慮當前產(chǎn)品結構的特征，直接從需求出發(fā)，通過正向設計產(chǎn)生框架性和顛覆性的創(chuàng)新設計。安世亞太精益研發(fā)體系正是基于系統(tǒng)工程理論，從涉眾需求出發(fā)，經(jīng)過需求分解、功能分析、系統(tǒng)設計、物理設計、工藝設計、虛擬制造、虛擬試驗等設計過程，形成完整的正向設計體系，并據(jù)此體系開發(fā)了大型工業(yè)軟件，形成數(shù)字化研發(fā)平臺。精益研發(fā)體系PERA在重大裝備行業(yè)落地生根，在引進消化吸收再創(chuàng)新的進程中產(chǎn)生了積極影響，尤其在航空、航天、機車車輛行業(yè)效益明顯。突破性工藝帶來的新機遇，結合創(chuàng)新性正向研制體系，使得中國工業(yè)有機會在某些重點工業(yè)產(chǎn)品領域在世界范圍內實現(xiàn)彎道超車。
構建再設計生態(tài)圈是第一要務
打造工業(yè)再設計體系的首要任務是打造完善的工業(yè)再設計生態(tài)圈。工業(yè)再設計生態(tài)圈包含了正向設計研制、工藝定型、批量生產(chǎn)、專業(yè)生產(chǎn)、整機總成、市場/用戶需求的研究的整個循環(huán)。
其中，正向設計研制的能力，是工業(yè)再設計生態(tài)圈的創(chuàng)新之源。安世亞太完整的精益研發(fā)理論系統(tǒng)及平臺系統(tǒng)、完整的多學科仿真計算和優(yōu)化設計軟件體系、以及龐大的工程師隊伍和咨詢專家隊伍，能夠快速的結合各個產(chǎn)業(yè)的需求，建設針對機械制造各個細分行業(yè)的專業(yè)設計中心。
工藝定型的能力方面，蘇氏精密制造技術體系可以為正向設計提供完備的工藝保障，工程師們遵從自然法則設計的產(chǎn)品，蘇氏技術完全能夠保障其工藝實現(xiàn)。
批量生產(chǎn)的能力，設計的工業(yè)零件產(chǎn)品經(jīng)過試制和驗證后工藝定型，就能夠進入批量化生產(chǎn)和供應。
專業(yè)生產(chǎn)的能力，對于市場需求巨大和需要定向供應的零件產(chǎn)品，應該有自動化、網(wǎng)絡化和智能化的現(xiàn)代化專業(yè)工廠。
整機總成的能力，在零部件完成生產(chǎn)后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：從研究用戶需求出發(fā)，到滿足用戶需求結束。
打造中國真正自有的、從產(chǎn)品研發(fā)到制造完成的全生命周期的、具有獨立自主工業(yè)知識產(chǎn)權和研發(fā)生產(chǎn)能力的完整生態(tài)圈，這是我們的使命和工作目標。
踐行《中國制造2025》
《中國制造2025》是引導中國制造業(yè)未來發(fā)展的綱領性文件。中國工業(yè)再設計體系的建立，將從以下幾方面深刻踐行《中國制造2025》：
工業(yè)再設計體系將針對《中國制造2025》提出的重點發(fā)展的重大行業(yè)，創(chuàng)建實體企業(yè)直接進行特定工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新性研制和生產(chǎn)。利用工業(yè)再設計體系，將對如下7個領域產(chǎn)生深刻變革：高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)機械裝備。
《中國制造2025》提出中國制造業(yè)將發(fā)生諸多轉變，再設計體系將幫助實現(xiàn)其中的三項重要轉變：一是工業(yè)再設計是一個完整的創(chuàng)新驅動研制過程，能夠實現(xiàn)要素驅動向創(chuàng)新驅動的轉變。二是工業(yè)再設計實現(xiàn)由低成本競爭優(yōu)勢向質量效益競爭優(yōu)勢的轉變，實現(xiàn)由資源消耗大、污染排放物多的粗放制造向綠色制造的轉變。三是工業(yè)再設計為眾多合作伙伴提供正向研制體系需要的技術、服務和標準設計，實現(xiàn)由生產(chǎn)型制造向服務型制造的轉變。
結束語：
經(jīng)過不斷探索和努力，安世亞太與蘇氏集團在工業(yè)再設計實踐方面已經(jīng)邁出了堅實的步伐。目前已建成安陽強基精密制造產(chǎn)業(yè)園、成立了精益研發(fā)和精密制造技術的工業(yè)產(chǎn)品正向研制中心，并且在全面展開與地方政府、企業(yè)和機構的合作。相信工業(yè)再設計體系的探索和實踐具有示范意義，能為中國工業(yè)轉型升級帶來積極的影響。
來源：安世亞太
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