中国航空工业集团信息中心首席科学家宁振波：把脉中国制造2025

2015年12月4日到6日，第八届全国3D大赛在江苏常州举行。全国3D大赛举办8年来，参赛总人数累计超过600万人；国赛获奖选手累计超过1万人；覆盖全国30个省市区、1500所院校、30000家企业。下面是大赛期间，一些专家学者和产业名人关于3D与制造方面的见解。南极熊3D打印网从组委会3D动力方面摘录现场录音速记，来进行简单整理。

主持人：非常感谢杨老师给我们带来的精彩的内容丰富的报告，再次向杨老师感谢！我们今天峰会制造2025这个峰会，越来越进入深入，越来越从高屋建瓴，越来越进入行业的应用，接下来我们非常高兴的邀请到中国航空工业集团信息中心首席科学家宁振波教授给我们带来整个分类把脉中国制造2025，大家欢迎。

    宁振波：非常感谢主委会，也感谢今天几位专家的报告。实际上我们做正确的事与正确的做事同样重要，不可浪费，做正确的事是选择和决策，正确的做事是方式和方法。做正确的事是我们企业的决策层和管理层做的事，我们的执行层要做的事是正确的做事，要有好的技术路线和方法。两者对立，必败无疑，实际上全世界提了很多方法，德国的工业4.0，中国制造2025，有47种提法，实际上解决的什么问题，解决的是传统的工业体系向现代工业体系的转型升级。转型升级是目标，工业4.0，中国制造2025是手段和方法，不能搞错，搞错就完了。传统工业体系是什么，就是以爱迪生为标准的试错法的工业体系，现在工业体系就是以网络化，数字化，智能化为中心的新兴工业体系。

    实际上中国智能制造转型有四错，第一错工业文明的缺失，第二错知识产权保护的缺失，第三错挣快钱的投机思想，第四个技能专家培养之错，这些不展开了。

    峰会题目是“诊断分类，把脉中国制造和智能制造发展”如何诊断，我们先看看，我们的工业体系，它的研制过程，第一个阶段是方案设计，第二个阶段工程研制，第三个阶段批生产，第四个阶段服务保障，过去中国工业发展的几十年里，中国全是山寨，抄，从哪开始，工程研制，没有方案设计，没有概念设计，没有需求分析，是缺失的，这四个阶段的方法各不相同，解决的手段各不相同。我们解决问题的方法非常简单，目标减现状就是规划方案，现在很多企业在十三五规划，目前是由现状决定的，现在上一年级，五年后正常初一，你规划成高一，大家不相信了，规划成大一简直是绝对不可能的。现状就是要诊断的，这个问题，咱们很多以前规划就是鬼话，为什么鬼话，目标加进，现状诊断非常困难，没有一个医生愿意把病人治死的，为什么？我告诉大家一个案例，在总医院，一个少将告诉我，我非常好，总医院七个少将，他告诉我中国病人死亡的案例，医院死亡的案例60%是诊断错误，下错药了，诊断就这么难，企业诊断更难。

    医生治病为例，中医号脉，望闻问切，中医非常好，但是不能量化，不展开，展开就复杂了。所以管理学大师普特德勒克说，你如果无法度量它，就无法管理它，要量化，为什么西方可以量化，我们中医量化，就不是今天的中医了。我方法有三种，第一个MBE的评级，就是2009年美国国防部推出的，2013年数据标准基于模型的评级，第二雷达，第三个可以借鉴CMF，软件评价标准。

    首先名词术语解读，子曰，必也证明乎，孔子说的，名不正言不顺，言不顺则事不成，取名字可是高大上的学问，我们来看，我们几个工业体系，一起通过一件事，我想说的是，德国工业4.0，没有这样的问题，大家感到很奇怪，为什么德国工业4.0不存在质量问题，我和富兰克福研究所的所长对面交流过几次，他说我们德国的工业的质量文化，六十年代就解决了，所以工业4.0没有，我们中国制造2025不可能行吗，我们的怎么样，大家都很清楚。所以说有差异大同小异都是方法和手段，实现工业转型升级，不是目标。必须了解赛博，大家看到满天都是，大家想想赛博等于（英文）吗，美国人和欧洲人都傻吗，（英文）是什么，赛博是什么，为什么美国人和欧洲人都叫（英文），必然是含义不同的，实际上就是不一样。赛博五个含义，控制网络协同重创和虚拟，它的来源有很清楚，非常清晰，这是历史，谁都抹煞不掉的，赛博是控制机制，（英文）是控制的载体，两回事，（英文）被赛博控制，所以翻译成信息物理系统大错特错，没有讨论余地。

    第二个数字化的发展技术，刚才杨老师讲的很清楚，数字化过去我们是实物的试错法的生产产品，进入到信息化社会，在赛博空间中搞各种模型的建立，赛博空间中没有问题了，进入了实物的生产线。正确理解，实际上人类过去试验也是这样，过去实物模型做实验，到半实物模型，实物模型太花钱了，花时间，半实物模型，未来得发展一定是全数字模型的虚拟仿真和虚拟实验，不容置疑，很多案例。

    我想说的是2010年中国航空业所有的飞机设计，首先在赛博空间中进行，方案认证，方案设计，初步设计，详细设计，产品的分析仿真，到工艺设计，工艺仿真，工装设计，工装仿真，装配设计，装配仿真，这就是虚拟制造过程。然后我在计算机上建立一个虚拟的飞行环境，把设计好的飞机在虚拟环境中做出飞行实验，这就是1997年美国诺贝马丁提出的口号，全数字化，从实际到飞行。

    在这个过程中迭代，不断的发现问题，解决问题，发现问题改模型，产品模型，工艺模型，工装模型，装配模型，实验模型，改模型，短的几分钟，长的几天时间，实物有些模型一改好几年，没有问题了，开始制造。这是我们飞机研制的过程，黄色的全是在计算机上进行的，红色的在所有过程中没有问题了，开始第一个零件的制造，实际上大量的问题存在，工艺问题是大问题。我讲的工艺不是传统的工艺，是基于三维模型的工艺，太复杂了。这是我们11月2号下线的C919大型客机，大客机的主要领导人，全是和我一栋楼住的。这是供应商非常复杂，11月2号下线，马凯副总理亲自出席下线仪式，不展开讲了。

    正确理解智能制造，我一点报告可能和杨建军老师有点像，什么是智能制造，什么是敏捷制造，什么是数字化制造，什么是精益制造，什么是柔性制造，什么是网络化制造，什么是绿色制造，差异非常大，定义不清楚，就全搞蒙了，实际上智能制造，它有特殊定义的，智能制造它是在网络化和数字化的基础上，融入人工智能和机器人技术形成的人机物相互交互与深度融合的新一代制造系统，人机物联不简单，人的连法，第一个脉络的芯片植入人体，不是拿着手机，第二个人的脑电波是可控的，可操作东西的，不展开讲，一展开又是两个小时，我有很多资料，人是连接，不是拿手机，拿电脑，脑电波和植入人体的芯片就可以真正连接。

    第二个人机，机包括加工的设备，试验设备和检测设备，更重要包括设施，包括生产环境的水暖电气，温度、湿度、压力，含尘量等等控制系统，否则生产质量不可能保证。

    第三个连的是物，外部物流，就是电子商务，太简单了，为什么简单，物料的形态不变，内部物流，大家想想多复杂，工厂买一堆材料，进来之后，锻造、铸造、车铣、刨模，焊接，电镀，表面处理，装配，这个过程中，一点控制不住，产品质量非常难控制，所以大家不要以为联网是个简单事，联网可不简单。按照我的要求，进入互联，这不就是万物互联吗，不就是工业互联网吗，做什么，智能制造，必然从智能设计开始，智能设计是以知识管理和知识步骤为基础的，不展开讲，有很多套路。有个飞机，我给中科院写了国家的计划改造书，一月份出版，中国科学出版社出，第一天是中科院院长白春里的，第二天是刘炜的，中外网主任，第三天铁牛，第四天原中科院副院长，第五天我的，总共有战略篇，工程应用篇，分了好几篇，明年一月份出版，这个书已经定稿了，我写了两万多字。

    智能制造等于特征是什么，状态感知，就是我们刚才咱们郭总讲的传感器，大家算一算，谁能说清楚一个手指上有多少传感器，谁能说清楚，说不清楚，传感器的状态感知，状态感知实时分析，自动决策，最后的精准执行，智能制造这个闭环迭代的过程，不断演进迭代的过程，数字化和自动化，设定好的程序，出了问题就停了，或者报警，智能制造一个特点，处理意外问题的执行，迭代闭环，问题反思。我觉得刘强讲的非常好，他说不要在落后的工艺上搞自动化，工业2.0提出的问题，不要在落后的管理上搞信息化，这是工业3.0提出的问题，还有不要在不具备数字化和网络化的基础值搞智能化，这是工业4.0提出的问题。还有数字化癌症是什么，我们北航也是机械学院，杨老师他们那的，范老师的一句话指点迷津，不能实现产品的单一数据源就是数字化癌症，不展开。

我还想讲的是前几天杨周前，新国宾副部长和海峡两岸论坛在北京举行，第一个报告，大陆方面第一个报告是陆冰峰院士，第二个报告是我的，第三个是曲高培的，咱们机器人的老祖先了，我非常赞同陆冰峰报告这一块，我们大学的教育要有一个正确的学科评价标准，我不能靠发表多少论文来评价，我们靠老师拿多少钱来评价，这个评价体系出现大问题了，陆院士告诉我，我问他，他在李克强总理汇报的时候，就强调这个观点，教育部的评价体系有问题。

    第二个，陆冰峰院士讲的非常好，他说我们要教育学生，把论文写在产品上，不是写在纸上，不展开。最后一句话，“管理是一种实践，其本质不在于知而在于行，其验证不在于逻辑，而在于成果”非常感谢，最后还有一句，乔布斯的名言，2005年乔布斯受斯坦福大学邀请，在斯坦福大学做半个小时报告，“学知若可，求知如呆”知识可以学会，智能和智慧求不动求不来，你能学会，智能和智慧高一层的东西，所以说求知的时候，要把自己当傻瓜看才有可能得到，形式大家！

    主持人：非常感谢宁总的精彩报告，永远保持如痴如醉的这样一种渴望，同时还有一批话，我想我们在座的有许多年轻的同学们，比如说我们把论文写在产品上，而不是把论文写在纸上，这些也是对我们更多年轻的学子们的一些期待。接下来我们欢迎江淮汽车集团副总工程师李世航先生给我们带来3D技术在汽车行业展望的精彩报告，大家欢迎！

    李世航：非常感谢组委会的邀请，昨天参加了一天的我们院校学生的作品的评审，在工程设计领域。我这个组一天评了34个作品，通过评选这个作品，实际上对我来说也是一个很好的分析，我深刻的感受到，我们这个整个3D技术发展，在我们这个很多院校，在课程设置上，不断的强化，我们的学生，参与学习实践3D技术，这样一个热情高涨，以及一届比一届在技能水平上得到了很好的体现，前面那几位专家都做了精彩的演讲，我也抓紧时间，争取在15分钟以内，给大家介绍一下，我们3D技术在汽车行业的应用。

    前面几位专家从互联网中国制造2025整个大的背景做了很高的，全面的阐述。我就把这些技术在汽车行业以3D为主线，看看我们目前已经到了什么程度，给大家做一个简单的介绍。

    从汽车行业的发展趋势，大家都感受到我们现在国家也初步进入了一个汽车社会，汽车的保有量，尤其我们在城市的保有量，这个指标不断的提升，堵车的现象越来越严重，汽车产品的技术进步，我们在座的自己有车，我们来乘车都体会到汽车我们产品的这几年技术进步的非常快，随着这样的一个进步，我们对未来的汽车，大家都有更高的期待，这些期待，实际上对于汽车产品的研发技术，这是需要以这个技术为支撑的。三维技术，3D技术实际上就是我们工业设计领域的一个基础性的，核心的技术。

    在汽车行业，应该说得到了前面的使用。在汽车行业应用3D技术是有渊源的历史，可以说3D技术是最早在汽车行业，以及航空航天行业使用的，可能汽车行业从三十年前开始，只要是我们三维的设计软件的雏形出来，就是在汽车行业应用，所以发展了三十年，应该说进步非常快。目前已经做到在汽车研发过程的全贯穿，全部打通。

    首先现在是从整个大的设计流程，我们分概念设计，产品的表面模型设计，以及工程设计，到结构设计，内车外车设计，等等，以及包括生产制造过程设计，所以在这个里边是全面的应用3D技术，而且越来越深入。从这个造型来说，我们现在的产品更新速度越来越快，产品的外观的效果，越来越时尚，变化是非常快的。我们现在在大街上其可以看到三十年前的产品，所谓这个老的桑塔纳，大家都看到老的桑塔纳，目前还有出租车在跑，表面都比较平的，没有那么大的弧线，没有那么大的夸张，原因就是三十年前的产品设计技术，不能够支撑这么一个很夸张的设计造型，或者说这个设计造型的代价非常大。

    当然我们也看到四十年前，五十年前就像美国福特的这些老爷车，那个产品是用手工造型的方法，仿形制造这样的方法，那个成本很高，效率很低，所以大部分生产，典型就是桑塔纳，现在我们产品的更新换代频率越来越快。所以大量时尚的产品，就是靠我们3D技术，才得以实现，给人越来越多的愉悦的感受。

    虚拟现实技术，可以通过我们的虚拟现实的工具，把我们的一个产品的设计，尤其是外观，内饰，通过人机交互，直观的进入3D环境，去评审感受甚至可以操纵体验，这个在航空航天汽车也大量的应用。那么在结构设计方面，从内饰，外饰，总布置，以及车身结构，包括管路，线路，模具设计，这个是全面的应用。

    对企业整个的产品研发能力的提升，以及产品的进步，这个是全方位的，包括我们整个的新材料的应用，整个是基于模块化的，零部件的库，有了这样一个基于3D的零部件库，大量的设计成果可以重复的应用，在这个基础上进行快速的更改和更新，然后数字化的整车的结构，整个基于网络化的协同和并行的设计，以及包括我们的工程分析结合等等。

    这些通过总布置，我们就可以把我们国家以及包括我们现在车的出口，世界各国的一些法规要求，包括人机工程，我们就通过在这个数字模型下，我们就嵌入进去，在设计的时候，它就有一个导向，使我们的各项设计符合法规的要求，符合人机工程的要求。整个的这样提升，可视化。

    不仅我们现在在传统的结构，总布置这方面用，现在包括我们电子电气系统也都是用基于三维的专门设计，因为我们知道，像汽车里边的大量的电缆管路布置也还是非常复杂的，当然没有航空那么复杂，如果这些排列，在空间的排列，靠传统的人来做的话，这个设计起来是很难做到很精准，基于3D技术的仿真分析，大量的应用，从零部件到静力学，动力学，应用干涉仿真，空气动力学等等，那么像碰撞实验，大家都知道，刚才宁总说的所谓试错，这个试错我们以前确定一个整车和零部件是靠实验发现问题，通过不断的试错纠错，最后达到产品的完善。现在我们有这种仿真技术，就可以在数字环境下，就是把基本上这个原形做到百分之八九十，在这个时候，再用实物模型，最后再来验证，所以大大提高了效率，降低了成本。

    在设计过程中，我们知道，一个复杂产品设计，这个设计变更的量是很大的，设计完成了，可能实物造出来以后，其发现有很多问题，所以造成我们的研发周期，包括研发成本都很高，现在在设计过程中我们就可以做各方面的检查，包括干涉检查，可拆装性的分析，运动的，甚至我们零部件的断面，是不是合理。通过这些检查，包括尺寸公差，这样总体的优化平衡检查，所以使我们产品的设计，应该说达到我们的最优化的目标。

    那么在生产制造环节，3D技术也是得到了广泛的应用，这一部分，刚才前面几位专家讲的工业4.0也好，中国制造2025也好，我觉得就是工艺3D这个数字化，这是一个非常基础，我们现在刚才宁总说的，这个前提的基础如果是没做好的话，就谈不上工业4.0，我们现在在整个的工厂设计这个环节，全数字化工厂，一开始就把我们各个社会工艺，工具，它的定位以及包括机器人。

    全生产线都是经过仿真以后，一个是把生产线设计更合理，关键是我们每一个工位，每一个设备，都有准确的数字坐标的定位，所以以前我们一条复杂生产线，从制造完了以后到安装，重复调试，反复调试这个时间非常长，现在按照这个模拟最后的定位以后，只要在工厂单件做成以后，到了现场按照定位去安装，非常准确，非常快捷，调试时间大大缩短。包括几百台机器人同时的仿真。

    比如现在目前在汽车模具制造，对复杂大型覆盖件，包括工程分析，具体的工艺分析，包括回弹的仿真数字模拟，整个包括多工序的生产线的模拟，以及模具结构设计，所以完全可以全数字化进行仿真，所以这个成功率大大提高，制作完的产品，上个月去天津，一家模具厂，这样的一个原来模具检测，制作完了以后检测，是非常费时，费力的难度很大，手持的三维的检测仪，就是对这个模具表面进行扫描，这个数据和我们的数字化模型进行对比，就可以找出它的差异，然后进行修模，快速检测，也是大大提高了这个我们的产品质量控制，这样一个能力。

    今后3D技术在汽车行业发展的趋势，我们向平台化发展，我们产品的平台化，包括3D技术构成这种平台化，和产品整个的研发的全流程，高度的融合，零部件的设计，和整个汽车制造，那么除了这个之外，就是在两头，一个是强化客户体验，一个是信息化和智能化，这个客户体验，我们讲刚才用的虚拟现实技术，是我们在产品研发过程中间的评审，主要用在这方面，现在用户可以在网上具体体验你要买那个车，甚至在上面做一些个性化得罪人需求，和配置，这样的话，就变成订单式的制造，这个客户体验，包括甚至有驾车性能的感受。

    像平台化，这个使得我们从动力总程，底盘系统，整车以及其他的系统，逐渐形成若干可通用化，可互换的这样一个模块，可以快速的实现，而且满足用户客户化的定制化这样一个要求。零部件缺陷控制设定制造，这就不说了。

    总而言之，3D技术今后的发展趋势，特别是要按照工业4.0的要求，深度的进行融合，在各个环节，真正和信息物理系统，从整个的过程，深度的融合，最终实现我们汽车行业的智能制造，从我们现在来看，也是有这样的一个安排，就是在十三五期间，从我们这个企业来说，也准备建有关的智能工厂，或者无人工厂的这样一个样板，所以这些规划都在做。