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【原创精品】没有自主CAE就没有Φ国工业4.0(上篇)—  CAE仿真术的地位和现状


1. CAE仿真术是“工业4.0”时代的战略性关键术

“工业4.0”,即以智能制造为主导的第四次工业革命人们稱2014年为工业互联网元年,2015年也成为《中国制造2025》的起航之年在“工业4.0”之前,中国也提出了制造业升级理念即“两化融合”旨在融合信息化与工业化,将制造业向智能化转型但是,现在“工业4.0”所见的大部分应用还主要在生产制造环节其实,制造业的核心是产品设計而非生产加工。例如:iphone 的背面上写着加州设计中国组装;日本被中国游客疯抢的马桶盖也是日本设计,在中国生产加工

      产品设计嘚手段主要分为三种:理论、实验和仿真。理论不适用于复杂产品;实验则周期长价格昂贵。仿真全称为数值仿真术,又被称为计算機辅助工程(Computer Aided Engineering)或简称为CAE术。通俗地讲仿真是一种科学预测,而非山寨仿真术是将工程问题数值化,运用计算机术求解数值问题并將结果映射回工程问题中指导工程实践。CAE术在制造业先进的国家中已经成为对产品设计性能优化,升级换代不可或缺的手段在保证怹们产品的竞争力中起着关键作用。在产品设计研发的流程中仿真处于企业设计研发流程的中心环节,即位于设计(CAD)—分析(CAE)—生產(CAM)链条的中心应用仿真术可以降低设计研发成本,缩短研发周期提高实验、调试及训练过程中的安全性,显著优化产品质量给笁程界和非工程界带来巨大的经济效益和社会效益。仿真术被誉为是制造业的核心(即研发设计)的核心可以说是“工业4.0”的智能制造の芯。鉴于仿真科在工业和国防科中的重要地位美国政府于2012年提出了基于仿真术的科变革。仿真也成为现代高端装备制造业的核心研发掱段和制造业迈向“工业4.0”的标志性术之一

2.CAE在中国制造业应用的现状
1)中国制造之症结在忽视产品设计研发和数值仿真术

本届政府明确叻我国经济在新时期里要确立起“新常态”。经济发展要从强调量转变为强调质。无疑作为制造业大国,我国经济的转型升级很大程喥上取决于制造业的转型和升级李克强总理在2015年的《政府工作报告》中对制造业水平的提升就着笔颇重。然而目前我国制造业总体上還只是处于中低端水平。“中国制造”的最大问题在于其中的智力成分不足缺乏创新。大多数的中国工业企业并没有掌握制造的核心术、材料、设备、工艺许多仍处在模仿、组装加工的阶段,缺乏原创术和创新我们需要努力提高“中国制造”的智力因素、创新因素,甴注重生产过程转变为注重设计研发过程。由此推动制造业由中低端迈向高端实现由制造到“智”造的转变。要实现这一转变加快這一转变,就离不开对关键术的掌握这其中的一项关键术就是数值仿真术。
我国制造业一直属于低附加值产业其重要原因就是没有发揮出CAE术在产品设计创新方面的巨大作用。近年来我国提出要建设创新型国家,这说明我国已经认识到了提高制造业核心竞争力的根本出蕗要实现产品的可持续创新发展,形成在产品研发方面的核心竞争力就必须要牢牢把握高端CAE术。简言之中国欲赢在工业4.0,实现两化罙度融合必须把握仿真科前沿、具备自主研发的仿真软件并广泛应用于工业实践。

2)中国的工业两化融合缺少自主仿真软件之“芯”

Φ国制造业要想在这个工业4.0的大时代中崛起、振兴,就必须要占领智能制造科的制高点中国的工业两化融合主要涵盖了流程、数据管理、协同设计、并行工程等侧重管理方面的术和工具,以及工业机器人、智能生产等提升制造能力的工具或术但是在研发设计环节还没有恏的国产工具。在现代高端装备制造业里面工具的重要性比重已超过60%,好的工业产品越来越依赖好的工业软件尤其是好的自主仿真软件。仿真软件的高端内核术作为西方发达国家的国家级战略术对中国设置了严格的术壁垒,严禁出口目前国内CAE软件市场也被国外软件所垄断。国外仿真软件企业以远高于国外的价格出售给国内企业动辄数百万,甚至千万非一般企业所能承受,严重制约了高端装备制慥业的仿真术应用
仿真术为中国制造业升级提供了创新利器,但是由于种种原因CAE术在中国的应用并不广泛和深入。可以说中国制造業之所以很难升级,除了文化和体制上的原因在具体术上,主要归结于仿真等计算机辅助工程术的应用不够仅靠实验,难以适应高端裝备制造业的发展但是目前作为制造业的核心(即产品设计)的核心的仿真软件,几乎为国外全部垄断中国无一款完全自主知识产权嘚通用数值计算软件。这一局面对中国制造业的转型升级和国防安全带来严重隐患


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