产品研发信息化助力制造业发展升级

   2020-09-01 互联网中国铸造网17110
核心提示:党的“十六大”提出“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”。制造业信息化是国家信息化的重要组成部分

党的“十六大”提出“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”。制造业信息化是国家信息化的重要组成部分,是制造业领域全面深入地利用信息技术,开发利用制造业资源,推动制造业改革与发展的历史进程。以多学科集成、CAD、CAE、TDM、MRO一体化为基础的产品研发信息化普及是工业现代化的重要标志,已成为我国制造业发展的迫切要求。

一、制造业信息化宏观背景

1.1 制造业发展得到国家政策大力支持

中国制造业经过60年发展,已具备了相当的制造能力,形成了一定的产业体系,但在高端复杂产品研发领域仍比较薄弱,长期依赖进口,自主创新能力不足已成为各行业产业升级的主要瓶颈。2006年,出台《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》(以下简称《意见》);同年,发布《国家中长期和技术发展规划纲要(2006-2020年)》。2009年,在经济危机弥漫之际及时发布《装备制造业调整和振兴规划》。2010年在国务院颁布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中将高端装备制造业确定为七大新兴战略产业之一,高端装备制造业被提升到支柱产业的高度。2006年,出台的《意见》明确了振兴装备制造业的工作方向,其中“以科技进步为支撑,大力提高装备制造企业的自主研发能力”成为关注重点。这些政策体现出国家发展装备制造业的战略意图与重点。

1.2 中国制造业已面临信息化转型

中国是世界制造业的中心今天已不容置疑。据联合国工业发展组织估算,2009年,中国将占有全球制造业11.783万亿美元增加值的17%,超过美国所占有的16%。其中中国制造业有172类产品产量居世界第一位,世界70%的玩具,50%的电话、鞋,超过1/3的彩电、箱包等都产自中国,制造业更吸引了大部分外资。但一个不容忽视的现象是,中国制造业仍处于世界制造业产业链的中下游,其国际地位主要体现在总量上,而在质量上与发达国家仍存在一定的差距。尤其是金融危机爆发以后,这种劣势展现的更加明显,尤其是一些附加值很高的复杂产品,差距更是明显。

IDC于2008年发布的《中国制造业白皮书》中,将中国制造业经历的路程划分为三个阶段,即:凭借劳动力成本低获得竞争优势阶段;通过采用先进的机械及设备实现工业化的阶段;通过采用信息技术实现信息化的阶段。其中前两个阶段在于保持低成本优势,而第三个阶段是为了实现世界级的卓越制造。信息化将通过产品和商业模式创新来协助企业将扩展重点转向“知识”工作,从而实现运营创新和业务增长。

有关专家认为,从中国制造业发展环境分析,以往的核心竞争力是拥有低劳动力成本优势,而目前这种优势正在衰退。加之各种原材料、能源价格的不断上涨,成本优势更加面临被遗失殆尽的危险。此外,全民环保意识的提升,以及知识产权保护的加强,更加对原有的中国制造业企业提出了挑战。

在这种大的环境下,中国制造业企业如何避免兴盛一时的工厂纷纷转移至其他国家地区,而出现产业空壳化危机呢?在成本优势后期,如何转型建立新的核心竞争力呢?这些都无疑中国制造业提出了信息化转型的信号。

1.3 软件厂商正迎来巨大机遇

近年来在自主创新的国策背景下,我国制造业特别是装备制造业发展速度加快,企业产品研发投入持续增长,对产品研发信息化产生巨大的市场需求,产品研发信息化市场容量和服务提供者数量都保持较快增长,其服务的内容和方式不断创新,同时随着相关行业促进政策和监管体系的逐步完善,中国产品研发信息化市场发展必将迎来更大的历史发展机遇。中国制造业向信息化转型,也给产品研发信息化领域的软件厂商提供了巨大的机遇。

二、产品研发信息化行业的发展阶段

2.1 产品研发信息化含义

产品的研发有高端技术密集、开发难度大、协作面广、多批次、周期长等特点,是一项高度复杂的系统工程,以复杂产品新型号研制为例,通常包括设计、仿真(虚拟样机)和试验(物理样机)和保障等阶段:

设计阶段涵盖总体、分系统和部件多个层次,涉及气动、结构、控制等多个学科,需要根据各学科之间相互联系、相互制约的关系,考虑成百上千个设计变量、目标、工程约束条件,进行大量的方案对比,不断地进行设计循环,以最终确定设计方案。这些特点决定了支持复杂产品研制的设计平台必须是一个高度集成、高度灵活和多层次的复杂系统。

仿真阶段主要用于复杂产品研制的顶层虚拟验证,采用数字化虚拟样机技术,结合仿真工具软件,进行产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计,主要目的是极早暴露设计缺陷,减少物理样机、物理试验,加速产品研制。

试验验证是确保产品实际性能指标最重要的手段,需要对复杂产品总体、分系统和各组部件各方面的性能进行复杂的试验获得设计验证的有效数据。通常这些试验具有测试系统结构复杂、测量参数多、测试设备种类繁杂、试验时间跨度大、试验成本高、试验协作面广、试验调配难等特点。

综合保障是为满足复杂产品服役阶段完好性要求,降低寿命周期费用,综合考虑复杂产品的保障问题,改善和提升装备综合保障性,实现低值、高效、全面、优质的装备全寿命周期综合保障目标的一系列业务。综合保障覆盖保障性设计、训练保障、出版物、技术支援、维修工程、包装贮运和备件、供应链控制等诸多方面。

因此,产品研发信息化定义为:以产品核心竞争力为总目标、以多学科数据共享和业务协同为技术途径、以创新的产品研发专业技术和高速发展的信息化技术为手段,贯穿产品设计、系统仿真、试验验证、四性一体化保障等环节的研发信息化软硬件整体解决方案,是开展产品研发工作的高效信息化作业平台。

2.2 产品研发信息化的作用

产品研发信息化是技术创新的工具,可以帮助企业拥有更高的研发协同能力,整合并高效应用现有资源,缩短新产品上市时间、提高产品技术附加值、降低研发成本、提高产品质量,全面推动产品研发协同创新。

在制造业信息化领域,在整个产品生命周期中,在产品研发过程中可以预先发现和排除60%的错误,大幅度降低成本。

产品研发中设计仿真、试验测试和综合保障为制造提供专业技术服务,处于制造业产业链的最上游,它们决定了产品的技术规格与重大指标,也在一定程度上决定了产品的建造成本。

 
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