本文与大家分享中国工程院院士、清华大学材料与机械工程学院教授刘百成的一次演讲。他指出：《中国制造2025》是我国建设制造强国的纲领性文件。

以下是演讲内容：

女士们，老师们，今天我将重点介绍智能制造的基础环节——智能制造过程。它将专注于基于网络的数字设计和制造。

首先，简要介绍了智能制造工程的背景。

其次，数字化设计制造是智能制造的关键技术。

第三，介绍国外的发展。

第四，谈谈中国数字化设计与制造的研究进展。

智能制造倡议

众所周知，早在2004年，我们国家在制定国家中长期科技发展规划的时候，中国工程院进行的战略研究就已经提出将数字化设计和智能设计制造纳入国家中长期科技发展规划。2007年，中国工程院启动了装备制造业自主创新战略研究，也将其列为关键共性技术。2013年，中国工程院正式启动制造强国战略研究，提出数字化、网络化、智能化设计制造。

在此基础上，2015年，中国工程院开展了网络化设计制造服务一体化战略研究。2015年，国务院正式颁布《中国制造2025》，提出智能制造为主攻方向。

055-79000是把我国建设成为制造强国的纲领性文件。借鉴美国和德国的长处，结合中国的特点，文件重点提出了创新系统工程、智能制造工程、绿色制造工程、强工业基础工程和高端装备工程五大工程。其中智能制造工程是主要方向。在此基础上，我们的制造业将由大变强。今天，我们关注智能制造工程。

数字化设计与制造是智能制造的关键技术。

智能制造是先进制造技术的发展趋势，《中国制造2025》将以智能制造为突破口。如图所示，智能制造过程是智能制造的重要组成部分。我个人的理解包括四个方面：智能产品、智能装备、智能制造、智能生产模式。今天，我将重点介绍智能制造过程，而数字化设计和制造是智能制造的基础和关键技术基础。

这里有一些例子。波音777一直被公认为数字化设计的典范。它缩短了研发周期。d周期降低40%，使得创新产品更好、更快、更符合要求。然后从777到787，波音787是世界上最先进的技术产品。众所周知，波音787的一个主要特点就是使用了超过50%的复合材料。不过，波音787还有第二个特点，就是大量采用数字化设计和制造，比波音777更进了一步。

它可以被称为四个D 即数字化设计、数字化制造、数字化研发；d和数字生命周期。R & amp波音787的d将数字化设计和制造发展到了一个新的高度。

国外发展状况

这里有很多德国专家，在德国我不敢教别人怎么教别人怎么做事。我去年去美国访问，一直在跟踪美国的智能制造。因此，重点关注美国的情况。

美国很久以前就提出了产品设计和制造一体化，他们提出了一个口号：成功的产品开发。以前我们有个药叫606，做了606次实验才成功。现在有了信息化和数字化，就有可能一次性研发成功。第一次研发成功的关键。d是将产品制造考虑在内

我们国家刚刚成立了航空发动机集团公司，新华社做了专题报道，提出要用几十年的时间研制一种新的航空发动机。怎么才能加速？可以数字化，可以网络化，最后可以智能化。航空发动机有两个关键部件，一个是航空发动机的高温合金工作叶片，采用工艺模拟、微观组织和性能预测，大大缩短研发周期。对第二航空发动机高温合金涡轮盘进行了从工艺模拟、微观组织模拟到性能模拟的全过程建模与模拟。

不仅是美国，英国的劳斯莱斯公司也是欧洲的航空发动机公司。他们早就提出：全过程建模与仿真技术。罗罗-罗公司，帝国理工和剑桥大学是整体联合，前期工作主要由高校进行。通过全过程仿真和产学研合作，大大缩短了涡轮盘等关键部件的研发周期。

这里简要介绍美国的最新进展。2011年6月，美国宣布启动先进制造业伙伴计划。2013年，国家制造业创新网络(NNMI)启动。它由许多制造创新研究所组成。第一批计划建设15所，总体计划建设45所。9月12日，美国政府为国家制造业创新网络采用了一个更清晰、更明确、更易懂的名字，叫做美国制造业(制造-美国)。

到2016年，美国已经成功建成9个制造业创新研究院。美国特别重视智能制造，其中有三项与智能制造直接相关。今年9月，美国刚刚宣布正在建立第10个工业机器人创新研究所。美国制造业创新研究所有四个特点：一是非营利性，服务大中小企业；二是从事赛前共性技术的研发；第三，成果可以共享；四是形成了产学研协同创新联盟。

以今年6月刚刚在洛杉矶成立的第九创新研究院为例。这是一个由200多家企业、大学和研究机构组成的创新联盟。其总部在洛杉矶，设立了5个分中心，覆盖美国30多个州。这个创新的研究所专注于先进的传感器、数字控制、数据处理和通用技术平台。目的是从根本上降低研发成本。d成本和提高美国先进制造业的效率。

我再举个例子，美国成立的第三个数字化制造与设计创新研究院。这个研究所的研究任务是把从设计-样机开发-生产过程-测试过程到销售的全过程联系起来，每个阶段所有的数据都能顺畅运行。它使产品在最好的时间和地点做得更好更快，而且还很便宜，更有竞争力。这个研究所虽然叫数字制造与设计创新研究所，但是有一个宣传资料。这份宣传材料声称，如果真的实现了全过程、全面的数字化数据交换和处理，人们会称之为智能制造。

下面是几个应用示例。美国在2005年研究了波音767，做了77次风实验。现在研究787只需要11次实验。第二个例子，美国通用电气公司的万个处理器组成的高性能计算机(HPC)对发动机的喷嘴设计进行模拟优化，大大提高了发动机的效率，降低了成本，降低了油耗等。这是美国数字设计和制造研究的最新进展。还可以补充一点，通用电气公司在数字化设计制造的基础上，直接采用增材制造生产高温合金喷管。它采用直接金属激光熔化技术，其使用寿命提高了五倍。因为它的批量不是很大，通用电气公司已经直接用于生产，而不仅仅是样机研发。

中国数字化设计与制造的研究进展

早在2000年，长江三峡的涡轮叶片就完全靠进口。中国重耳集团采用国家自主研发的软件，叶片一次性试制成功。新华社做了专题报道，说是打破了这种刀片被国外垄断的制造技术。2002年，马钢；钢铁公司从德国引进了一整套连轧设备。由于资金有限，一些设备必须由中国自己制造。他们与清华大学合作，对218吨轧机机架铸钢件工艺采用了数字模拟和优化技术，并研发成功。同时，10个月内成功生产了18个车架铸钢件，为企业节约成本1亿多元。

众所周知，航空发动机关键零部件的制造是关键的核心技术。我们与北京航空材料研究院和曙光航空发动机集团共同开展了航空发动机单晶叶片的模拟研究。采用新技术后，质量可以提高。我们还在航空发动机高温合金涡轮盘的建模和仿真研究方面进行合作。

我国应该大力发展清洁核电。核电站需要的关键零件之一——发电机组低压转子锻件，重达200多吨，大约需要500-600吨钢锭。这样的超大型锻件和铸锭必须一次性试制成功。通过使用模拟技术，我们可以在虚拟现实的计算机屏幕上消除铸锭偏析等缺陷。上海交通大学模拟了超大型锻件及热处理过程。这些研究为企业提高钢锭和锻件质量提供了重要的技术支持。

数控机床是一种重要的基础设备，可以模拟加工过程，预测加工的尺寸精度，尤其是加工后的表面残余应力。这种残余应力决定了零件的最终性能和使用寿命。因此，当前的设计和制造不仅要制造零件，还要预测零件的组织、性能和寿命。

2013年，为迎接智能制造，中国工程院启动了网络化数字化设计制造服务一体化战略咨询项目。中国在航空和汽车领域取得了初步成果。航空工业的飞机研制，从设计到首飞，比传统周期缩短了一半。汽车工业网络化和数字化平台的研发也取得了进展。数字引擎中国一汽集团实现了从数字化设计、数字化加工生产、数字化检测到销售的全过程数字化。东风汽车集团也提出了数字化研发；商用车全流程d平台，从商品规划、设计、实验、生产到全流程建模仿真。

最后，我来做个总结性发言：

一、实施《中国制造2025》，智能制造是主攻方向。

第二，数字化设计和制造是智能制造过程中的关键共性技术。

第三，基于科学或知识的建模和仿真是数字化设计和制造的基础。

第四，美国等工业发达国家非常重视智能制造的发展。美国建立的智能制造国家创新研究院，要为大中小企业提供共性的技术服务和平台。

第五，中国在基于网络的数字化设计制造领域已经具备了良好的技术基础。

第六，要充分认识到全面实施智能制造仍然任重道远。

去年，我曾经听过德国西门子公司总裁的报告。他用了一句话，我们走在工业4.0的路上。谢谢大家！

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