振兴及提升装备制造业的主要途径：
１、高新技术与先 进制造技术相互 融合（发展高技 术含量装备制造 业）； ２、广泛采用信息 化技术。 波音777是采用数字化设计 波音777是采用数字化设计
与制造的典范: 缩短研发 与制造的典范: 缩短研发 周期40%;减少返工量50% 周期40%;减少返工量50% 超超临界 超超临界 燃汽轮机 燃汽轮机
提 提
纲 纲
前 言 一、装备制造业面临的挑战 二、信息化是提升装备制造业的重 要途径 三、数字化设计 四、数字化制造 五、结束语
四、数字化制造 四、数字化制造
基于知识的数字 化加工制造技术 基于模拟仿真的 数字化成形制造 技术 智能化控制技术
1-基于知识的数字化加工制造技术 1-基于知识的数字化加工制造技术
Multi-scale modeling and simulation (property & microstructure prediction) will be the core technology of Digital Manufacturing
From: Imperial College of Engineering
大马力低速柴油机制造技术 大马力低速柴油机制造技术 大马力曲轴制造技术 大马力曲轴制造技术
掌握核心技术、提高竞争能力 掌握核心技术、提高竞争能力
提高竞争能力 迎接经济全球化 挑战的关键是： 以自主创新为 动力、发展高技 术含量的装备制 造业。
Innovation manufacturing High tech Mfg.
差距之二：核心制造技术基础薄弱-1 差距之二：核心制造技术基础薄弱-1
设计技术、可靠性技术 、制造技术、基础材料 、基础零部件和电子元 器件、仪器仪表及标准 体系等发展滞后，制约 了制造业的发展。 “装备国产化项目中， 大型关键铸锻件，依靠 进口供货，国产件能力 、质量难以满足要求， 已成为重大装备制造业 发展的瓶颈，受制于人 。”—曾培炎副总理批 示
通畅实时的 通畅实时的 生产数据 生产数据 经营决策准确化 经营决策准确化
数数 字字 化化 制制 造造
企业结构扁平化 企业结构扁平化 高度共享的 高度共享的 运营信息 运营信息
运营系统柔性 运营系统柔性 的大幅度提高 的大幅度提高 企业运行效率 企业运行效率 的大幅度提高 的大幅度提高
制造周期短缩化 制造周期短缩化
长江三峡水轮机制造技术 长江三峡水轮机制造技术 水轮机叶轮 水轮机叶轮 （叶片及下环） （叶片及下环）
差距之二：核心制造技术基础薄弱-2 差距之二：核心制造技术基础薄弱-2
航空发动机第三代 航空发动机第三代 单晶叶片制造技术 单晶叶片制造技术
民用燃汽轮机定向凝固叶片 民用燃汽轮机定向凝固叶片
差距之二：核心制造技术基础薄弱-3 差距之二：核心制造技术基础薄弱-3
产品/零件一次成功 产品/零件一次成功
完全集成与优化的设计 完全集成与优化的设计 与工艺研究开发系统 与工艺研究开发系统 广泛采用模拟仿真技术 广泛采用模拟仿真技术 ，产品及零部件做到 ，产品及零部件做到 一次研发成功 一次研发成功
三、数字化设计 三、数字化设计
From: Hunan University
1-高新技术与先进制造技术相互融合 1-高新技术与先进制造技术相互融合
燃汽轮机叶片升级换代 (高温合金单晶体叶片) 激光直接成形技术
2-用信息新技术提升装备制造业 2-用信息新技术提升装备制造业
Boeing 777 and Ford Vipor both made extensive use of modeling and simulation technology to create state of the art products faster, better and more affordable
前言 前言
中长期科学和技术发展规划 中长期科学和技术发展规划 国家中长期科学和技术发展规划纲要 （2006━2020年）明确提出： “从现在起到2020年，我国科学和技术发 展要以提升国家竞争力为核心，实现八项 重要目标”。 第一项是：“掌握一批事关国家竞争力的装 备制造业和信息产业核心技术，使制造业 和信息产业技术水平进入世界先进行列”。 最近国务院又发布了“关于振兴装备制造 业的若干意见”，提出十六项重要工程。
前言 前言
提 提
纲 纲
前 言 一、装备制造业面临的挑战 二、信息化是提升装备制造业的重 要途径 三、数字化设计 四、数字化制造 五、结束语
一、装备制造业面临 一、装备制造业面临 经济全球化挑战 经济全球化挑战
核心及 核心及 关键技术 关键技术
引自Global Manufacturing & UTC
数字化、智能化设计制造 数字化、智能化设计制造
《国家中长期科技发展规划》战略研究
数字化、智能化设计制 造是将信息技术、智能 化技术、自动化技术与 先进制造技术相结合， 形成的系统集成技术与 装备。 解决制造业企业技术开 发和技术创新能力薄弱 等问题，从而实现产品 设计、生产、试验、管 理和维护过程的数字化 和智能化。
广泛采用模拟仿真技术，更好、更快、更可靠地制造出创新产品

数字化设计与制造 数字化设计与制造 是装备制造业信息化的重点 是装备制造业信息化的重点
国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)
第(27)优先主题： 数字化和智能化设计制造重点研究数 字化设计制造集成技术，建立若干行业的 产品数字化和智能化设计制造平台。开发 面向产品全生命周期的、网络环境下的数 字化、智能化创新设计方法及技术，计算 机辅助工程分析与工艺设计技术，设计、 制造和管理的集成技术。
2-基于模拟仿真的数字化成形制造技术 2-基于模拟仿真的数字化成形制造技术
阀体铸件充型凝固模拟及缺陷预测 阀体铸件充型凝固模拟及缺陷预测
基于模拟仿真的数字化成形制造技术 基于模拟仿真的数字化成形制造技术
三峡叶片及马钢连轧机机架铸钢件 三峡叶片及马钢连轧机机架铸钢件
数字化设计与制造集成 数字化设计与制造集成
完全集成与优化的 完全集成与优化的 数字化设计/工艺系统 数字化设计/工艺系统
美国汽车工业希望汽车的研发周期缩短为15-25个 美国汽车工业希望汽车的研发周期缩短为15-25个 月，而九十年代汽车的研发周期为5年。 月，而九十年代汽车的研发周期为5年。
网络化、协同化、开放式 网络化、协同化、开放式 产品创新设计技术与平台 产品创新设计技术与平台
制造厂生产线 制造厂生产线
半固态成形制造单元 半固态成形制造单元
四、结束语 四、结束语
我国装备制造业的突出矛盾是自主创新能 力不强，核心制造技术薄弱。 要以重大工程为依托，掌握核心制造技术 ，增强自主创新能力，提高装备制造业核 心竞争能力。 振兴及提升装备制造业的主要途径：一是 用高新技术与先进制造技术相互融合，发 展高技术含量装备制造业；二是广泛采用 信息化技术。 数字化设计与制造是装备制造业信息化的 重点。
基于智能化控制的 生产过程将有效并 合理的利用先进工 艺及资源，因而 100%的确保产品质 量及性能。 整个生产过程实施 测量及在线自动控 制，100%保证质量 及产品可靠性。
制造单元(传感器及执行元件 制造单元(传感器及执行元件
数字化制造与智能化控制 数字化制造与智能化控制
整个生产过程实施测量及在线自动控制， 整个生产过程实施测量及在线自动控制， 100%保证质量及产品可靠性。 100%保证质量及产品可靠性。
提 提
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前 言 一、装备制造业面临的挑战 二、信息化是提升装备制造业的重 要途径 三、数字化设计 四、数字化制造 五、结束语
三、数字化设计 三、数字化设计
网络化、协同化、开放式产品创新设计平台
有丰富的知识库(KBE)支 持的智能化设计/工艺制 造开发系统。 在功能、质量、可靠性 与成本方面能提供最优 产品。 广泛采用模拟仿真技术 ，产品及零部件做到一 次研发成功。
数字化成形制造技术发展趋势 数字化成形制造技术发展趋势
多尺度、多学科、高精度、高效率建模与仿真
从原子到发动机
单晶体燃气轮机叶片定向凝固 单晶体燃气轮机叶片定向凝固 数字化铸造 数字化铸造
v=4.5mm/min v=4.5mm/min
v=7.0mm/min v=7.0mm/min
3-数字化制造与控制 3-数字化制造与控制
Time（交货期），Quality（质量） Cost（成本），Service（服务） 数字化制造给企业带来的效益 数字化制造给企业带来的效益
提高企业核心竞争力
数字化加工制造 数字化加工制造
1、数字化加工设备（机械 加工工厂） 2、数字化生产管理 （Cyber Production Center） 3、数字化测量（装配工 厂） 4、数字化物流管理系统 （MRP、自动仓储系统） 5、数字化钣金加工 6、数字化设计（CAD， CAM） 7、数字化产品数据管理 （PDM ）
数字化设计制造 数字化设计制造 与振兴装备制造业 与振兴装备制造业
中国工程院院士、清华大学教授 柳百成
liubc@
提 提
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前 言 一、装备制造业面临的挑战 二、信息化是提升装备制造业的重 要途径 三、数字化设计 四、数字化制造 五、结束语
装备制造业的作用与地位 装备制造业的作用与地位 装备制造业是国民经济的物质基础、国家安 全的主要保障、国家竞争力的重要体现。
数字化设计制造 数字化设计制造 与振兴装备制造业 与振兴装备制造业
谢谢! 谢谢!
柳百成: liubc@
网络化、数字化全生命周期设计 网络化、数字化全生命周期设计 （life cycle design） （life cycle design）
主要功能：
3P分析 – Productivity 生产率分析 – Producibility 可制造性 – Predictability 可预测性 (组织、性能与寿命) 3E分析 – Energy 能源分析 – Environment 环境分析 – Economy 经济分析