對數(shù)字化制造技術(shù)應(yīng)用價值的討論，我認(rèn)為是非常重要的。這不僅僅是對提高效率、減低成本之類的常規(guī)評估，還必須看到數(shù)字化制造技術(shù)有兩點革命性的突破：

其一是填平了人的思維與工程表達之間鴻溝。用二維平面工程視圖來描述產(chǎn)品的方法大約沿用了200多年。但是，人的思維是多維的，工程師們在創(chuàng)意新產(chǎn)品時，首先涌現(xiàn)的是多維的實體形象而不是一個個的平面視圖。為了向制造它的人傳遞產(chǎn)品的信息，必須將這個活生生的實體變成為復(fù)雜的、但為工程界所共識的平面圖形。這當(dāng)中的浪費不僅僅是投影圖的繪制，還包括了從實體形象向抽象的視圖表達方式的轉(zhuǎn)換的思維，在轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的表達不清和錯誤。制造工程師在接到這種平面圖形以后，又要用想象恢復(fù)它的立體形狀，以編制工藝過程。這又是一番思維、腦力和時間的浪費。并且對平面圖形的理解程度往往是能否設(shè)計出好的制造過程的關(guān)鍵，對圖紙理解的錯誤又經(jīng)常出現(xiàn)。工人拿到這種用平面圖形描述的作業(yè)指導(dǎo)書以后，同樣必須將它理解為三維的實體，浪費和錯誤更容易發(fā)生。2D產(chǎn)品定義的數(shù)據(jù)鏈存在著人力物力的巨大的浪費。制造業(yè)為這種平面圖形的轉(zhuǎn)換付出了巨大的代價。3D產(chǎn)品定義和直接使用3D數(shù)據(jù)傳遞，消除了人的思維的變換和由此造成的一切不清晰和失誤，壓低了幾乎所有作業(yè)人員的學(xué)習(xí)曲線。數(shù)字化制造成為精益制造近期革命性的進展。

第二是數(shù)字化制造對支撐創(chuàng)新和創(chuàng)造有重要作用。數(shù)字制造又一個最大的優(yōu)勢是，在計算機的虛擬世界中將產(chǎn)品和工藝設(shè)計中可能發(fā)生的錯誤和決策失誤提前揭露和消滅。在實地制造之前驗證是否實現(xiàn)了客戶的需求和設(shè)計的意圖。比起在現(xiàn)實的物質(zhì)世界中驗證效果，會大大地節(jié)省時間、資源和金錢。對加快創(chuàng)新產(chǎn)品的研制速度、推向市場的時間起著關(guān)鍵的作用。例如，歐洲的機床工業(yè)，目前向定制化機床發(fā)展，按照客戶的要求將若干功能組合到一起，實現(xiàn)某種特定零件的全部加工。過去類似機床的設(shè)計制造，一直到裝配出來的試切才能驗證設(shè)計的成功，花費時間長，研制成本高。而利用數(shù)字制造，在虛擬環(huán)境先設(shè)計、運動模擬，工藝仿真、在虛擬環(huán)境中裝配出機床，虛擬運行來驗證是否能夠達到客戶的需求，還演示給客戶看，既節(jié)省了資源和時間，又抓住了客戶。這是數(shù)字化支持創(chuàng)新的典型案例之一。加速客戶化產(chǎn)品的研制的周期是數(shù)字化制造的主要領(lǐng)域。同樣在航空航天等復(fù)雜產(chǎn)品制造中，將模型置于虛擬環(huán)境中模擬，預(yù)先確認(rèn)設(shè)計和工藝，將大大減少因反復(fù)帶來的一切弊病，可以降低創(chuàng)新產(chǎn)品的風(fēng)險和加快創(chuàng)新產(chǎn)品投放市場的步伐。所以，數(shù)字化制造對于客戶化定制行業(yè)、敏捷制造會有更大的潛力。

數(shù)字化制造技術(shù)未來的發(fā)展前景

談及關(guān)于數(shù)字化制造技術(shù)未來的發(fā)展前景，我認(rèn)為需要給出一個比較具體的“藍圖”來。從數(shù)字制造的觀點，描述未來前景用“藍圖”的比喻已經(jīng)過時，但是在這里提出一個數(shù)字化制造的未來“模型”就太嚴(yán)肅也確實不容易建立。這里我借鑒美國人現(xiàn)在做的事和他們正在執(zhí)行的一個計劃來表達數(shù)字化制造的未來，可能有助于大家討論。這里只談兩件事：

☆數(shù)字線digitalthread

洛克希德？馬丁公司在美國新一代戰(zhàn)機F35制造中，成功的利用3DCAD數(shù)據(jù)直接輸給計算機數(shù)控(CNC)機床進行零件加工，或輸給復(fù)合材料編程系統(tǒng)(CPS)進行碳纖維布置的設(shè)計，最后成品都可以追溯到原始的計算機模型。從此，從設(shè)計開始到加工乃至最終裝配，形成了不間斷的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的鏈路。洛克希德？馬丁打造了術(shù)語“數(shù)字線(digitalthread)”來描述這種新的非常簡捷的工作方式。數(shù)據(jù)線的概念被認(rèn)為是當(dāng)今航空和軍工(A&D)制造領(lǐng)域最重要的進步而得到迅速的普及。

為了建立數(shù)字線，需要形成一種以3D模型定義為基礎(chǔ)，為整個企業(yè)所共享的、全面集成和協(xié)同制造的環(huán)境。在企業(yè)或供應(yīng)鏈中，無論在何處的數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和數(shù)據(jù)消費者，在制造過程的任何點上，都將連接到一個共同的數(shù)字的數(shù)據(jù)源上。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將從設(shè)計階段開始，延伸到制造、繼而到最后裝配。這種環(huán)境就是下面的基于模型的企業(yè)MBE。

☆基于模型的企業(yè)MBE

美國“下一代制造技術(shù)計劃TheNextGenerationManufacturingTechnologiesInitiative(NGMTI)”是美國軍方和重要制造企業(yè)合作的發(fā)展制造技術(shù)的計劃，旨在加速制造技術(shù)突破性發(fā)展，以加強國防工業(yè)的基礎(chǔ)和改善美國制造企業(yè)在全球經(jīng)濟競爭中的地位。計劃于2005年提出，將于2016年部分完成。NGMTI計劃定義美國的下一代制造技術(shù)有6個目標(biāo)，其中第一個就是“基于模型的企業(yè)”。

NGMTI提出的“基于模型的制造企業(yè)Model-BasedEnterprise，MBE”是一種制造實體，它采用建模與仿真技術(shù)對其設(shè)計、制造、產(chǎn)品支持的全部技術(shù)的和業(yè)務(wù)的流程進行徹底的改進、無縫的集成以及戰(zhàn)略的管理；利用產(chǎn)品和過程模型來定義、執(zhí)行、控制和管理企業(yè)的全部過程；并采用科學(xué)的模擬與分析工具，在產(chǎn)品生命周期的每一步做出最佳決策，從根本上減少產(chǎn)品創(chuàng)新、開發(fā)、制造和支持的時間和成本。術(shù)語“基于模型的企業(yè)”已成為這種先進制造方法的具體體現(xiàn)。它的進展代表了數(shù)字化制造的未來。