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企業(yè)要想進(jìn)行智能制造轉(zhuǎn)型，首先必須要從產(chǎn)品創(chuàng)新根源上做起，將串行研發(fā)流程轉(zhuǎn)變?yōu)楦鶕?jù)用戶需求持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)智慧研發(fā)流程，感知用戶需求并靈活做出調(diào)整，同時(shí)融入智能制造相關(guān)新興使能技術(shù)，形成從用戶到用戶的產(chǎn)品研發(fā)循環(huán)。即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求分析階段就開始進(jìn)行市場與用戶相關(guān)數(shù)據(jù)分析，這其中包含用戶直接參與基于自身喜好的產(chǎn)品定制過程，以及產(chǎn)品在使用過程中反饋相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)來指導(dǎo)改善原設(shè)計(jì)方案的過程，形成一個(gè)往復(fù)循環(huán)持續(xù)優(yōu)化的智慧研發(fā)過程。

           智慧研發(fā)的提出以系統(tǒng)工程和精益研發(fā)為理論背景，以智能科技在近幾年的發(fā)展為技術(shù)背景，伴隨工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧軍工、智慧院所的相繼提出，智慧研發(fā)概念也隨即產(chǎn)生。基于安世亞太對系統(tǒng)工程和精益研發(fā)的研究發(fā)展，我們將智慧研發(fā)定義為精益研發(fā)的智慧化發(fā)展，是智能科技和知識工程深度融合的精益研發(fā)體系。

一、智慧研發(fā)的總體特征

           智慧研發(fā)是與智能制造相適應(yīng)的研發(fā)體系，就是以智慧研發(fā)為基礎(chǔ)，以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代智能科技為手段，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)體系的智慧化和所研制產(chǎn)品的智能化。

           基于以上的理解，可以給智慧研發(fā)的總體特征做了如下描述：以知識為基礎(chǔ)、以仿真為驅(qū)動(dòng)、以質(zhì)量為目標(biāo)，持續(xù)創(chuàng)新，不斷開發(fā)新產(chǎn)品、新服務(wù)，基于智能科學(xué)的理論、技術(shù)、方法和信息，采用自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)與工具，利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等手段，整合和優(yōu)化利用各類內(nèi)外部資源，實(shí)現(xiàn)信息流、物資流、資金流、知識流、服務(wù)流的高度集成與融合。

二、智慧研發(fā)的特點(diǎn)

              1.建立統(tǒng)一的多學(xué)科協(xié)同研發(fā)平臺

           首先針對智能產(chǎn)品開發(fā)一般都是跨越多個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和具有多種關(guān)鍵技術(shù)特征的，涉及多學(xué)科跨專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域高度交叉與融合。同時(shí)，用戶的多樣化需求也使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能變得非常復(fù)雜，IT嵌入式軟件技術(shù)也逐漸成為產(chǎn)品的核心部分，需要機(jī)、電、軟等多個(gè)學(xué)科的協(xié)同配合。

           這就需要企業(yè)建立一個(gè)可以融合企業(yè)內(nèi)部所有不同專業(yè)學(xué)科領(lǐng)域研發(fā)系統(tǒng)和工具的頂層架構(gòu)，形成一個(gè)可以全面管理產(chǎn)品生命周期中所有專業(yè)研發(fā)要素的統(tǒng)一的多學(xué)科協(xié)同研發(fā)平臺。

               2.建立數(shù)字化樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新

           在智慧研發(fā)階段中，必須要建立產(chǎn)品的數(shù)字樣機(jī)，用來支持總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝設(shè)計(jì)等協(xié)同設(shè)計(jì)工作，支持項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)行并行產(chǎn)品開發(fā)。

           建立數(shù)字樣機(jī)的主要作用包括分析數(shù)字樣機(jī)模型具有正確的公差尺寸，干涉檢查等，同時(shí)還有重量特性分析、運(yùn)動(dòng)分析和人機(jī)功效分析。同時(shí)，數(shù)字樣機(jī)還能夠提供產(chǎn)品裝配分析的數(shù)據(jù)信息，這包括裝配單元信息、裝配層次信息等，以保證對產(chǎn)品的裝配順序、裝配路徑、裝配時(shí)的人機(jī)性、裝配工序和工時(shí)等進(jìn)行仿真。數(shù)字樣機(jī)還可以進(jìn)行工藝性評估，包括加工方法、加工精度、刀路軌跡等，實(shí)現(xiàn)對樣機(jī)的CAM仿真和基于三維數(shù)字樣機(jī)的工藝規(guī)劃。在基于數(shù)字化樣機(jī)的基礎(chǔ)上，企業(yè)還可以建立虛擬樣機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)集成和仿真驗(yàn)證，可以通過仿真減少實(shí)物試驗(yàn)，降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，完成仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。同時(shí)還可以將仿真技術(shù)與試驗(yàn)管理結(jié)合起來，提高仿真結(jié)果的置信度。

               3.采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì) 形成系列化產(chǎn)品開發(fā)能力

           產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)在工廠復(fù)雜數(shù)據(jù)模型和變量輸入的情況下要提升設(shè)計(jì)效率和運(yùn)作水平就顯得尤為重要，模塊化就是為滿足不同需要，以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，通過分解、集合手段，把復(fù)雜系統(tǒng)分解為相互獨(dú)立的具有特定功能的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，再通過標(biāo)準(zhǔn)的接口把各獨(dú)立的模塊聯(lián)結(jié)為一個(gè)完整系統(tǒng)的過程。

               4.融合增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

           區(qū)別于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式設(shè)計(jì)模式，經(jīng)過拓?fù)鋬?yōu)化的產(chǎn)品模型是在給定載荷、工況等約束條件下，滿足性能要求的更優(yōu)拓?fù)淠Ｐ停揖邆漭p量化的特點(diǎn)，是一種新型的設(shè)計(jì)方法。然而，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)只有在不考慮制造工藝約束時(shí)才具有更好的效果。因此，盡管工程師們通過拓?fù)鋬?yōu)化方法設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)獨(dú)特、高性能的產(chǎn)品模型，但往往因?yàn)榭芍圃煨詥栴}而舍棄掉產(chǎn)品在輕量化、高性能上的優(yōu)勢。

               5.應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)計(jì)評審

           虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是銜接虛擬產(chǎn)品和真實(shí)產(chǎn)品實(shí)物之間的橋梁，通過應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在產(chǎn)品的初創(chuàng)階段就能夠?qū)Ξa(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案和產(chǎn)品的相關(guān)屬性信息進(jìn)行直觀的展示和體驗(yàn)，使整個(gè)設(shè)計(jì)評審過程更便捷和有效，同時(shí)能夠更直觀的發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程中存在的問題。另外，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，還能夠進(jìn)行逼真的產(chǎn)品虛擬使用和維修培訓(xùn)，以及為用戶提供沉浸式體驗(yàn)，幫助用戶提前感受企業(yè)智能產(chǎn)品的獨(dú)特魅力。

               6.建立基于云端的廣域協(xié)同研發(fā)

           在智慧研發(fā)中，企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)將會由單向的技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)體系投放市場，等待客戶體驗(yàn)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)主動(dòng)與用戶服務(wù)的終端接觸，進(jìn)行良性互動(dòng)，協(xié)同開發(fā)產(chǎn)品，技術(shù)創(chuàng)新的主體將會轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩簟Ｆ鋭?chuàng)新、意識、需求貫穿生產(chǎn)鏈，影響著設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的決策。

           設(shè)計(jì)師將會成為在消費(fèi)端、使用端、生產(chǎn)端之間的匯集各方資源的組織者，不在這個(gè)生產(chǎn)鏈巨大網(wǎng)絡(luò)下起到推動(dòng)作用，不再獨(dú)立包攬所有的產(chǎn)品創(chuàng)新工作。智慧研發(fā)將會是基于云端與供應(yīng)商、合作伙伴、客戶進(jìn)行協(xié)同研發(fā)，讓所有人都能夠參與到開放式的創(chuàng)新中來。

              7.基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的閉環(huán)產(chǎn)品研發(fā)

           有賴于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，通過對產(chǎn)品上安裝傳感器，就可以基于物聯(lián)網(wǎng)收集的產(chǎn)品運(yùn)行數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品進(jìn)行性能、質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，工程技術(shù)人員將更加了解當(dāng)前產(chǎn)品的軟硬件運(yùn)行狀況。

           同時(shí)，基于大數(shù)據(jù)分析和智能優(yōu)化對搜集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析、編程，也可以明確在以往產(chǎn)品研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，繼而在下一代產(chǎn)品研發(fā)中改進(jìn)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品能夠不斷的動(dòng)態(tài)優(yōu)化來改善用戶的體驗(yàn)，持續(xù)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和功能。

               總體來說，實(shí)現(xiàn)智慧研發(fā)是一個(gè)復(fù)雜而漫長的過程，上述的幾大要素的實(shí)施也是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。企業(yè)除了要建立完善的研發(fā)體系以外，還應(yīng)通過信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中數(shù)據(jù)流的自動(dòng)化，以用戶為中心，通過智慧研發(fā)構(gòu)造出智能互聯(lián)的產(chǎn)品，并形成系列化的產(chǎn)品生態(tài)圈，將用戶的需求、使用等信息與產(chǎn)品研發(fā)緊密地聯(lián)系起來，形成一個(gè)閉環(huán)持續(xù)優(yōu)化的產(chǎn)品研發(fā)及服務(wù)體系。