這些采集的數(shù)據(jù)通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳遞到云平臺，云平臺的服務(wù)器與軟件做大量的實時分析，即《三體智能革命》中總結(jié)的16個字：狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行。實時分析分為兩部分：簡單分析在邊緣層進行，復(fù)雜的分析在服務(wù)器層進行。分析后上傳到頂層做人腦和機器結(jié)合的決策，此時人工智能和智能制造體系就起關(guān)鍵作用。決策結(jié)果通過精準執(zhí)行反饋到一線，指導(dǎo)整個產(chǎn)品研發(fā)過程。

      這個過程最重要的是集成電路（IC）和軟件。近幾年，諸多專家講到“云、大、移、物、智”，有了集成電路（IC）和工業(yè)軟件，能迅速搭建“云、大、移、物、智”體系。集成電路（IC）與工業(yè)軟件是中國制造業(yè)的基礎(chǔ)。在集成電路（IC）與工業(yè)軟件上進行自主研發(fā)創(chuàng)新，才是中國智能制造發(fā)展的未來。

復(fù)雜產(chǎn)品的七層解耦

根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜度，我將工業(yè)制造產(chǎn)品進行七層解耦。如圖二所示，以飛機制造為例，第七級“全機”為最復(fù)雜的產(chǎn)品，有上百萬零部件。第一級為材料，制造產(chǎn)品需要材料，材料是制造產(chǎn)品的基礎(chǔ)；第二級為元器件/零件，機械結(jié)構(gòu)加工成零件/元器件，包括電阻、電容、集成電路、二極管與三極管，均是用材料加工出來的；材料加工成元器件后組裝成組件，這是第三級；組件組合成第四級--部件；升級為第五級子系統(tǒng)到第六級系統(tǒng)直至第七級整個產(chǎn)品。

產(chǎn)品的復(fù)雜性可以分為兩類：一類是可分解的復(fù)雜（Complicated），一類是不可分解的復(fù)雜（Complex）。舉例，如航空航天，航天就是典型的可分解的復(fù)雜，比如火箭發(fā)射，在發(fā)射過程中會逐級分離，最后返回地面只是一小部分，在研制過程中每個捆綁火箭可以單獨做測試，這就是可分解的復(fù)雜；航空是不可分解的復(fù)雜，比如大家乘坐的飛機，起飛、飛行和落地都要保證一個完整的形態(tài)，飛行過程中唯一減少的是燃油，這就是不可分解的復(fù)雜。所以，不可分解的復(fù)雜才是真正的復(fù)雜！

工業(yè)軟件：多專業(yè)的交叉融合

下圖是一個產(chǎn)品樹，它最重要的是樹根--機械結(jié)構(gòu)。任何行業(yè)，機械結(jié)構(gòu)做不好，例如機械產(chǎn)品制造、設(shè)計仿真、工藝仿真做不好，其他便更不可能做好。一切都基于機械結(jié)構(gòu)，不管光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、熱流體學(xué)，都依賴于機械結(jié)構(gòu)做好的前提，如CAD、CAE、CAP這些軟件做好了，才有可能把其他做好。不管強電和弱電，它仍然依賴的是機械結(jié)構(gòu)的材料特性分析，這里強調(diào)的是多專業(yè)，把圖一產(chǎn)品的全流程、圖二產(chǎn)品復(fù)雜度與圖三產(chǎn)品的多專業(yè)綜合起來，就全面詮釋了工業(yè)體系的復(fù)雜度。

如上所述，工業(yè)軟件的三大類，機械設(shè)計CAD/CAE，光學(xué)設(shè)計CAD/CAE和電學(xué)EDA，討論最多的是EDA軟件，這三個軟件都是美國的，現(xiàn)在中國技術(shù)瓶頸最多的就是EDA。為什么美國在這三大軟件領(lǐng)域獨占鰲頭呢？因為美國在弱電方面世界第一，控制系統(tǒng)、集成電路的設(shè)計、生產(chǎn)、工藝和制造，在世界上遙遙領(lǐng)先。日本、歐洲、加拿大、澳大利亞，包括中國都沒有高水平的EDA軟件。因為美國有工業(yè)知識，到現(xiàn)在為止，集成電路核心的設(shè)計、工藝、制造全掌握在美國手里。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺
 

這些年我參觀了幾千家企業(yè)，有央企、國企、民企，遇到一些共性的問題。傳統(tǒng)二維工藝設(shè)計方法不能夠直接利用三維模型進行工藝設(shè)計，很多企業(yè)還在使用傳統(tǒng)的藍圖工藝卡片，三維設(shè)計只是單個軟件在單個環(huán)節(jié)運用，而不是數(shù)字化的設(shè)計、制造、仿真。因為只有三維數(shù)字化設(shè)計才能做三維模型的數(shù)字仿真，做三維模型必須要具備材料數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和三維幾何數(shù)據(jù)。為什么要工藝數(shù)據(jù)？如果設(shè)計一個機加件，淬火工藝完成后表面強度是不一樣的，所以仿真分析一定要結(jié)合物理實踐，既要有三維的幾何模型，還要有材料數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)，以確保計算出來的靜力、動力、強度等數(shù)據(jù)誤差很小。如何考核一個企業(yè)的數(shù)字化水平？機械加工企業(yè)的制造依據(jù)是三維模型，而不是二維圖紙。以此為考核標準，中國99.9%的制造業(yè)企業(yè)仍然不是數(shù)字化，這就是為什么我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型上甘嶺。

三維設(shè)計就是基于模型的MBD設(shè)計，能夠用于產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計，繼而用于試制試驗。數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計、仿真在中國只有一小部分企業(yè)做得很好。產(chǎn)品設(shè)計仿真、機械、光學(xué)、電子、震動等設(shè)計都涉及到力學(xué)問題，工藝設(shè)計也是如此，生產(chǎn)制造和工藝過程，例如鍛造、鑄造、車銑刨磨、焊接，表面處理等常規(guī)的加工，都涉及到力學(xué)問題，只有裝配，沒有力學(xué)，裝配就只是個幾何問題。所以工藝仿真也是非常復(fù)雜的體系，法國的ESI公司在這方面做得非常出色，全世界的飛機、造船、汽車等行業(yè)的工藝仿真幾乎全是ESI做的。

現(xiàn)在中國做通用軟件肯定趕不上世界水平，我們應(yīng)該結(jié)合一個行業(yè)做專用的軟件。為什么這么說？比如達索公司，我非常熟悉，也用了他們的軟件好幾十年，達索的CATIA V5版本有將近300個軟件模塊，造汽車的時候會發(fā)現(xiàn)有200多個是用不到的，航空工業(yè)可能會用到200個，簡單產(chǎn)品的制造企業(yè)可能十幾個模塊就夠用了。通用軟件體系龐大無比，體量巨大，如果中國的公司在這個時候想追趕達索和西門子，我個人認為幾乎是不可能的。中國的軟件開發(fā)應(yīng)該向?qū)Ｓ梅较虬l(fā)展，抓住國內(nèi)影響巨大的、規(guī)模大的產(chǎn)業(yè)，從產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品仿真、工藝設(shè)計、工藝仿真到試制、加工、試驗全做通了，就是一個巨大的突破，也將會有巨大的市場。

設(shè)計復(fù)雜產(chǎn)品時，尤其是一個由很多組件、部件組裝的大系統(tǒng)，90%要用到傳統(tǒng)技術(shù)、成熟技術(shù)。新技術(shù)越少，產(chǎn)品越容易成功，安全性、可靠性越高。這時數(shù)字化就發(fā)揮了作用，在新產(chǎn)品研制階段，如汽車、飛機、導(dǎo)彈等，90%傳統(tǒng)技術(shù)的數(shù)字化模型是完整的，10%新技術(shù)用數(shù)字化建模的方式做產(chǎn)品的方案仿真，這10%的變量可以用虛擬方案設(shè)計來考量產(chǎn)品的可靠性。

全世界的產(chǎn)品制造90%以上是沿用過去成熟的技術(shù)，原創(chuàng)產(chǎn)品極少，但產(chǎn)品改進、型號改進的需求巨大。如冰箱壓縮機，冰箱型號有成千上萬種，但原理相同，如果有成千上萬個冰箱模型，仿真只做未來關(guān)注的發(fā)展方向，借鑒便利條件，那整個冰箱便可以仿真了。所以工業(yè)體系就是標準化、模塊化、系列化發(fā)展。傳統(tǒng)研發(fā)流程是基礎(chǔ)，有了傳統(tǒng)研發(fā)的工業(yè)知識，開發(fā)出工業(yè)軟件，建立數(shù)字化工業(yè)流程體系，在積累大量工藝模型的基礎(chǔ)上做產(chǎn)品創(chuàng)新，就會非常簡單。所以，工藝仿真市場巨大！

基于藍圖的工業(yè)制造是第一次工業(yè)革命的結(jié)果，在設(shè)計流程不變的基礎(chǔ)上，利用工業(yè)軟件進行產(chǎn)品設(shè)計，即節(jié)省時間，又能保存完整的原始數(shù)據(jù)，將不可仿真的二維設(shè)計變成可仿真的三維數(shù)字模型，這在工業(yè)設(shè)計上又是一個質(zhì)的飛躍。過去，把計算機軟件用在已有的工業(yè)流程中，利用單個軟件的應(yīng)用已達到提高生產(chǎn)效率的目的，但這并沒能形成一個體系，只能算簡單意義的信息化改革。從材料到產(chǎn)品全架構(gòu)的數(shù)字化模型，層層架構(gòu)實現(xiàn)數(shù)字化仿真，多專業(yè)實現(xiàn)建模仿真，最終裝配成一個仿真的產(chǎn)品。在虛擬空間中完成產(chǎn)品的設(shè)計及生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)問題后進行模型的修改，通過網(wǎng)絡(luò)快速迭代產(chǎn)品設(shè)計信息，實現(xiàn)工藝設(shè)計與試制試驗并行進行，這才是真正的工業(yè)革命！

用計算分析和數(shù)字化仿真，來指導(dǎo)、簡化、減少甚至取消物理試驗，這才是工業(yè)軟件的真正意義。物理試驗生成數(shù)據(jù)，與理論數(shù)據(jù)重新進行對比分析，如此反復(fù)迭代，減少甚至取消物理試驗的次數(shù)，大大降低產(chǎn)品研發(fā)成本。以飛機為例，每次風(fēng)洞試驗都需要耗費大量費用，利用數(shù)字化仿真，做了大量的CAE試驗后，波音787減少了60%的風(fēng)洞試驗，這無疑節(jié)省了巨大的研發(fā)成本，并且提高了質(zhì)量與速度。

以上這個階段我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺，也是產(chǎn)品全生命周期承上啟下的關(guān)鍵部分。這部分最難的是工藝設(shè)計，如何把三維產(chǎn)品的設(shè)計和仿真模型工業(yè)可用，而不是手工可用。有國外的一份數(shù)據(jù)表明，基于三維工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計所消耗的資金與時間成本是20%-30%，加工生產(chǎn)所消耗的資金與時間成本也是20%-30%，工藝設(shè)計則需要消耗的資金與時間成本是40%-60%，所以說，工藝設(shè)計的轉(zhuǎn)型給企業(yè)帶來的效益是巨大的。但中國大部分企業(yè)拘泥于傳統(tǒng)的思想，沒有跨越這一重要轉(zhuǎn)型的鴻溝。