用数字化制造、系统集成和定制化服务，真正推动我国制造业技术进步——访中国工程院院士、上海交通大学教授阮雪榆

本刊记者/Reporter 梁玉/LIANG Yu

4月的上海已经时常细雨纷飞，上海交通大学（以下简称上海交大）的校园也因春雨的到来而倍加温润翠绿。在上海交大教授、博士生导师陈军的引领下，笔者见到了中国工程院院士、上海交通大学教授阮雪榆。采访前的些许忐忑在与阮院士见面后即烟消云散，近80高龄的阮院士亲切睿智，学者气息甚浓。并且在采访的过程中，他始终把同时接受采访的陈军教授及周雄辉教授两位高徒放在重要的位置，其爱护后辈之心时时可见。

阮雪榆院士是我国冷挤压理论与技术的开拓者，曾成功地研究出黑色金属冷挤压技术，并因首创冷挤压许用变形程度理论而名扬国际。他撰写的《冷挤压技术》等4部专著，对我国冷挤压技术的发展及体系构建做出了重大贡献。此后，阮院士在国内率先将CAD/CAM、数值模拟技术和人工智能技术的研究、开发与应用引入到塑性加工和模具制造领域。1983年，在上级单位的支持下建立上海模具技术研究所，并在此基础上于1994年成立模具CAD国家工程研究中心。阮院士带领的科研队伍以模具为切入点，在先进制造技术领域完成了多项切实有效的工作，其技术成果涉及机械、电子、汽车、航空航天、船舶及医疗等众多行业。

目前，阮雪榆院士带领的团队主要进行模具及数字化制造（不限于模具）这两方面的研究，因此，我们的话题也更多地落在了包含模具设计制造在内的数字化制造领域。阮院士认为，从广义上讲，数字化是信息化的一部分，但是严格来讲，数字化和信息化是有不同的。信息化是外延，而数字化是工具、是方法。信息化并没有创造产品，真正要设计出产品则需要数字化技术。

定制服务打造高端市场

长期以来，我国的模具行业都处于低端混战、高端失守的局面，尤其是基础型通用软件平台都被国外产品垄断。据陈军教授和周雄辉教授介绍，模具CAD国家工程研究中心也开发过模具CAD/CAM平台等底层的平台，目前有些行业也在使用。但是在处理特殊功能和复杂问题及稳定性上，国内软件尚不尽如人意。而且即便很多企业高价购买了各种知名的商业化软件，可是对其应用不够充分，进一步提高设计效率的潜力很大，尤其是如果想进行专门领域的功能开发与应用。

面对这种实际情况，阮院士则清醒地走了另外一条道路：不再主推自行开发的软件平台，而是利用成熟的商业化软件平台为客户做个性化开发，也就是定制化服务，完成客户需要的高级功能。这种定制化开发形式灵活、内容多样，在技术提供方强有力的技术能力支撑下，可以为客户，尤其是高端客户提供更好的服务，甚至可把生产效率提高数十倍。对于能够通用化的技术可以做成通用功能模块，对于客户的特别需求则可以通过定制模块及数据库的集成达到要求。

阮院士指出，这是数字化制造的发展趋势，尤其是我国可以通过这种扬长避短的方式冲击高端市场，做精做强。他们一方面潜心进行新的理论研究，同时又积极与企业合作将研究结果商品化，利用知识工程技术在通用平台上进行应用，解决实际生产问题。

数字化制造的系统集成成为发展主流

定制化需求的背后自然是客户的更高要求，尤其是希望能得到“一条龙”的全套、优质服务。因此，为客户提供数字化集成的整体解决方案将成为软件技术服务商今后的重要工作，阮院士及其众弟子则领先一步迈上了这条数字化集成的道路。

陈军教授说，如果知识产权保护做得好，当然可以做一些类似机械中的标准件之类的标准化产品，但是面对高端、复杂的产品，单一的软件就难以提供这样的功能。对于高端企业希望进一步提高各方面能力的需求，则要求设计、仿真、制造等很多过程一体化，软件的现有功能更是难以企及这个高度。因此，集成化制造与定制化服务一样，也将成为未来数字化制造的主流。阮院士说，系统集成的概念在高技术中是不可缺少的。集成的概念就是通过基础的平台，把各项技术高度融合在一起，这个技术集成链条则是以高质、高效作为目标。采访中，阮院士一再强调，不要拘泥于完全自主知识产权，真正的自主知识产权的含义并不是说所有的原材料都必须是自己做的。他还举了一个形象的例子：某饭店的蚝油牛肉做得好吃，但是不必要求这头牛也是饭店养的，牛吃的草也是饭店种的。把各项成熟的产品或技术合理地集成在一起，并运用自身的优秀技能最大限度地用好这些产品或技术，使之发挥最大的功效才是企业所追求的目标。好材料不一定能造出好剑，有干将、莫邪的本事才能锻造出绝世宝剑。如何更好地完成数字化集成，将成为数字化技术提供商必要的工作内容。

多管齐下促进技术发展

为了更好地为客户提供定制化服务，并提供优秀的集成化解决方案，阮院士的团队通过不懈的努力，如今手中已拥有多项重要技术，阮院士认为这些技术也将是数字化制造技术的支撑性技术，不可或缺。

(1)阮院士认为，可视化的图形是要有功能的图形，即将可视化与其他技术相结合，例如数字风洞。

(2)高效率设计。其中的内容首先是数据轻量化。谈到数据轻量化技术时，阮院士特意把装裱在办公室墙上的一封感谢信取下来拿给笔者看。这是平田机工株式会社董事副总经理平田雄一郎2010年发来的感谢信，由于阮院士团队的数据轻量化技术，使这家日本企业的同样工作在不改变所用软件的情况下，工作时间从原来的2～3天缩短到1小时，并且此项技术还可以应用到其他设备设计上，使这家日本企业未来也能得到更多的收益。而这个项目在日本国内却是多年没有完成的课题，因此感谢信中把阮院士团队的工作称为“划时代的自动设计”。同时，阮院士也一再强调数据轻量化是周雄辉教授的拿手之作。

高效率设计的另一个方法是智能设计。智能设计就是把企业现有的知识做到软件中去，以此实现知识的传承与共享，并在未来的实践中衍生出新知识。对于智能设计的应用，阮院士也不无自豪地举了一个例子：陈军教授把数年前在国外学习掌握的知识工程方法带回国内，并曾在为国内某企业的定制式软件开发中加以应用，将过去需要一个多星期的设计时间缩短为40分钟。阮院士说，高效率设计的效果十分显著。

(3)产品性能预测。阮院士说，产品性能预测是需要重点推广的一项技术，对于某种产品设计，不应该做好之后发现毛病再改，而是要在产品设计阶段就通过各种手段做性能预测，尤其是数字化产品性能预测，则可以极大地降低试验成本、缩短试验周期。目前，产品性能预测在国内的软件中涉及很少，因此对这项技术的理解尚不够深入。对此，陈军教授指出，要想使产品预测试验结果准确，必须达到如下4个要求：首先软件要选对，软件选得不合理，计算结果肯定不可靠。其次，数值仿真时要输入合适的力学性能参数，基础的力学性能参数和边界条件必须要依靠基础试验才能得到，才能用于检验复杂工况的物理实验，绝不能照搬书本。第三，材料模型和计算方法要选对。第四，很多不具有物理意义的纯仿真计算参数的设置要准确。这4个方面都要非常准确、合理，才能得到正确的结果，正确合理应用软件方能事半功倍。

(4)产品设计优化，也就是找到最好的设计方案。阮院士说，如果产品批量小就是可靠性设计；产量大的，就是稳健设计，六西格玛就是衡量标准。

(5)数据格式转换。阮院士介绍说，长期以来，多种软件格式的转换都是难题，尤其是包含了各类制造精度要求和装配信息的数据，在转换的过程中经常会发生数据丢失，如果是海量数据或是复杂产品数据丢失则是非常麻烦的。因此，数据格式转换工作的良好效果为我国数字化制造提供了一个强大的工具。

目光远大走国际化道路

我国数字化制造的技术水平总体来说与国外先进技术有不小的差距，笔者也试图从阮院士这里得到行之有效的解决方案。阮院士说，在承认国外技术水平总体先进的基础上，一定要明确不是每个国外企业都是先进的。国内也有众多的优秀人才，例如模具CAD国家工程研究中心就拥有多位来自不同学科的高技术人才，利用多学科优势，把材料工程、图形学、力学等技术结合起来，齐心协力就可以完成外国人不能完成的设计。

中：阮雪榆院士；右：陈军教授；左：周雄辉教授

与此同时，注重国际化合作也是阮院士多年来的工作思路之一。他曾在国内率先提出了与国际合作的新模式—共建联合研究室，既能解决企业的实际问题，也能学习到国外的最新技术。阮院士先后建立了30多家联合研究室和应用中心，如福特C3P联合研究室、瑞士FEINTOOL联合研究室和美国TAKATA联合研究室等，并得到联合国教科文组织的资助，成立了“冷锻技术教席”。在阮院士这种开放式的思路指导下，模具CAD国家工程研究中心也得到了国际学术界和工业界的高度评价。

采访的最后，阮院士语重心长地说，年轻的科技工作者一定要记住：要做国家需要的东西。中国需要的是实实在在的技术进步，我们要做的就是高质量的设计与服务，如果单纯地追求数量而没有了质量，那么结果等于零。

翻看着阮院士多年前撰写的《冷挤压技术》一书，笔者心里感触颇深，正是有了阮院士这样全身心投入到科研工作中的老一辈科学家，我国的制造行业才有了今天的长足进步，也真心希望国内各科研机构和企业能从阮院士的经验中得到启示，共同推进我国制造业的发展。

前行路上，有你有我。