工业仿真设计促进制造业升级的作用机制研究

                                        韩志科 王筱吟 包海波

(1浙江大学城市学院，杭州310015; 2浙江省机电设计研究院，杭州310015; 3浙江行政学院，杭州311121)

摘要：以数字化仿真技术为核心的工业仿真设计是先进制造业发展中极具潜力的设计研发模式。分析了工业仿真设计对制造业升级的影响，提出了工业仿真设计有利于提升制造业的原创设计能力和集成创新能力，并系统分析了基于仿真驱动的研发设计新模式。结合华为公司案例分析了工业仿真设计对企业产品研发流程再造的影响机制。

关键词：制造业升级；工业仿真设计；产品研发方法；计算机辅助工程

0引言工业仿真设计通过运用计算机辅助工程(CAE)来实现重大工程和工业产品的计算分析、模拟仿真与优化设计，是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计的重要研发设计方法。目前,以数字化仿真技术为核心的工业仿真设计已经在电子信息、汽车、航空、机械等制造业领域中得到了广泛的应用，成为最具发展潜力的工业设计模式,将对我国制造业转型升级产生深远影响。

中国工程院院士崔俊芝较早提出计算机设计和仿真在产品研发和技术创新中具有重要作用，其作用包括早期对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算分析,进而扩充到对未来产品的模拟仿真,改进和优化设计方案,也可以对工程的施工过程和产品的加工、成型过程进行模拟仿真，优化工艺流程01。中国工程院院士钟万勰指出通过仿真设计可以分析产品性能、优化方案、产品使用寿命周期,仿真设计将改变企业的产品开发模式，促进先进制造业发展⑵。梅林涛提出从传统设计与仿真到协同仿真再到产品精益研发的工业设计发展路径⑵。陆江峰等指出数字化产品研发是装备制造业信息化技术发展的新趋势,在产品研发中必须将工业设计和模拟仿真结合起来④。

制造业升级中的自主创新能力培育与发展路径问题是我国政府与学界长期关注的问题，本文重点分析了工业仿真设计对制造业研发模式创新以及产业升级的影响，并结合华为公司通讯设备研发中工业仿真设计的案例进行分析,从而较为全面系统地探讨了工业仿真设计促进制造业升级的作用机制。

1工业仿真设计对制造业升级的促进作用

工业仿真设计是运用计算机辅助工程，求解复杂工程和产品结构强度、屈曲稳定性、热传导、三维多体接触等力学性能的分析计算以及结构性能优化的工业设计方法。由于工业仿真设计通过计算机辅助工程的运用，可以实现科学原理下工程难题突破、材料一结构一体化计算理论等研发方法，从而系统推进制造业的研发能力提升和产业链升级。

1.1提高自主设计能力，促进制造业从OEM向ODM转变

企业通过工业仿真设计，可以实施数字建模、计算分析、后处理分析和优化等完整的设计过程。首先通过建立数字模型,确定好载荷条件和边界条件,分析计算求解后提前在设计时知道产品存在的缺陷，最后用不同的改进方案来优化产品，实现产品的结构优化、功能升级,促进产业价值链的提升。

?自主设计能力的提升，提高了企业参与更高水平产业协作的能力，跨越产业分工协作的技术门槛，促进企业发展模式从OEM 向ODM 转变。

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