基于增材思维的创成式正向设计 课件04设计编程的系统规则

设计编程的系统规则中国新工业体系建设面临的若干问题正向设计思维缺失，系统化方法和支撑技术缺乏工业软件无序，没有以正向设计为导向实施应用设计制造割裂，旧研制模式成为正向设计的制约数字化研制技术应用范围有限，未广泛赋能工业数字化技术丰富但分散，没有形成聚合赋能力量中国新工业体系建设面临的若干问题2基于规则的设计编程框架工业软件增材制造工业互联基于正向设计的数字化制造支撑正向设计的数字化研发孪生工业孪生城市孪生战场正向设计高端装备新工业品面向服务经济的数字化赋能仿真生态知识生态增材生态打造虚实共智的数字化业态数字孪生设计创新工业仿真精益研发3工业软件增材制造工业互联支撑正向设计的数字化研发基于正向设计的数字化制造孪生工业孪生城市孪生战场正向设计高端装备新工业品面向服务经济的数字化赋能仿真生态知识生态增材生态打造虚实共智的数字化业态数字孪生设计创新工业仿真精益研发4基于规则的设计编程框架正向设计是数字化研制体系的基础与发展主线需求定义功能分解系统综合物理设计工艺/试制部件验证系统集成系统验证系统确认涉众需求系统验收正向设计逆向工程起点起点能级5（自由）能级4（正向）能级3（系统）能级2（逆向）能级1（仿制）系统综合物理设计工艺/试制部件验证系统集成系统确认涉众需求系统验收需求定义功能分解系统验证？X修正修正修正超越源于创新，创新源于正向设计从需求和架构出发的正向设计，才能产生颠覆性创新最高超的仿制也只能产生最好的二流产品5数据协同信息协同研发资源云工艺/试制指标分析物理仿真单场仿真多场仿真多体仿真虚拟现实功能分析系统分析涉众需求系统验收质量管理知识工程信息资源数据资源软件资源硬件资源产品资源技术资源需求管理流程管理项目管理需求定义功能分解系统综合部件验证系统集成系统验证系统确认物理设计精益研发保障正向设计工业软件：支撑正向设计的数字化研发设计创新是正向设计价值的倍增器仿真驱动产品正向设计6正向设计提供了从需求出发的架构性和颠覆性创新的基础需求分析功能分析系统综合物理设计工艺/试制部件验证系统集成系统验证系统确认涉众需求系统验收架构创新局部创新集成创新工艺创新设计创新方法论在全研发周期完成创新闭环7设计创新：依靠规律比依赖灵感更靠谱8系统分析指标分析功能分析物理仿真单场仿真多场仿真多体仿真虚拟现实制造仿真工艺仿真干涉检查装配仿真机构仿真6σ分析需求定义功能分解系统综合物理设计涉众需求工艺设计部件验证系统集成系统验证系统确认系统验收部件制造仿真是正向设计的核心正向设计逆向工程工业仿真：是产品正向设计的核心9工业仿真驱动产品正向设计虚拟样机仿真驱动研发参数化虚拟实验参数或（仿真）拓扑优化建模概念设计详细设计物理样机产品投产1990年代概念设计打样实验分析生产CADCAECAM是否由试验驱动模式变为仿真驱动模式10数据协同信息协同研发资源云工艺/试制指标分析物理仿真单场仿真多场仿真多体仿真虚拟现实功能分析系统分析涉众需求系统验收质量管理知识工程需求管理流程管理项目管理需求定义功能分解系统综合部件验证系统集成系统验证系统确认物理设计精益研发：为正向设计保驾护航开发层管理层资源层共享层协同层实物资源数据资源信息资源模式资源技术资源11实物资源数据资源信息资源模式资源技术资源精益研发的专业子体系数据协同信息协同研发资源云需求定义功能分解系统综合物理设计工艺/试制部件验证系统集成系统验证系统确认指标分析物理仿真单场仿真多场仿真多体仿真虚拟现实功能分析系统分析涉众需求系统验收质量管理知识工程需求管理流程管理项目管理虚拟实验项目管理流程管理质量管理产品平台软件工程综合仿真智能协同需求工程知识工程研发资源数字制造系统设计12基于正向设计的数字化研制体系的框架工业软件增材制造工业互联支撑正向设计的数字化研发基于正向设计的数字化制造孪生工业孪生城市孪生战场正向设计高端装备新工业品面向服务经济的数字化赋能仿真生态知识生态增材生态打造虚实共智的数字化业态数字孪生设计创新工业仿真精益研发13材料关键部件工艺行业应用服务物理成型工艺化学成型工艺生物成型工艺工业品设计服务研发设计能力建设创成式设计服务打印服务检测服务云制造平台服务增材思维产教融合培训服务创新方法培训服务知识工程咨询服务核心自主技术&产品技术&产品核心部件完全自主仿真纳入工艺控制标准材料工艺参数库自主云平台算法设计软件Apro控制系统氧传感器全数字化总线系统热成像仪复杂振镜系统执行器高速相机高端装备开放平台材料混构平台特殊材料平台定制化产线平台增减材混合装备金属材料及工艺包高分子材料及工艺包单晶控制工艺包高通量实时材料配方系统非标准化材料工艺包工业仿真工具软件功能创新设计软件创成式设计软件增材工艺包软件拓扑优化软件参数化设计软件工艺优化件工具软件精益研发软件MBSE系统工程软件生产执行软件AMES质量控制软件增材工艺包软件自主软件平台自主装备增材制造：基于正向设计的数字化制造设计创新工业仿真工业互联精益研发数字化装备数字化材料新型工业品数字化工艺增材制造（数字化制造）（数字化研发）工业软件14增材制造与正向设计的辩证关系正向设计的架构级创新才能彻底释放增材制造的价值需求分析功能分析系统综合物理设计部件验证系统集成系统验证系统确认涉众需求系统验收起点工艺/试制工艺/试制？？？增材制造打通了正向设计瓶颈增材制造给予设计充分自由，允许设计做颠覆式创新15基于增材思维的正向设计的关键技术创成式设计多尺度仿真架构优化16高端装备：系统级装备、核心装备及组件、工艺及材料系统级装备核心装备及组件工艺及材料17新工业产品案例：NK10/NK50微型涡轮的正向研制压气机气动设计涡轮气动设计燃烧室流场分析整机模态分析结构完整性-刚度18基于正向设计的数字化研制体系的框架工业软件增材制造工业互联支撑正向设计的数字化研发基于正向设计的数字化制造孪生工业孪生城市孪生战场正向设计高端装备新工业品面向服务经济的数字化赋能仿真生态知识生态增材生态打造虚实共智的数字化业态数字孪生设计创新工业仿真精益研发19云时代的工业特征：“产品经济”转型为“服务经济”服务开放化技术服务化曾经，产品是用来销售的现在，产品是服务的载体曾经，开发商是服务者现在，全社会提供服务服务经济的两大特征：技术服务化和服务开放化赋能20IAAS/PaaS工业知识生态工业云大中企业小微企业先进设计APP增材智造APP外部合伙人就近服务知识服务及加工中间件增材制造APP增材智造设备知识魔盒

（知识及APP容器）工业互联：面向服务经济的数字化赋能知识服务及

加工中间件增材制造设备增材制造材料先进设计APP工业集成应用增材智造APP外部供应者和开发者先进设计APP工业集成应用

技术服务化赋能数字化服务开放化知识区块链个人用户21工业仿真云生态：降低企业的仿真应用门槛工业APP开发和应用技术服务化和服务开放化全球仿真软件全站式供应基于云打造仿真生态22工业知识云生态：打造学习型组织，知识变现人升值知识工程双引擎：知识IPO和知识图谱知识IPO挖掘隐性知识知识图谱掘金显性知识千里马与伯乐千里马与伯乐的识别，是加薪和升职的前提23增材工业云生态：增材即服务AMaaS创客集市服务流程DIY制造自由设计24基于正向设计的数字化研制的体系框架工业软件增材制造工业互联支撑正向设计的数字化研发基于正向设计的数字化制造孪生工业孪生城市孪生战场正向设计高端装备新工业品面向服务经济的数字化赋能仿真生态知识生态增材生态打造虚实共智的数字化业态数字孪生设计创新工业仿真精益研发25数字孪生：打造虚实共智的数字化业态数化互动先知先觉共智物理世界的数字化建模实时互传信息数据基于明确机理的计算基于不明确机理的推测多孪生体共享智慧仿真区块链大数据云计算MBSE建模数字线程物联网虚拟现实数字孪生体架构数字孪生体成熟度模型数字孪生体技术数字孪生体应用场景孪生战场孪生城市孪生工业孪生制造孪生供应孪生运维27数字孪生体生态建设城市A产业B园区C企业D孪生产业孪生城市孪生战场孪生制造孪生研发工业大数据工业物联网工业互联网区块链VR/AR/MR工业控制工业建模工厂仿真BIMCIM3D-GIS图像识别MESERPCAMPLMMBSE与合作伙伴联合打造更完备和广泛的解决方案，共同参与工程化落地28基于数字孪生技术体系建立数字化转型促进中心园区行业城市企业数字化转型促进中心数字化技术、公共资源库试验中心蓝图规划、模式设计政策法规培训、训练、实践队伍孵化孪生工厂、孪生城市体验中心基础设施规划与政策数字化实训基地示范中心29数字孪生体技术白皮书（2019年）

目

录一、数字孪生体发展综述二、数字孪生体的定义