【达索系统】工业复兴三部曲:知识平台、转型平台和未来平台

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2018-12-03 来源:工业4俱乐部

  工业复兴三部曲之一:知识平台

  作者:冯升华 博士

  在过去的几年,我们听到过很多关于智能制造的说法,其热门词汇也层出不穷:机器换人,大规模定制,CPS等等。但过了一段时间,很多企业发现,完成这些事情之后,企业在本质上并没有发生太多变化。

  走向工业复兴之路,是一个从量变到质变的过程, 在达索系统看来,真正成功的企业转型,就一定要给企业带来质的变化,也就是通过数字化实现工业复兴。达索系统3DEXPERIENCE平台支持工业复兴的三部曲:知识平台、转型平台和未来平台。

  首先要基于模型和数字驱动来实现知识的数字化。其次基于数字化引领消费升级和企业转型。最后基于数字化,为企业培养面向未来的人才。

  首先我们来看3DEXPERIENCE平台是如何作为知识平台的?自然科学的巨匠牛顿曾经说过:如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。他说的没错,首先知识要传承,然后在每一代人身上进行不断的改造,传承和升级使科技不断向前发展。


  达索系统的客户来自于各行各业,达索系统和这些客户一起在探索如何使用数字化的技术来使这些企业的产品知识数字化。


  达索系统在过去的30多年里,一直在探索如何将产品知识和行业知识进行数字化。从公司成立之初的上个世纪80年代,用三维的数字化手段,取代二维数字化手段,通过所见即所得的技术,实现了几何知识的数字化。在上个世纪90年代初,达索系统和波音飞机公司一起在探索建立飞机的数字样机,在三维模型的基础上增加了机构动力学等多学科的知识,实现了多学科知识的数字化。在90年代末又提出了三维的产品生命周期管理的概念,跨越产品的市场需求、设计、仿真验证、生产制造、使用、产品的变更和升级等产品生命周期的各个环节。

  在2012年,达索系统又提出了全新的3DEXPERIENCE平台的概念,知识的数字化不仅仅是产品本身的生命周期,还包括产品的上下文使用环境,用户体验,社区协同和决策支持知识。


  达索系统的3DEXPERIENCE平台,在三个角度上支持知识的数字化,首先支持多尺度跨度的数字连续性。

  其次,3DEXPERIENCE平台支持多学科的知识数字化和优化,涵盖结构力学、机构动力学、声学、热学、电磁学、控制理论、生命科学、地球物理学、化学等多种学科。

  第三,3DEXPERIENCE平台,支持产品的全生命周期知识数字化。

  在五年前,新加坡政府和达索系统一起在探索如何建造一个数字化的智慧新加坡,将城市的交通、通讯、住宅、能源、医疗、卫生、防灾、教育、社区、绿化等各方面的知识进行数字化,并在此基础上实现科学的决策支持和升级优化。


  为了实现智能城市的这些目标,达索系统首先帮助新加坡政府建立了基于模型的三维体验城市,并在此基础上,增加了一千多个数据层,通过这些数据层的大数据来提供决策支持。

  当我们拥有了一个城市的三维模型的时候,就可以对城市这样大的规模进行温度场的分析、风的流动性分析等。

  基础设施是一个城市重要的组成部分。在城市基础设施方面的知识数字化,达索系统和基础设施设计方做了大量的工作。以中国的高铁为例,中国铁设承担了中国很多条高速公路的设计工作。使用达索系统的3DEXPERIENCE平台,中国铁设在高速铁路真正施工建设之前,就已经把包含各个专业知识的数字化高铁在电脑里面建设完成了。以正在建设的京雄高铁为例,从北京的李营站出发,一直到雄安站,中间经过的所有桥梁、立交、隧道、站场、四电等二十几个专业,基于中国高铁的标准,在3DEXPERIENCE平台上,完全设计成功。


  在企业和产品尺度,在达索系统的3DEXPERIENCE平台上基于模型可以建立产品生命周期所涉及的行业知识。包括基于模型的产品配置、系统工程、项目管理、产品设计和研发、工艺、品质管理、制造运营管理、维护等。

  在微观尺度,达索系统的3DEXPERIENCE平台可以支持以原子去构建分子,实现基于模型的材料设计和基于模型的医药开发。

  在3DEXPERIENCE平台里面,产品的概念已经不是传统的产品概念,其定义得到了一个很大的扩展,人类文明对于大自然的所有改造活动的成果都可以称之为产品。

  工业复兴三部曲之二:转型平台

  前一篇文章《工业复兴三部曲之一:知识平台》中,我们探讨了达索系统的3DEXPERIENCE平台如何从三个角度上支持知识的数字化。而我们今天探讨的是如何以人为本、以提升人类的体验为核心的体验经济背景下,如何实现社会的消费升级和企业的转型升级。

  马云曾经讲过,未来30年,已经不是力量的竞争,不是肌肉的竞争,甚至不是知识的竞争,而是服务别人能力的竞争,而是体验的竞争。

  以手机为例,曾经在市场上流行过很多手机品牌,最后又在市场上消失了。那么它们在市场上消失的原因是什么呢?是因为在这些企业没有实施智能制造的项目,还是他们的生产车间里面没有机器人?是因为这些产品的质量不好吗?

  好像这些原因都不是,有些品牌的手机质量很好,甚至有网友开玩笑说可以当锤子用。它们在市场上消失的原因,就是人们不喜欢它们了,因为在市场上有了体验更好的产品,它们被体验更好的手机取代了。

  如何解决这个问题?有两条路可以走,第一条路就是扩大外销,通过一带一路,把中国的产品销售到国外去,可是这样做的结果,必然会导致某些国家设定贸易壁垒,必然会导致贸易摩擦。那么第二条路是什么?就是消费升级和体验经济的发展。

  从上图中不难看出,从企业研发数字化的进化表来看,对于企业未来生存最重要的就是“甩产品思维”,实现从产品思维到体验思维的转变,引领可持续的、螺旋式的消费升级和企业转型。

  苹果公司给了我们一个非常好的、教科书级的消费升级和体验经济案例。当市场饱和的时候,通过提升产品的体验,甚至提升价格,来拉动消费升级,实现螺旋式、可持续性发展。

  要实现消费升级,要研发出颠覆性的产品,颠覆的到底是什么?颠覆的一定是人的体验。那我们能不能用体验去定义产品?我们应该如何去做呢?

  达索系统和雷诺汽车一起合作,在3DEXPERIENCE平台上实现了用体验去对汽车产品进行定义。首先我们把人对汽车的体验分成六个大类,分别是驾驶体验、车内体验、安全体验、互联体验、环保体验。安全体验又可以再分为下一级的体验,比如没有扎安全带会提醒;司机疲劳驾驶,瞌睡了会提醒;甚至司机喝酒了,汽车也会提醒。就这样,体验逐级分解下去,就会形成一棵体验树。在达索系统和雷诺汽车进行的项目中,已经定义了16000多种体验场景。

  再接下来就是每一种体验是如何去实现的,它的原理是什么。达索系统的3DEXPERIENCE平台就提供了体验定义、体验验证和体验交付的能力。

  体验经济是从生活与情境出发,塑造感官体验及思维认同,以此抓住顾客的注意力,改变消费行为,并为商品找到新的生存价值与空间。体验经济是以服务作为舞台,以商品作为道具来使顾客融入其中的社会演进阶段。由于服务经济也在逐步商业化,人们的个性化消费欲望难以得到彻底的满足,人们开始把注意力和金钱的支出方向转移到能够为其提供价值的经济形态,那就是体验经济。

  体验经济思维创造的不仅仅是产品本身,而是一种新的商业模式。

  3DEXPERIENCE平台的客户,重庆银河仪器董事长张志贤,就有深刻的理解。他经常跟他的员工讲,你们的脑子里面不要再想着产品了,我们为客户提供的是最好的可靠性保障的体验,我们的目标是由产品制造商转型为基于用户体验的可靠性解决方案提供商;客户需要的是可靠性的体验,我们的产品也可以和共享经济相结合,买了我们仪器的企业,他们可以把机器空闲的时间出租,用来赚钱。智能制造不只是在工厂实现,我们未来的模式将要转型为提供可靠性的互联网平台。

  体验思维是一场思维的革命,3DEXPERIENCE平台以人的体验为核心,在平台中定义体验,验证体验,交付体验,帮助企业拥有引领客户消费升级的可持续性发展的能力。

  达索系统本身也在思考自身的转型和升级,思考如何用体验思维和互联网思维去创造软件产品。达索系统3DEXPERIENCE平台上面的MarketPlace,面向产品价值链上的主要参与者,整机设计制造商、零部件供应商、三维打印机等设备提供商,提升参与者各方的体验。

  首先对于整机研发厂商来说,如果有一个三维零部件库,整机研发工程师可以按速查找零部件,并将零部件组装成为整机,同时可以知道这些零部件是哪些供应商企业能够提供,成本是多少,就能够生成整机零部件清单,以及快速估算整机成本。这个三维零部件库,有达索系统全球生态体系认证,通过MarketPlace提供。

  其次,对于零部件供应商来说,他们可以把自己能够生产的零部件,包括三维模型,规格和成本信息,提交给MarketPlace,使整机研发厂商能够快速获取,获得稳定的订单。

  对于三维打印设备提供商,他们可以将自己的设备信息,地理位置,加工参数以及订购信息,提交给MarketPlace,使用户在需要三维打印设备的时候,可以通过MarketPlace,快速找到三维打印设备提供商,下订单并获得所需的产品。

  在体验经济时代,利用体验思维去帮助企业实现思维转型,互联网加转型,你准备好了吗?

  工业复兴三部曲之三:未来平台

  如前文中提出,走向工业复兴之路,是一个从量变到质变的过程。而达索系统三维体验平台支撑工业复兴之路的使能三部曲,是作为知识平台、转型平台和未来平台起到使能作用。

  在《工业复兴三部曲之一:知识平台》中,我们探讨了达索系统的3DEXPERIENCE平台如何从三个角度上支持知识的数字化;在《工业复兴三部曲之二:转型平台》中,我们探讨的是如何以人为本、以提升人类的体验为核心的体验经济背景下,如何实现社会的消费升级和企业的转型升级。而今天,我们将探讨如何基于三维体验平台思考未来,塑造未来的工作、生活和教育模式,培养未来劳动力。

  在不远的将来,人类的工作、生活、教育,都会发生巨大的变化。人工智能、区块链、云计算、大数据、物联网、虚拟现实和增强现实、三维打印、量子计算机、纳米技术等等,都会应用到人类工作、生活、教育的每一个角落。

  但归根结底,技术都是为了人而服务的,目的都是为了提升人的体验,包括工作、生活和教育的体验。

  在体验经济时代,制造业就是游戏。每个工厂都将成为一个控制台,数字运营商和数字工作者将在同一个游戏中发挥同样的效率。这就是3DEXPERIENCE制造游戏。

  无论您的公司是重复,离散,加工车间,连续或批量加工还是3D打印制造,您都会目睹世界制造业价值将要带来的变化。

  自1990年以来,世界国内生产总值的制造业价值稳步下降,直到2017年仅占20%。因此,更快,更便宜,更灵活和数字化的制造业是几年来的“城市谈话”。

  未来的产品设计,将会发生什么样的变化呢?今天我们用电脑设计零部件,用鼠标和键盘,以及屏幕,在电脑里面建立三维模型,经过仿真验证有效性之后,再拿去进行制造,这种方式我们可以称之为所见所得;自从有了虚拟现实的技术以后,我们可以戴上虚拟眼镜,手上戴上一双数据手套,用两只手去比划出来这个产品长成什么样子,经过仿真验证之后,拿去进行制造,我们可以称这种方式为所划即所得,双手比划比划就快速的得到了产品外观设计;我们也看到麻省理工在开发一项新的技术,在人的大脑外边放上传感器,设计师不需要任何工具去进行产品设计,只需要在脑海里面去想象这个产品长成什么样子,经过仿真验证之后,再拿去进行制造,如果这种方式实现了,就是所想所得的设计。但是前面这几种方式设计出来的产品,还是受限于人类设计师的水平和能力,他们设计出来的产品是最好的吗?没有人能够保证。我们能不能用人工智能直接获得最优的设计结果?未来的产品设计应该是直接获得设计结果。

  这个未来的场景,其实在今天已经具备了实现的基础,结合达索系统的三维体验平台中,CATIA品牌的创成式设计师角色,以及SIMULIA品牌相关的拓扑优化技术、iSight多目标优化技术、增材制造技术,达索系统和航空行业的客户空中客车,以及汽车行业的客户标致雪铁龙公司,已经实现了零部件级的,基于规格的设计甚至基于体验的设计。

  人工智能设计师设计出来的结果,所用的材料会比人类设计出来的产品材料减少30%,而且应力均匀分布,是根据当前材料所设计出来的最优结果。

  今天我们已经实现了人工智能设计师,在零部件级别,对人类工程师的替代。不难想象在未来十年,人工智能设计师能够设计出整车产品,而且是最优的整车产品,我们只需要告诉他,这台车我们想要什么样的体验就可以了;同样,今天的工厂我们还靠人类制造工程师,去编制产品工艺等,而未来十年,人工智能可以自动设计工厂,以最快的方式交付顾客需要的产品;今天的城市我们依靠城市规划设计师进行规划,在未来十年,人工智能城市规划师,将可以根据我们所需要的城市生活的目标,帮我们去规划最美好的城市,让我们拥有更幸福的生活。

  教育也会发生巨大的变化。拿学生学历史举例,也会变得非常容易。我们可以想象到未来十年,学员对历史课程的学习,将可以利用虚拟现实技术,借助于达索系统三维体验平台,学员甚至可以身临其境的穿越到埃及金字塔的建设过程中,近距离的观察和体验,金字塔是如何建造出来的。我们甚至可以大胆想象,我们可以利用虚拟现实技术,直接穿越到给定的年代,指定的地点,甚至可以去跟历史人物去进行交流,可以和李白探讨,他的静夜思是怎么写出来的?

  天才计算机大师阿伦凯说,预测未来最好的方法是创造它。达索系统的公司精神里面就有,如果我们能展示出梦想的可能性,我们就能激发人们去创造它。

  未来是怎样的?这个地球上到底能承载多少人口?现在这个世界上已经有70亿人口,照这个趋势下去,人类也许未来会向海洋移民。

  达索系统的工程师们,借助于三维体验平台,设想了未来的交通工具,未来人类在海洋上一天的生活。

  未来可期,我们都应问问自己,你是在按照过去的习惯思考,还是着眼于现在的思考,还是在憧憬未来的思考?

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