A fabricação de aditivos não é apenas um novo meio tecnológico, mas também um importante motor e sistema de tecnologia disruptiva que muda a produção humana e o estilo de vida na nova rodada de revolução industrial. Sua subversão não se reflete apenas no lado da fabricação e do serviço, mas também no lado do design A idéia por trás da adição é trazer uma revolução de design que liberte e motive a criatividade, que se destina não apenas aos desenvolvedores de produtos, mas também a um público mais amplo. A P & D de ponta baseada no projeto avançado e na fabricação de aditivos Com o retorno da solução global de fabricação avançada para a essência da industrialização e a remodelação da relação entre design e fabricação, ela se tornará uma rara oportunidade de desenvolvimento da economia real e a transformação e atualização da indústria de transformação.
No segundo semestre de 2015, a Anshi Asia Pacific Co., Ltd. lançou sua estratégia de redesenho industrial e sistema de consultoria de design avançado. Nos últimos dois anos, o autor e colegas escreveram uma série de artigos "1-6" tentando redesenhar e encaminhar o design da demanda externa, extensão de conotação e Método de fluxo elaborado. Com o aprofundamento do desenvolvimento tecnológico, da cognição do mercado e da prática do cliente, nosso entendimento também está se aprofundando. Como resultado do estágio, este artigo sobre a origem dos conceitos relacionados e o resultante com base no projeto avançado e na fabricação de aditivos. A solução de pesquisa de P & D e soluções avançadas de fabricação (a seguir designada como solução geral) e ferramentas para fazer um tipo sistemático, corrija-me.
1 análise de necessidades empresariais (porquê)
Ao analisar e resumir a experiência prática de pesquisa e desenvolvimento de produtos complexos em várias indústrias durante o processo de industrialização na China, a Ansar Ásia-Pacífico analisou as dificuldades internas na transformação e atualização da indústria de fabricação da China, os principais problemas e as causas dos problemas (Figura 1). 'E obtenha dois pontos de reconhecimento:
• A nova rodada de modelos de negócios inovadores sob a revolução em ciência e tecnologia e revolução nas indústrias é uma poderosa garantia para o sucesso da transformação e atualização das indústrias de manufatura e o aprimoramento de sua capacidade de inovação independente.
• Re-compreender a relação entre design e fabricação a partir da perspectiva da engenharia de sistemas é o ponto de partida e o ponto de partida para a transformação e atualização da indústria de manufatura e os cursos de remediação industrializados no estágio atual.
Figura 1 A transformação da fabricação da China e a atualização da análise do espaço problemático '3'
Em "Por que o Redesign Industrial é um avanço neste estágio?" No artigo "2" sobre o Caminho Escolha da Transformação e Atualização da Indústria de Manufatura, a partir da perspectiva da economia técnica e da cinemática inovadora "7", o autor concorda que está de acordo com o desenvolvimento científico O roteiro da inovação trifásica da China deve ser um caminho de desenvolvimento sustentável da "força econômica-> força tecnológica-> força científica e tecnológica-> força científica". Sua estratégia básica é se livrar da economia da casa de campo o mais rápido possível e aprender gradualmente do Japão, Estados Unidos e Europa A inovação de produtos, a inovação tecnológica e a inovação científica deram à China uma outra liderança a longo prazo no mundo. A divisão em três estágios não é absoluta em termos de tempo. Em vez disso, as três fases são realizadas ao mesmo tempo. No entanto, as estratégias nacionais de desenvolvimento devem ser desenvolvidas em diferentes momentos Concentre-se em um foco diferente em um determinado estágio, a fim de garantir o melhor uso dos recursos. Usando os mesmos princípios de economia técnica e dinâmica inovadora, o autor acredita que a industrialização e a tecnologia da informação são a relação entre o objetivo eo objetivo (Figura 2), a industrialização é A base da fonte de tecnologia da informação e a base da premissa é mais do que a informatização da engenharia de sistemas, em comparação com a informação é curta, em uma história muito longa A principal contradição é abordar os problemas e as necessidades específicas da industrialização e como usar ferramentas e ferramentas de tecnologia da informação para promover a atualização das principais contradições , Em vez de perseguir cegamente o desenvolvimento mais antigo da própria informatização.
Figura 2 Da teoria TRIZ para melhorar a tendência da completude da visão industrial da industrialização e da tecnologia da informação e da economia real e da economia não real, a relação entre o objetivo e o "8"
A Figura 2 divide o modelo de completude do sistema técnico da teoria do TRIZ em objetos físicos informativos e não informativos, o que corresponde exatamente ao método e à divisão do dispositivo da patente da patente. Além disso, na minha opinião, o professor ZHONG Yixin As duas definições de informação dadas (a mensagem ontológica de uma coisa é a auto-expressão da coisa sobre seu próprio estado de movimento e sua variação; a mensagem epistemológica de um assunto sobre uma coisa é a do sujeito sobre a coisa A declaração da forma, significado e valor do estado do movimento e da maneira como é alterada ilustra a subordinação de informações a objetos físicos não informativos do outro lado.
Partindo da perspectiva macro de transformação e atualização de fabricação, utilizando os métodos de economia (como o princípio da utilidade marginal e vantagem comparativa), podemos concluir que o modelo de negócios com alta probabilidade de sucesso nesta etapa deve basear-se na industrialização de produtos. Um exemplo realista é Após mais de duas décadas de trabalho árduo, o sucesso comercial dos softwares industriais domésticos tem sido lento. A grande maioria das ferramentas e plataformas de software (CAx / PDM / ERP, etc.) necessárias para a I & D e a inovação dos produtos industriais tem sido dominada por gigantes de software estrangeiros e No curto prazo, não podemos ver as tendências e as motivações inerentes para mudar esse status quo. No campo da P & D e da aplicação de produtos industriais, tem havido produtos, equipamentos e grandes projetos complicados em algumas indústrias. Nosso país gradualmente alcançou países estrangeiros para se tornar um líder no mundo.
Para realizar a transformação geral e a atualização da indústria de fabricação e o completo atraso do sistema industrial, é impossível confiar na "janela de primeira chance" formada pelas vantagens comparativas dos custos trabalhistas, mas apenas pela "nova revolução tecnológica na fase de fabricação" Segunda Janela de Oportunidades "(Figura 3). Neste momento, embora um grande número de avanços no novo sistema de tecnologia tenha aparecido em países desenvolvidos, devido ao seu sistema tecnológico em estágio inicial, o grau de maturidade tecnológica e o conhecimento científico e tecnológico de menor grau, Ao mesmo tempo, nas indústrias tradicionais, os países desenvolvidos são confrontados com a rota técnica estabelecida que foi aberta pelos países desenvolvidos e, portanto, economiza muitos custos de tentativa e erro. Ao mesmo tempo, Mais tarde, os países provavelmente permanecerão na mesma linha de partida com os países desenvolvidos, enquanto os países desenvolvidos podem estar presos no efeito de bloqueio do antigo sistema de tecnologia. Em alguns países emergentes, devido à ausência de custos irrecuperáveis e à dependência tecnológica da rota, Os países desenvolvidos são mais adaptáveis às exigências do novo paradigma tecnológico e econômico e até substituem a tecnologia pioneira e a liderança institucional para alcançar O desenvolvimento do Leapfrog, que também é o significado da chamada superação de mudança de pista. Para os países que se aproximam, a "janela de segunda chance" oferecida pela nova revolução tecnológica não deve apenas se dedicar ao trabalho de reparação das indústrias tradicionais, mas também se esforçar para alcançar As indústrias emergentes se recuperam.
Figura 3 transformação de fabricação e atualização da janela '9'
O tipo de modelo de negócios inovador para atender aos requisitos de superação bem sucedidos da "chance de segunda chance". Antes de tudo, a chave para a transformação e atualização é a inovação de valor, para dar novo valor a toda a cadeia industrial, não há inovação de valor, não há Desenvolvimento sustentável do modelo de negócios, a transição só pode ser reduzida a uma mudança para o trabalho. Em segundo lugar, deve haver uma perspectiva global. A Universidade Professor Wei Jie Tsinghua propôs no início de 2017, a terceira globalização é a alocação global de recursos como tecnologia, mercado, capital e trabalho (A primeira globalização é o desenvolvimento global do território e a segunda é o comércio global). Em seguida, o modelo de negócios inovador sob uma nova rodada de revolução da revolução tecnológica na indústria também deve basear-se nos recursos de valor da tecnologia, mercado, capital, talento e governo Para otimizar a configuração do modelo de negócios global, uma nova rodada de revoluções tecnológicas sob a transformação e atualização da revolução industrial, o principal órgão das empresas de fabricação também deve basear-se no projeto e fabricação de integração de nível modular ou reconfiguravel do sistema modular de modelo inovador Figura 4).
Figura 4 empresas de fabricação sob a terceira onda de globalização com base na concepção e fabricação do modelo de negócios reconfigurável integrado '10'
Depois de esclarecer os requisitos do modelo de negócios inovador, como escolher os pontos de entrada e os avanços tornou-se o problema-chave para a transformação e atualização das indústrias de manufatura. Todos esses avanços e avances devem atender aos seguintes princípios e condições: '2'
• Retornar à essência da industrialização (para ser mais específico, industrialização): Promover o desenvolvimento sustentável da civilização humana e melhorar continuamente o grau ideal de produção material centrado nas atividades de design e fabricação através da adoção contínua de novas tecnologias e a busca de organizações de especialização eficiente. Nível (veja a Seção 2.1.2 para uma explicação do conceito de idealidade).
• Subjetividade: permitir verdadeiramente que a empresa se torne o principal elemento de inovação e estágio econômico;
• Objetivo: enfrentar a industrialização, é necessário fazer aulas e compensar as deficiências das necessidades reais daqueles que não conseguem superar a substituição da industrialização;
• Sistemático: Descompondo o objetivo da essência da industrialização, posicionando-se no auge do sistema e re-entendendo a relação entre design e fabricação:
- A partir da perspectiva da engenharia do sistema, apreenda todo o design do produto, processo de projeto e processo de fabricação, análise da relação entre estrutura e materiais e crie ativamente um sistema de fabricação verde para quebrar o desenvolvimento verde;
- Com o estágio atual das necessidades de inovação do produto, ajuda a resolver o problema da qualidade do produto e a acelerar a atualização da qualidade do produto;
• Sustentabilidade: o primeiro passo de pequenas melhorias e benefícios para o negócio para oferecer feedback positivo, de modo que a construção do sistema de P & D e a competitividade central promovam a bola de neve em um círculo virtuoso de desenvolvimento, da melhoria de produto e inovação existentes para complementar a industrialização do quadro curto Não só conhecem o seu conhecimento de por que eles o conhecem, mas também o desenvolvimento sustentável da economia e do mercado, e depois ativam a pesquisa e a inovação tecnológica, e depois aprendem a inovação científica de pesquisa e seguem o conceito científico de desenvolvimento sustentável Caminho de desenvolvimento
• Viabilidade: não é a inovação original que exige muita pesquisa e investimento em P & D, para não transformar a contribuição científica em artigos e prêmios, mas para transformar o conhecimento corporativo adquirido através de medidas de recuperação industrial em benefícios de negócios e inovação como inovações O negócio principal rapidamente obtém benefícios;
Figura 5 Transformação de fabricação da China e atualização de análise de espaço de solução
Com base na análise acima, para lidar com a forte demanda por inovação independente no processo de reestruturação e atualização econômica da China e para fornecer uma solução para a implementação de integração de design e fabricação em "Made in China 2025", R & D para "Made in China 2025" Com base na concepção e desenvolvimento de soluções lean R & D, a Allstate Asia Pacific Ltd. foi originalmente uma fonte de limpeza, apresentada com base no projeto avançado e fabricação aditiva de P & D de ponta e solução geral de fabricação avançada (Figura 5).
2 Termos Definição (Que)
Como no produto não metodologias de projeto e campo de PLM de rara não vêm de países ocidentais, não corresponde diretamente para o termo Inglês, mas com características chinesas distintas, a partir de dois termos de fabricação e transformação de P & D e melhoria da prática China, dois ao longo dos anos, com o aprofundamento de tecnologias relacionadas para aumentar a maturidade, conhecimento do mercado e as práticas dos clientes, 'o projeto para a frente' e 're-engenharia industrial' é definido através de mudanças sutis na evolução, ela já atingiu um estado relativamente maduro e estável, a versão mais recente Definido da seguinte forma.
Projeto direto sistemático, sistema de solução de design avançado baseado em metodologias de engenharia de sistemas '
Para atender as oportunidades que a nova rodada de revolução tecnológica e da revolução industrial e responder aos desafios trazidos pela transformação e modernização do setor manufatureiro para métodos teóricos e modelos de processos para estrutura de engenharia de sistemas para aumentar a madeira de pensamento representada pelo novo sistema de tecnologia como o ponto de partida para melhor concepção de sistema físico artificial, design e tecnologia original R & cena D, você pode aprender métodos de engenharia e meio de digestão e absorção de várias tecnologias e realizações existentes reversa, não imitar casa plágio para os meios e os fins, para melhorar a concepção e fabrico de sistema físico artificial Capacidades de integração, capacidade de inovação independente das empresas e até mesmo o desenvolvimento sustentável das empresas e atividades de design social, métodos de design e sistema de consultoria de soluções.
"Desenho direto da definição simples"
estrutura de engenharia do sistema para aumentar o pensamento madeira e tecnologia como o ponto de partida para o projeto de melhoria artificial do sistema físico, design original e R & D, design e integração de fabricação capacidades para melhorar o sistema físico artificial, capacidade de inovação independente, bem como as empresas ea sociedade Design de atividades, métodos e sistema de consultoria de soluções para o desenvolvimento sustentável.
"Redesign para produtos industriais"
Um dos cenários de negócios voltados para o futuro. Um sistema físico artificial em sua fase de maturidade (Fase III da curva S de um sistema técnico), sem alterar seu propósito funcional, está no auge do sistema para reexaminar a demanda, em termos de valor, função e energia Ponto de vista, para seguir o exemplo da natureza, o uso de inovação assistida por computador, otimização de simulação, fabricação de aditivos, fabricação de materiais e outros avanços em novas tecnologias, novos processos, novos materiais para redesenhar todo o sistema de design de produto, design de processo, design de material e processo de fabricação. A combinação ótima da função, estrutura e material do sistema físico artificial redesenhado durante todo o ciclo de vida torna a evolução do sistema físico artificial ao longo da curva S mais próxima do limite dado pela natureza.
2.1 Conotação
Por que adotamos uma abordagem inclusiva para o design inverso na definição de "design direto"? Qual é a relação entre design avançado e design reverso? Por que enfatizar a "engenharia de sistemas como uma estrutura" na definição de "design avançado" "O novo sistema de tecnologia representado pelo pensamento aditivo é o ponto de partida? Por que devemos mencionar os" valores, funções e energias "e" as maneiras de seguir a natureza "na definição de" redesign industrial "? Retomemos as coisas Origem e natureza do sistema, e do ponto de vista da evolução sistemática e sistemática, pensamos sobre o significado de "design avançado" e "redesign industrial".
2.1.1 design avançado e design reverso
Recordando o processo de industrialização na China, pode-se dizer que a pesquisa e o desenvolvimento de produtos e equipamentos complexos que vão do mapeamento e cópia para melhorar a adaptação à pesquisa e desenvolvimento independente de evolução de gama baixa até alta evolução em cada período histórico de modo R & D são positivos Modelo de aplicação mista de design e design invertido, mas o design positivo e o design inverso de cada período da proporção de diferentes e, gradualmente, do design reverso para o design dominante orientado para a frente dominado, e com este processo, o design inverso e o design avançado O nível de capacidade de maturidade também está aumentando. Primeiro olhar para o nível de maturidade da capacidade de projeto reverso para melhorar o processo '3'.
A topografia e mapeamento de imitação com base em "quase-lei" é uma atividade típica de design reverso, especialmente no estágio inicial de mapeamento e simulação de equipamentos, há um grande número de atividades de design reverso de nível relativamente baixo (como mostrado pela seta vermelha na Figura 6) Em espécie, anti-impulso aos desenhos, back-to-design, sem ter que voltar para a demanda original na economia cada vez mais globalizada, mercado hoje, o mapeamento não é viável e não é necessário. Para os países pós-industrializados, a partir da introdução É um estágio essencial e insuperável de desenvolvimento histórico que digerindo e absorvendo produtos e tecnologias estrangeiras avançados ou começando com a análise de tecnologias e produtos existentes de concorrentes nacionais e estrangeiros para melhorar a adaptação e re-inovação, Seu papel é manter os ombros de predecessores ou gigantes, capacitar equipe de P & D e aumentar a competitividade do núcleo.
Figura 6 diferentes níveis de maturidade de design inverso na entidade de engenharia do sistema V modelo de realização '3'
Para os países estrangeiros gastar dinheiro em desenhos de produtos e patentes e outros direitos de propriedade intelectual da introdução da digestão e absorção, a necessidade de análise específica das circunstâncias específicas. Para apenas a introdução, com pouco ou nenhum esforço de digestão e absorção, equivalente a salvar o "quasi- O nível de design inverso, por exemplo, é uma cópia de meio coração, isso simplesmente não terminou todo o processo de design completo de todo o processo, design avançado de baixo nível. Depois de se concentrar na introdução da digestão e absorção, devido e evitando riscos técnicos O propósito da quase-lei original é diferente. Ele deve incluir um alto nível de atividades de design reverso (como mostrado pelas setas verdes na Figura 6) que estão voltadas para as necessidades.
A análise da técnica anterior da figura 7, que se baseia no desenho inverso, mostra o fluxo '3'
A análise de tecnologias e produtos existentes de concorrentes nacionais e estrangeiros sob o modo independente de P & D e inovação é essencialmente consistente com a digestão e a absorção no modelo de digestão e absorção introduzida, e a diferença é apenas se o mercado de front-end de P & D precisa e os requisitos de negócios estão incluídos Desenvolvimento e análise. Portanto, a análise da técnica anterior (ver o exemplo de fluxo mostrado no diagrama de faixa na Figura 7) contém um nível mais alto de atividade de projeto reverso do que a introdução da digestão e absorção (como mostrado pela seta amarela na Figura 6) O projeto reverso do modelo de design inovador Forward Design Framework.
Como a engenharia de sistemas é um conjunto de metodologias que garantem que as coisas complexas sejam feitas, feitas e feitas rapidamente, o grau de confiança na estrutura de engenharia de sistemas ou o grau de conformidade com os processos de engenharia de sistemas não é apenas uma medida da maturidade das capacidades de engenharia reversa Indicadores importantes, mas também um indicador importante da capacidade de medir a maturidade da capacidade de design positiva. A capacidade de design normal é uma aprendizagem a longo prazo, dinâmica, sistemática e prática do processo de acumulação, eclética, descreva o projeto para a engenharia do sistema como um quadro para projetar e fabricar um Na direção do processo de engenharia do sistema nunca foi o baixo nível de design "positivo", a abordagem do modelo de processo de engenharia do sistema para o produto do projeto avançado e, em seguida, para o método do modelo de processo de engenharia do sistema para orientar o produto e processar o design para a frente e, finalmente, Com base na Estrutura de Engenharia Sistemática, realiza a integração do design e fabricação (produto, material, processo), o design direto de todo o sistema do produto durante toda a sua vida e, finalmente, completa todo o processo de aprimoramento da maturidade da capacidade de design direto, desde o extremo inferior até o extremo superior.
2.1.2 Desenho Direto e Fabricação de Aditivos
A fabricação de aditivos baseia-se no princípio do acúmulo discreto de cálculo matemático similar, conduzido pelos dados tridimensionais e controle automático do computador para obter uma produção de tecnologia de fabricação digital controlável, material a camada, diretamente comparada ao material e outros materiais Não é apenas um novo método de fabricação e processamento, mas um motor importante na nova rodada de revolução tecnológica e revolução industrial que mudará o modo de produção e os estilos de vida da humanidade. O sistema de tecnologia disruptiva, esta manifestação subversiva de, além deste novo processo de fabricação traz, em um único dispositivo pode produzir rápida e precisamente qualquer forma complexa das peças, uma redução substancial no número de peças e processos de processamento, encurta o processamento Ciclo, economizando matérias-primas, reduzindo o consumo de energia e muitos outros benefícios, mais importante, alcançou o design estrutural, materiais de alto desempenho, a integração de componentes de fabricação complexos e o projeto macroestrutural e a microestrutura da preparação do material com Mudança revolucionária: '11 -15 '
• O pensamento complementar por trás da fabricação de aditivos é uma revolução no design que abre completamente os grilhões do projeto, onde os métodos tradicionais de design baseados em materiais subtraítivos, como DFM (Manufacturing) e DFA (Assembly), não estão disponíveis. Os designers podem Realmente retornando às necessidades dos usuários, realizando DFF ou DFAM, a relação entre design, processo, design e fabricação não é mais de forma causal e dependente da ordem, do ponto de vista do valor, função e energia Mas um sistema de vida mutuamente motivado que permite o design inovador e de baixo custo e a fabricação rápida de componentes grandes ou muito grandes ou sistemas estruturais, sistemas complexos / supercomponentes ou estruturais, produtos multi-espécies, de baixo volume e personalizados em um Crie uma estrutura extraordinária para obter funções extraordinárias.
• O processo de fabricação tradicional de soldagem, tratamento térmico e revestimento, pulverização, revestimento, oxidação, composição, endurecimento e outro tratamento de superfície é um meio macro-extensivo para alcançar as características do ajuste de micro-materiais e a desnaturação. A fabricação de aditivos é um material sutil como ponto de partida, Controlado digitalmente como um meio para criar criativamente materiais ao preparar partes (ou mesmo para criar compostos diferentes materiais juntos ou mesmo sintetizar novos materiais) para fazer o material ao fazer a peça, está prestes a ser tradicionalmente escolhido Preparação e processamento do processo em série em um processo de formação e formação de um processo paralelo, desde macro até micro, mecânica estrutural e mecânica de materiais para conseguir uma combinação de avanços para melhorar o desempenho do próprio produto, a estrutura do material e o desempenho do processo de fabricação e mais sofisticados. Controle preciso da capacidade de conseguir a preparação digital de alto desempenho de novos materiais, especialmente materiais de alto desempenho sem equilíbrio, materiais refratários refratários de alta atividade, preparação de material de gradiente de alto desempenho e preparação de material compósito multi-escala de alto desempenho e novos materiais / Preparação de metamateriais.
• É previsível que, com a industrialização da tecnologia de impressão em 3D, o fluxo de processo tradicional, a linha de produção, o modo de fábrica e a cadeia da indústria terão um ajuste em profundidade. De acordo com os tipos de produtos e categorias industriais, as barreiras para a fabricação de produtos industriais por fábricas de produtos químicos especializados Progressivamente, desaparecerá e, em seguida, abrirá o período de ponta a ponta (final da demanda do cliente para atender à demanda do cliente): a biblioteca de peças de reposição será gradualmente eliminada, fabricação e reparo no local, etc. manutenção eficiente e modo de suporte se tornarão mainstream, armas e equipamentos baseados em operadoras ou Os sistemas de formação e reparação de laser móvel do Battlefield, e até a fabricação do espaço, estão gradualmente entrando no palco. Os modelos de produção, como fabricação distribuída, fabricação ubíqua e fabricação social com custo marginal quase zero, baseados em tecnologias como nuvem industrial, Internet das coisas e realidade virtual tornar-se-ão realidade .
• Finalmente, como novo membro da família de tecnologia de fabricação, a fabricação de aditivos, embora uma nova tecnologia transformadora com grande potencial de crescimento, ainda deve ser complementada por técnicas de fabricação tradicionais sem derrubar técnicas tradicionais de fabricação O sistema de tecnologia de fabricação de sistemas físicos artificiais irá inaugurar uma nova era de materiais aditivos, materiais, reduzir dependências de materiais, integração de processos.
Examinemos a ruptura das metodologias tradicionais de fabricação e tecnologias de fabricação de tecnologias de fabricação avançadas, como fabricação de aditivos, fabricação bionica e fabricação micro / nano, representada por materiais aditivos, na perspectiva da tendência evolutiva do sistema teórico TRIZ. Revolução científica e tecnológica e promoção da revolução industrial.
De acordo com a teoria do TRIZ, a evolução dos sistemas técnicos (isto é, sistemas físicos artificiais) obedece às leis objetivas (Figura 8) e evolui com o objetivo de melhorar sua própria desejabilidade (ou seja, alcançar as mais úteis funções possíveis com o menor recurso possível), técnicas No processo de evolução, há conflitos devido às inconsistências evolutivas de vários subsistemas no sistema. As pessoas precisam usar recursos existentes para resolver contradições sem comprometer. A realização do sistema técnico consiste em estrutura simples - funções complexas - funções complexas - Para a estrutura simples - a evolução de uma espiral complexa de evolução espiral (Figura 9) "16".
Figura 8 Estrutura da Tendência Evolutiva de Sistemas Tecnológicos na Teoria Moderna TRIZ '17'
Figura 9 Teoria da TRIZ sobre a evolução das tendências do sistema técnico no sistema técnico, desde funções estruturais simples até funções estruturais complexas e, em seguida, para uma estrutura simples - funções complexas da evolução ascendente espiral da aplicação '16'
A fim de alcançar o objetivo final de aumentar o grau idealista de evolução do sistema tecnológico, geralmente adota a fórmula do grau ideal (grau ideal = soma das funções úteis / (soma dos efeitos nocivos + custo)) Abordagens de engenharia de valor, como melhorar o desempenho ao mesmo tempo em que reduz os custos, etc. Pelo contrário, o resultado final ideal paradoxal da TRIZ (IFR para breve, que não significa recursos materiais ou energéticos, não A qualquer custo para alcançar a função desejada) "Isso é usado para quebrar o conceito de pensamento, encorajar as pessoas a uma busca infinita de sistemas técnicos infinitos do grau ideal". Alizhulle, o pai da TRIZ, disse: "O resultado ideal é Parece que é uma invenção de sexto nível que não existe. Parece ser uma virtual, ilusória e singular. No entanto, na história da ciência e tecnologia humanas, essas novelas de ficção científica A fantástica fantasia se torna uma realidade.
As dificuldades e os desafios encontrados na I & D e na aplicação do sistema de tecnologia de fabricação de aditivos no estágio atual serão resolvidos na evolução dos sistemas tecnológicos (por exemplo, a fusão do processo para a evolução do super-sistema e o material ideal para a micro-evolução).
Consideremos então a conotação e a essência do design, fabricação e industrialização com o pensamento evolutivo que persegue o resultado final idealizado e melhora o grau ideal de sistema de ciência e tecnologia.
O design é uma espécie de atividade criativa que os seres humanos realizam para um propósito específico, ou seja, as necessidades objetivas são transformadas em sistemas artificiais que atendem às necessidades, incluindo sistemas físicos artificiais e sistemas abstratos artificiais. A força é o motor do design, a essência do design é a inovação, É criar um modo mais idealizado de existência humana (incluindo produção, vida e comunicação) com o objetivo final de design, sendo o desenvolvimento sustentável e a evolução de um sistema complexo de pessoas, natureza e sociedade (Figura 10).
Figura 10 das relações humanas, naturais e sociais entre o design de visão três '1'
A fabricação estreita refere-se a mão-de-obra, ferramentas, máquinas, produtos químicos, formulações ou métodos biológicos para projetar os resultados da produção ou para atender às necessidades de sistemas físicos artificiais, em particular, a maior parte das matérias-primas em produtos. Incluindo o design do front-end, mas, de fato, a partir da definição dos dois, podemos ver que a conotação do projeto é mais abundante, o que não só faz o sistema físico artificial, mas também inclui o sistema abstrato artificial.
A industrialização (industrialização) visa o desenvolvimento sustentável da civilização humana. Por meio da adoção contínua de novas tecnologias e a busca de organizações profissionais altamente eficientes, o nível de produção de material centrado nas atividades de design e fabricação é continuamente promovido.
Portanto, a melhoria contínua do design e fabricação do ideal de integração é a industrialização (industrialização) o resultado ideal para o resultado final da estrada necessária, desde a sociedade humana inicial, um período relativamente longo de design e fabricação de baixo nível de mão-oficina de estilo de "integração" Sem se tornar um subsistema técnico ou científico independente, mas apenas parte do processo de fabricação), ao subsistema de fabricação e subsistema de design a partir da primeira revolução industrial na Grã-Bretanha no final do século XVIII e a segunda revolução industrial no final do século XIX na Alemanha, Estados Unidos Desde o estágio de desenvolvimento desequilibrado do século XX até a transformação e promoção de todo o gerenciamento do ciclo de vida de produtos e sistemas desde a engenharia de sistemas tradicionais até a engenharia de sistemas modernos (ou seja, engenharia de sistemas baseados em modelos) desde meados do século 20 até hoje Até o momento, no nível de industrialização, atravessamos completamente as barreiras e barreiras entre o design e a fabricação desde o processo macroscópico até o micro mecanismo e, eventualmente, avançamos para um estágio mais avançado de integração total de design e fabricação ". Jeremy Rifkin, Cost Society ", um livro descreve a Internet das coisas e os efeitos prejudiciais da tecnologia de fabricação aditiva na sociedade humana, como Este processo histórico de industrialização, com seu crescente grau de ambição, retrata a imagem futura da tão antecipada era de compartilhamento de sinergias.
Para o desenvolvimento da evolução do subsistema de tecnologia de design, você pode se referir à maturidade da capacidade de projeto positivo descrita acima, o núcleo é o design integrado de produtos, materiais e processos.
Para o desenvolvimento e evolução do subsistema de tecnologia de fabricação, desde a redução primitiva de materiais na Idade da Pedra precoce da humanidade até a fabricação de materiais equivalentes originais na era de bronze e siderúrgicas, a redução moderna de fabricação de materiais e fabricação equivalente que começou nas duas primeiras revoluções industriais Período de desenvolvimento paralelo, e depois, no início deste século, na aplicação industrial do período de fabricação aditiva e, em seguida, para a integração de design e fabricação para agregar pensamento material e integração de materiais, materiais, madeira, micronano, Uma nova era de convergência (Figura 11).
Figura 11 Desenvolvimento de tecnologia de fabricação de produção humana e espiral '10 '
Em vista da industrialização (industrialização) -> transformação e atualização de fabricação -> concepção e integração de fabricação -> design avançado -> pensamento aditivo e o propósito da fabricação de aditivos entre os meios significa que 'integração de design e fabricação' completamente e A essência da industrialização (industrialização) e o sistema de tecnologia de fabricação de aditivos baseados no pensamento aditivo representam a direção evolutiva do sistema físico artificial de nível baixo para nível avançado, por isso enfatizamos na definição de "design avançado" Adicionar a tecnologia do material como ponto de partida, enfatizando que o pensamento e a tecnologia de material adicional são o ponto de partida para melhorar a capacidade de projetar e integrar a fabricação e tomar "melhorar a capacidade de integração de projeto e fabricação de sistemas físicos artificiais" como os três principais objetivos de desenvolvimento de capacidade de projeto positivo Um
2.1.3 Redesign Industrial e Remanufaturação Industrial
Como um dos cenários de negócios voltados para o futuro, a definição de redesenho industrial fornece ferramentas técnicas específicas - "em termos de valor, função e energia", "de forma natural", e no uso da inovação assistida por computador, Simulação e otimização, fabricação de aditivos, fabricação de materiais e outros avanços em novas tecnologias, novos processos, redesenho de novos materiais ... '.
Do ponto de vista do valor, o conceito central é a tendência de aumentar o grau ideal, que é a primeira tendência de evolução do sistema teórico e técnico do TRIZ. As ferramentas do método incluem sistema de tendência de evolução teórica do sistema TRIZ, engenharia de valor e vários métodos de avaliação de maturidade, como TRL, MRL, IRL e SRL.
Função, é a visão básica da prática de engenharia e está no centro de um modelo ontológico de sistemas físicos artificiais (Figura 12). Não é apenas um ponto de vista enfatizado pela teoria do TRIZ e pela metodologia alemã de design da escola, mas também por análise de sistema, base de conhecimentos de efeitos físicos e A pedra angular do repositório de inovação de conhecimento para soluções de inovação técnica é também o ponto de vista técnico comumente utilizado na classificação de patentes de invenções e patentes no mundo, o escopo de proteção de reivindicações em pedidos de patente, o julgamento criativo do exame de patentes eo julgamento de infração em litígios de patentes. Em contraste com as perspectivas funcionais, as perspectivas da estrutura do produto, as perspectivas do domínio ou da indústria, a vantagem das perspectivas funcionais é que romper a mentalidade e as barreiras nas indústrias, disciplinas e categorias de produtos possibilita aos outros Da solução geral, o ponto de vista funcional é uma das pedras angulares, o modelo de ontologia funcional para o projeto de integração de produtos, materiais e processos mostrado na Figura 13.
Figura 12 modelo de ontologia do sistema físico físico (parte) '19'
Figura 13 Modelo de ontologia funcional '19'
Do ponto de vista da energia, a idéia principal é atingir o objetivo do desenvolvimento sustentável e melhorar a qualidade do fluxo de energia em sistemas físicos artificiais, em harmonia com os requisitos de eco-design e fabricação verde. As ferramentas incluem ferramentas para tendências teóricas TRIZ e tendências no fluxo de energia Tendências de transferência e análise.
A maneira de seguir a natureza é estudar a natureza, aprender com os seres vivos, aprender com a natureza, usar novas estratégias sintéticas bio-inspiradas e princípios bionicos naturais para projetar meta-estruturas, sintetizar orgânicos, inorgânicos, orgânicos inorgânicos Materiais estruturais híbridos e materiais funcionais (Figura 14, Figura 15). Tal como a base de conhecimentos sobre a base de conhecimento de efeitos físicos e soluções de inovação tecnológica é um resumo científico das práticas humanas de engenharia; desde a antiguidade, a natureza também é uma variedade de idéias técnicas humanas Princípios de engenharia e fontes de grandes invenções A natureza é um grande professor de seres humanos, aprender da natureza é um alto nível de design inverso (Figura 6) + design avançado, onde o design reverso Design é o propósito.
Figura 14 imitação de design biológico natural e fabricação de '20'
Figura 15 Osso e bambu da estrutura macroscópica à microscópica '21'
As medidas técnicas dadas na definição de redesenho industrial também se aplicam ao design avançado.
Se a fabricação inteligente é a principal direção da integração das duas indústrias, a integração integrada é o principal conteúdo da construção da informação da empresa é o ponto-chave da integração dos dois principais desafios e avanços, pode-se dizer que o projeto positivo é a principal direção de transformação e atualização da indústria de fabricação. O quadro mais longo que precisa ser encontrado, projetado e praticado no plano de três etapas de "Made in China 2025" que é adequado para o desenvolvimento sustentável a longo prazo no futuro é o principal conteúdo da construção da competitividade central de uma empresa. O redesenho industrial é voltado para o mais fraco atual As deficiências da ação de emergência são um avanço na maquiagem de industrialização no estágio atual e outro avanço na integração das duas culturas para o design ecológico e a fabricação verde.
2017 No início de novembro, o Ministério emitiu o "Plano de high-end inteligente remanufatura de Acção (2018-2020 anos)", requer a implementação em profundidade do "Made in China 2025", acelerar a implementação de fabricação verde, promoção do desenvolvimento verde industrial, com foco escudo, motores de aviões e turbinas a gás , equipamentos de imagem médica, pesados máquinas-ferramentas e equipamentos petrolíferos e campo de gás e outras peças chave fabricação, além de aditivo de fabrico, materiais especiais, processamento inteligente, o teste não destrutivo e outro verde com base em tecnologia comum na aplicação do sector recondicionamento. como a 'restauração tamanho e desempenho' produtos mecânicos e elétricos como as principais características técnicas da indústria de reciclagem de remanufatura o recurso com características chinesas, pode ser considerado um subconjunto de um dos re-engenharia ou de negócios cenários industriais, isto é, sem tecnologias de inovação de design de simulação e otimização assistida por computador, mas apenas por madeira Fabricação e outras tecnologias de fabricação avançadas para alcançar a recuperação do tamanho do produto e a melhoria do desempenho.
Aditivo de fabricação e outras tecnologias de fabricação avançadas, além de aumentar a remanufatura industrial, também pode ser usado na cena seguinte, a fim de cumprir as metas de desenvolvimento sustentável da economia circular com base no eco-design e fabricação verde: (1) a manutenção, melhorando design de produto (Design for MRO) para prolongar a vida do produto; (2) Design para desmontagem para montagem de clientes e reciclagem de materiais; (3) Fabricação de aditivos para verificar o uso de material e descarte de lixo no início do projeto sob condições de personalização de massa. concepção orientada recuperado (de criação para reciclagem) reutilizar; (4) recuperação dos materiais para novos materiais compósitos e materiais biológicos aditivo de fabrico e de reciclagem, o desenvolvimento de energia limpa e utilização em (5) aditivo cadeia de fabrico; et etc. aditivo tecnologia de fabricação para o desenvolvimento humano sustentável e economia de reciclagem, oportunidades e desafios, mas o desafio é muito maior do que a oportunidade de desafiar, para ficar de frente para a cadeia ecológica, a altura do ciclo toda cadeia da indústria e de vida do produto e do sistema global para ser Resolva.
Extensão 2.2
'Design para a frente' e 're-concepção apos industrial apropriado expandida a partir dos sistemas complexos originais e produto artificial para o sistema físico de corrente (isto é, sistema manual deve conter hardware) (fig. 16), o âmbito da concepção do produto a partir da expansão inicial adicionar design para o ambiente de design de produto agora (Figura 10). desta forma, cuidados de saúde,, edifícios inteligentes culturais e criativas, cidades inteligentes e tão intimamente relacionadas com indústrias e áreas humanas de vida e de produção são incorporados 'projeto para a frente' e 'redesenho industrial 'o escopo de negócios de tal prorrogação, após a expansão de' projeto para a frente 'e' re-engenharia industrial 'para as áreas de negócio ea cena se expandiu para o núcleo do processo humano de industrialização - todas as atividades de produção concepção e fabrico de material é direcionada.
Figura 16 classificação do sistema e sistema físico artificial '22'
Sobre a relação entre a frente e industriais de criação de re-concepção da gama do ângulo de vista serviço é coberto, em seguida, o desenho industrial é um subconjunto de desenho positivo (Fig. 17, Fig. 18), isto é, a adaptação com base em recém desenvolvido magra MBSE Paradigma engenharia de sistemas enquadramento I & D tridimensional modelo '18, 23', as atividades de design para a frente encheu o espaço tridimensional inteiro, ele pode ser aplicado para melhorar o design das várias fases da vida e vários sistemas em nível de sistema, design original e R & D de negócios três categorias cena, enquanto o redesenho industrial focado na melhoria da maturidade de design de produtos e sistemas e redesenhar a partir do estágio de desenvolvimento da industrialização, redesenho industrial para o setor manufatureiro como foco atual da China sobre a qualidade do produto e inovação de produtos para atualizar o ponto de partida e um avanço e soluções de estilo de maquiagem industrialização, design frente nos países desenvolvidos é de conhecimento comum que na China você precisa do meio académico para a teoria da indústria e prática de projetar a reconstrução para a frente, e capacitação de design para a frente é um longo prazo, dinâmico, Sistema de aprendizagem, prática e processo de melhoria da maturidade da capacidade.
Figura 17 Desenvolvimento leigo da estrutura de modelo de engenharia de sistemas tridimensional para frente design espaço tridimensional '18'
Figura 18 Subespaço de redesenho industrial em desenvolvimento lean Estrutura modelo de engenharia de sistemas 3D
3 Arquitetura (como-1)
3.1 arquitetura técnica e estrutura lógica
A arquitetura técnica da solução geral (Figura 19) refere-se ao quadro geral de Qian Xuesen do sistema disciplinar de ciência moderna (Figura 20) de 'Three Levels and One Bridge' sob a orientação do sistema no início dos anos 80, incluindo: Engenharia, matemática, física, ciência dos materiais e ambientes habilitados para informação - colaboração de dados para mestres digitais e gêmeos digitais, fabricação de nuvem baseada em dados importantes e a Internet de Coisas, disciplinas de tecnologia - TRIZ e inovação e gerenciamento de tecnologia, Otimização de topologia, simulação de engenharia, engenharia de conhecimento, engenharia e camada de tecnologia - com base em engenharia de sistemas para integração de tecnologia de fabricação aditiva de materiais de produtos e metodologia de design, e o processo de combinação de configuração do sistema de consultoria de design avançado, integração de processo de fabricação avançada Sistema de consulta óptima, sistema avançado de preparação e preparação de materiais, camada de prática de engenharia - sistema de solução para produtos industriais (como aeronaves, aerogeradores, automóveis e moldes), sistema de solução orientada a cadeia industrial (como empreendedor, consumidor Médico, ensino superior e formação profissional e outras utilidades públicas, culturais e criativas, construção, etc.), produção industrial e orientada para a informação. System (equipamentos de processo ferramentas de software materiais e e plataformas, etc.).
Figura 19 Soluções integradas de P & D e Soluções avançadas de fabricação avançada com base no projeto avançado e na arquitetura de tecnologia de fabricação de aditivos
Figura 20 Estrutura Geral do Sistema Disciplinar '24'
Figura 21 arquitetura de lógica de solução geral
A arquitetura lógica de uma solução holística que assegura o funcionamento efetivo desta arquitetura de tecnologia é mostrada na Figura 21, que expande a estrutura de dendrograma linear unidimensional baseada no conhecimento de material e fabricação para as principais aplicações e negócios orientados para o mercado e outros pontos comuns Estrutura de negócios da estrutura organizacional da matriz bidimensional. Essa arquitetura está em linha com o modo avançado de P & D empresarial na Europa e nos Estados Unidos, mas também com assuntos Qian Xuesen e relacionamentos de pesquisa de assuntos juntos em uma idéia científica de pano (Figura 22). E, de acordo com o pensamento de Qian Lao, atribuímos grande importância ao papel fundamental da ciência do sistema, da engenharia de sistemas e da matemática na solução geral.
Figura 22 Sistema de ciência bidimensional "25"
Arquitetura lógica da solução geral A segurança e o suporte da arquitetura de tecnologia são mostrados na Figura 23.
Figura 23 Do modelo de estágio da vida do sistema e do seu sistema de habilitação, as arquiteturas lógicas suportam a arquitetura técnica '26'
3.2 sistema de processo
O método sistemático de design avançado é suportado pela metodologia sistemática de projeto integrado de materiais de produtos para engenharia de sistemas baseados em aditivos. Este sistema está cheio de todas as dimensões do espaço tridimensional de projeto avançado mostrado na Figura 17, Cada nível e cada canto do sistema de processo é baseado na engenharia do sistema, ou seja, o processo de tecnologia de engenharia de sistemas, área de processo de gerenciamento de tecnologia, área de processo de protocolo e a organização do projeto para permitir o processo do processo sob o domínio (Figura 24). Neste conjunto de sistema de fluxo de projeto positivo.
3.2.1 Dimensão do sistema no processo principal
O primeiro é o processo principal na dimensão do sistema, o modelo do ciclo de vida do sistema e seus processos de gerenciamento associados, para garantir que a organização faça o que é certo, que é a dimensão de um objeto orientado para clientes externos e focado nos produtos ou serviços entregues ao cliente. O Manual de Engenharia de Sistemas apresenta modelos de fase de vida como ISO / IEC / IEEE 15288, a estrutura de gerenciamento integrado de aquisição de equipamentos do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, a NASA, o Departamento de Energia dos EUA, integradores de sistemas comerciais de alta tecnologia típicos e fabricantes típicos de sistemas comerciais de alta tecnologia É possível selecionar ou adaptar um sistema adequado com base no tipo de objeto de pesquisa (como tecnologia, produto, solução, negócios e sua combinação) e nível do sistema (sistema, sistema, subsistema, componente / Modelo de processo de fase de ciclo de vida na Figura 24. Além do processo de gerenciamento de modelo de ciclo de vida na área de processo de capacitação de projeto de organização, o processo de gerenciamento de portfólio e o processo de gerenciamento de infraestrutura sob essa área de processo, bem como o processo e fornecimento de compras dentro da área de processo de protocolo Processo, um total de cinco processos na dimensão do sistema.
A Figura 25 é uma abordagem orientada a negócios em linha fechada que leva a solução holística (combinando tecnologia, produtos, soluções e negócios) como objetivo de pesquisa para operações de negócios internas, desde requisitos de mercado até pesquisa e desenvolvimento técnico, até portfólio de produtos e, finalmente, entrega de solução A Figura 26 é um circuito fechado formado pelo desenvolvimento, definição, rastreabilidade e desenvolvimento de soluções de negócios, correspondente ao modelo da entidade V na Figura 6 (ignorando as setas reversas vermelha, verde e amarela na figura) A inclusão na dimensão do sistema também é um refinamento na perspectiva dos requisitos e soluções de negócios na Figura 25. A Figura 27 é uma lista de insumos, saídas e atividades para um processo de análise de negócios ou missão no novo Manual de Engenharia do Sistema INCOSE que é abordado coletivamente O processo de adoção de cenário para o desenvolvimento de requisitos de negócios é um subprocesso da Figura 26. A Figura 28 é uma estrutura de gerenciamento integrada para o desenvolvimento de tecnologia e desenvolvimento de produtos com base na metodologia IPD, que é equivalente ao refinamento na Figura 25 na perspectiva do desenvolvimento de tecnologia e desenvolvimento de produtos.
A Figura 24 define o processo de engenharia do sistema em ISO / IEC / IEEE 15288 '27, 28 '
Figura 25 Operações empresariais de circuito fechado '11' Distribuído da demanda do mercado para a solução
Figura 26 Desenvolvimento de Necessidades Empresariais, Definição, Rastreabilidade e Desenvolvimento de Solução, Entrega em "Bordo" 31
Figura 27 processo de análise de negócios ou missão '28'
Figura 28 Gerenciamento de Tecnologia e Desenvolvimento de Produto Estrutura de Gerenciamento Integrado '29'
3.2.2 Dimensão lógica do processo auxiliar
Seguido pela dimensão lógica do processo secundário, o processo central da engenharia de sistemas, para assegurar que a organização faça o que é certo, orientada para a organização interna, com foco na implementação e controle da dimensão do processo de engenharia do sistema. Figura 24 Área de Processo da Tecnologia de Engenharia do Sistema Sob o 14 processo e gerenciamento do processo de gerenciamento de domínio, além do gerenciamento de informações fora dos sete processos, um total de 21 processos na dimensão lógica na Figura 6. O modelo da entidade V (ignorar as setas reversas vermelha, verde e amarela na figura) O fluxo central do motor de cada processo na área de processo de engenharia do sistema. Os três últimos processos na área de processo (operação, manutenção, sucata) são instâncias instanciadas do modelo V físico (Figura 29).
Figura 29 Operação Logística de Equipamentos Operação e Manutenção Baseada no Processo de Engenharia do Sistema '30'
O modelo tridimensional tridimensional de duplo V é construído pela aplicação recursiva do modelo da entidade V em todos os níveis do sistema (Figura 30). O modelo (da entidade) V não é apenas um modelo de cachoeira quebrada ou um processo de desenvolvimento em série. O princípio da inovação multidimensional, a adição de uma dimensão, significa mudar completamente a perspectiva mundial, e a forma V representa muito exatamente a evolução do sistema, desde a decomposição do sistema até as atividades de integração, tornando o processo de engenharia do sistema visual e fácil de gerenciar. Considere a arquitetura do sistema E as entidades dos elementos do sistema geradas pelo desenvolvimento paralelo do modelo dual-V, bidimensional variável tridimensional, mas também adiciona uma dimensão, reflete o modelo do processo de engenharia do sistema evoluindo constantemente para o super-sistema para melhorar o grau ideal da tendência, além do nível do sistema Aplicações recursivas, o modelo dual V pode ser instanciado na confiabilidade, segurança, segurança e outros recursos do sistema, também pode ser aplicado ao novo design do produto, melhorias de produtos existentes (incluindo redesign industrial) e outros projetos avançados envolvidos Vários cenários de negócios e cenários de solução de problemas de solução de problemas também podem ser aplicados ao desenvolvimento evolutivo, ao desenvolvimento incremental e ao outro modelo de desenvolvimento de software '26'. Como o DFM / DFA tradicional ou o DFAM como parte importante do novo paradigma e Design for Sustainability para eco-design e fabricação verde, todos eles são requisitos de entrada na metade esquerda do modelo Entity V para Modelo Entity V e modelo dual V para a estrutura do desenvolvimento real do produto e, em seguida, para alcançar o modelo da entidade V e o modelo dual V da aplicação (Figura 31).
Fig. 30 Aplicação recursiva do modelo duplo V constituído pela entidade V e arquitetura V no nível do sistema '33'
Figura 31 O modelo de entidade de engenharia de sistema V pode ser instanciado em todo o sistema, todo o processo, todas as características e a associação entre DFAM e outras características
A definição de design avançado na Seção 2 refere-se a três objetivos principais do design avançado: (1) aprimorar as capacidades de integração de design e fabricação de sistemas físicos artificiais, (2) aumentar a capacidade de inovação independente das empresas e (3) aumentar a competitividade das empresas e da sociedade Capacidade de Sustentabilidade Esses três objetivos são apresentados em uma relação que, em última instância, atende ao objetivo final do projeto mostrado na Figura 10 - o desenvolvimento sustentável e a evolução de um sistema complexo de pessoas, natureza e sociedade - de modo que "baseado em sistema O sistema de fluxo de projeto para frente de materiais de engenharia e metodologias de projeto de integração de processos para fabricação de aditivos deve refletir e satisfazer o cenário de negócios e o sistema de índice que os três principais objetivos de design direto são hierarquicamente decompostos, por exemplo, Um modelo de economia circular de metas de nível superior para o desenvolvimento que será usado no processo de design direto - As métricas comuns de alto nível para o design ecológico e a fabricação verde - Design sustentável e o último mencionado na Seção 2.1.3 Vários cenários oferecem entrada de requisitos.
Figura 32 Design Impulsionado e formado um círculo virtuoso de sistemas industriais - Exemplo de Modelo de Economia Circular '34'
O processo geral de design para fabricação de aditivos é mostrado na Figura 33. Este processo abrange o processo de análise de requisitos de produtos, design de arquitetura, design detalhado, etc. Na prática, esse processo de orientação precisa ser integrado ao modelo dual V Estrutura do Processo de Engenharia do Sistema A Figura 34 mostra o fluxo de projeto para a fabricação baseada em aditivos com base no projeto sistemático VDI 2221 de produtos mecânicos na Alemanha, que pode ser considerado como a atualização da fase de desenvolvimento do VDI 2221 na Figura 33. Ele é geralmente considerado , O VDI 2221 é um subconjunto do VDI 2206 (Metodologia Mecânica e Elétrica de Design de Produtos), e o VDI 2206 adota o Modelo Architecture V como estrutura de processo para o desenvolvimento de produtos eletromecânicos (Figura 35). Metodologia de Design A Escola Alemã de Sistemas e a Engenharia de Sistemas dos Estados Unidos quase meio século Para trabalhar e atingir os mesmos objetivos em seus respectivos campos, tornando o novo paradigma de sistemas baseados em modelos de engenharia, a peça central da estrutura do processo e da plataforma de informação para desenvolvimento complexo de produtos e gerenciamento de ciclo de vida.
Uma série de subprocessos especializados que sustentam os processos de nível superior para o projeto de fabricação aditiva descritos acima, como a consolidação parcial e os processos de integração funcional para o redesenho industrial (Figura 36), processos, materiais, Design paralelo de peça / produto, modelagem de sistema baseado em MBSE, otimização de topologia e simulação e integração da criação de um processo de projeto (Figura 37), fabricação de aditivos para a criação do processo de projeto (Figura 38) Algoritmos e software de CAD geram soluções conceituais para fornecer informações para otimização de topologia, é uma tecnologia habilitadora para o design aditivo e, em seguida, o redesenho direto / industrial. Os hotspots atuais para design e aplicação, além de sua combinação com otimização de topologia, Incluindo a combinação de front-end e MBSE.
Figura 33 Fluxo de projeto para o fluxo de projeto de fabricação aditiva '35'
Figura 34 Fluxo de design de fabricação de aditivos com base em VDI 2221 '36'
Figura 35 Fluxo de projeto de produto eletromecânico VDI 2206 padrão alemão baseado na arquitetura Modelo V '37'
Figura 36 Integração de peças e fluxo de integração de funções '38'
Figura 37 Modelagem de sistema baseada em MBSE, otimização de topologia e simulação e exemplo de processo de integração de design '39'
Figura 38 Processo de Criação de Design para Fabricação de Aditivos '40 '
3.2.3 dimensão cognitiva da capacitação
Finalmente, o desenvolvimento de capacidades cognitivas, o fluxo cognitivo DIKW reflete a seqüência de valor crescente da hierarquia intelectual de pessoas e organizações e registra processos cognitivos e resultados de cognição e transformação do mundo subjetivo do mundo objetivo, preocupado com o crescimento da própria organização Esta dimensão inclui as transições de gerenciamento e transformação de DIKW geradas ao longo da vida de um sistema físico artificial, bem como o uso de DIKWs existentes por indivíduos e organizações ao longo do ciclo de vida de um sistema físico artificial. A compreensão do sistema está se aprofundando e o acúmulo de fluxos cognitivos que formam dados → informação → conhecimento → sabedoria é o seu próprio desenvolvimento de capacidade (Figura 39). Figura 24 Processos de gerenciamento de informações na área de processo de gerenciamento de tecnologia e área de processo de habilitação de projeto da organização Sob o processo de gestão do conhecimento, processo de gerenciamento de recursos humanos e processo de gerenciamento de qualidade, um total de quatro processos nas dimensões cognitivas.
Figura 39 DIKW fluxo cognitivo '41'
Na dimensão cognitiva, os quadros, métodos e ferramentas da DIKW podem ser aplicados em diferentes níveis por estrutura organizacional e também podem ser aplicados a processos na dimensão do sistema e na dimensão lógica que envolvem a área do processo de gerenciamento de engenharia do sistema e a área de processo de projeto da organização na Figura 24 E também pode ser usado para integrar, analisar, escavar e exibir diferentes tipos de dados, como engenharia de dados maciços, grandes dados industriais e grandes dados da Internet de acordo com quatro níveis de DIKW, e aplicá-los à gestão, integração e coordenação de dados do modelo de produto para aplicação em Gerenciamento do conhecimento, engenharia do conhecimento, várias bases de dados profissionais / construção de base de conhecimento e até mesmo inteligência de negócios e tomada de decisão estratégica aplicada a empresas do grupo etc. No futuro, a fabricação distribuída e a fabricação ubíqua serão realizadas por tecnologias como fabricação de aditivos, computação em nuvem e internet de coisas , A fabricação social e o outro modo de custo marginal de produção quase zero irão formar uma economia inteligente para o ciberespaço sob a estrutura da DIKW. A Figura 40 mostra um exemplo de framework DIKW no campo da fabricação.
Figura 40 Quadro DIKW no exemplo de aplicação da área de fabricação '42'
Em comparação com o modelo de fabricação tradicional com o núcleo da tecnologia de materiais subtraítivos, o processo de fusão e modelo de fabricação de nuvens distribuídas com fabricação de aditivos, como núcleo, também precisa do suporte da estrutura DIKW e ferramentas de métodos relevantes, como dados importantes, internet de coisas, etc. A Figura 41 mostra Exemplo de Serviços de Camada de Dados para Design de Nuvem e Modelo de Fabricação para Fabricação de Aditivos.
Figura 41 Exemplo de Serviços de Camada de Dados em Design de Nuvem e Modo de Fabricação para Fabricação de Aditivos '43'
4 Ferramentas do método (como-2)
Aqui nos concentramos em várias ferramentas metodológicas que desempenham um papel fundamental na arquitetura técnica da Figura 19.
4.1 pensamento do sistema
As idéias de valor, função e energia mencionadas na Seção 2.1.3, bem como algumas das ferramentas do método enumeradas, são aplicações concretas do pensamento do sistema. Aqui, adicionamos um pouco mais - na hierarquia da engenharia de sistemas chamada hierarquia: SoS ) - Hyper-System - System - Subsystem; Material Science is Scaled: Macroscópico - Mesoscópico - Microscópico. O ponto de vista hierárquico refere-se ao assunto do relacionamento (engenharia de sistemas, matemática), as ferramentas do método podem ser aplicadas em todos os níveis O assunto (física, química, materiais, etc.) de um determinado tipo de assunto só pode ser aplicado em uma determinada escala (Figura 42).
Figura 42 Pensamento sistêmico, modelagem de sistema e verificação do sistema em escalas '44 '
4.2 Resolução de Problemas
O pensamento de resolução de problemas é uma maneira global de pensar que percorre toda a solução em todos os níveis, em todas as direções e detalhes em todos os lugares. As ferramentas típicas são a engenharia de sistemas e TRIZ. A engenharia sistemática é garantir que as coisas complexas sejam feitas, feitas e feitas rapidamente É para resolver o problema da criatividade organizacional: a teoria do TRIZ vem da análise e aperfeiçoamento das conquistas da inovação e da invenção tecnológica da humanidade e resolve o problema da criatividade individual, que enfrentam o problema e adotam um padrão sistemático e padronizado O processo de resolução de problemas é extremamente inovador e complementa-se e se complementa na nossa solução geral (e em muitas outras aplicações) (Figura 43, Figura 44).
Figura 43 perspectiva de engenharia do sistema para resolver o problema '45'
Figura 44 Perspectiva teórica TRIZ para resolver o problema '46'
A solução do problema deve ser combinada com o pensamento do sistema e o pensamento matemático para estabelecer a conscientização das fronteiras e limitar a conscientização e fornecer suporte teórico para a solução global. Tomando a inteligência artificial como um exemplo, procedemos do status quo e do futuro da solução para os cenários de necessidades empresariais, Tecnologia AI para uma análise calma e objetiva (Figura 45), saúdo as soluções inteligentes relacionadas à tecnologia para melhorar a solução geral.
Figura 45 Do sistema de pensamento e pensamento matemático para ver os limites da inteligência artificial '47'
4.3 Colaboração de dados
Conforme mostrado na Figura 2, de acordo com a teoria do TRIZ para melhorar a tendência de completude do sistema e melhorar a tendência ideal do fabrico de aditivos proposto, fabricação de materiais, fabricação de biomiméticos, fabricação de micronano e materiais de gradiente, materiais inteligentes e outras novas tecnologias, novos materiais novos Para sair da torre de marfim e obter a escala e o benefício da aplicação industrial, a tecnologia também precisa do suporte do método e método de informação. Além das várias etapas envolvidas no processo da Seção 3.2, as principais plataformas e ferramentas necessárias para cada etapa são De microscopias a macroscófonas Plataformas e ferramentas relacionadas à geração, gerenciamento e colaboração de dados (produto, material, processo, teste, etc.) Concentre-se aqui nas plataformas de gerenciamento de dados e colaboração relacionadas ao fabrico de aditivos Fabricação de aditivos Geração de informações de mestrado digital O mapa é mostrado na Figura 46.
Figura 46 Aditivos para criar informações de mainline digital para gerar o mapa '48'
O modelo AP242 (modelo 3D baseado no modelo gerenciado) no padrão STEP (ISO 10303) e modelo ISO (modelo ISO) é elaborado pelo NIST, aprovado pela ASTM e ISO, o sistema de padrões de fabricação aditiva ASIMA e ANSI. O AP238 (Maquinação de Controle Numérico Integrado) também melhora o suporte para produtos de fabricação de aditivos, processa e processa a representação de dados.
Com base na linha principal digital, os gêmeos digitais que permitem a fabricação de aditivos podem ser implementados (Figura 48), com a ajuda de substitutos digitais para implementar a tendência de maior controle e integridade do sistema mencionados na teoria TRIZ (Figura 8), que por sua vez é baseado no padrão STEP / PLCS Sinergias da rede de suprimentos distribuídos e adições e subtrações e outras tecnologias modelo de fabricação da nuvem (Figura 49).
Figura 47 Sistema padrão de fabricação de aditivos '49'
Figura 48 Fabricação de aditivos baseados em mainstream digital Twins digitais '50'
Figura 49 Um exemplo de um modelo de fabricação de nuvem baseado na tecnologia de colaboração do modelo de dados padrão STEP, como redução de aditivos e materiais
5 Conclusão
Aumentar o nível de idealismo é um objetivo evolutivo para todos os sistemas físicos artificiais e suas atividades associadas de projeto humano, fabricação e até industrialização, tanto no projeto avançado quanto na solução geral (Figura 50).
Figura 50 Quadro global de nível de maturidade da solução
O novo manual de engenharia de sistemas menciona dois requisitos quando se trata do conceito de empresa: uma empresa deve fazer duas coisas: '37'
(1) desenvolver coisas dentro da empresa para servir como ofertas externas ou como mecanismos internos para permitir a realização das operações da empresa;
(2) transformar a própria empresa para que ela possa efetivamente e eficientemente executar suas operações e sobreviver em seu ambiente competitivo e constrangido.
Estas duas condições para o chinês são: criar valor, realizações de outros, ao mesmo tempo em que nos tornamos melhores para nós mesmos. Esta é também a essência do empreendimento como a organização para entender, isto é, o empreendedorismo + inovação. Baseado no projeto avançado e fabricação aditiva de pesquisa e desenvolvimento de alto nível e A fabricação avançada de soluções totais é a nossa mais recente interpretação do original e visão de "promover espírito magro e criar uma indústria inteligente".
Relações aditivo de fabricação e fabricação tradicional, pode ser comparado a física clássica e as relações física atômica, aditivo fabricação de desenvolvimento futuro certamente irá gostar física atômica, como acontece com a física quântica ampla e de longo alcance perspectivas. Manufatura Avançada de Base Tecnológica Aditivo pensar sistema de manufatura da China é a transformação e modernização da 'segunda janela de oportunidade', tornando possível para nós para mudar de faixa para ultrapassar. pensamento de design Additive é um retorno à natureza, para quebrar a mentalidade, a liberação de liberdade de design e criatividade inspirar revolução Essa revolução não é apenas uma revolução na fabricação, é também uma revolução de design destinada não apenas aos designers de desenvolvimento de produtos, mas a um público mais amplo, que revolucionará a educação criativa e a educação de engenharia em todos os campos em todos os níveis. E, em seguida, proíbem a mudança da mentalidade conservadora do medo da inovação, eliminem as barreiras culturais e psicológicas para a reconstrução de teoria e prática de design positivo com base na engenharia de sistemas e fornecem um fluxo constante de pessoal de reserva.
solução global nascido fora das configurações do modelo de negócio de otimização de recursos globais e inovação, para fornecer pouso implementar soluções (Figura 51) é "Made in China 2025" integração na concepção e fabrico, incluindo o foco fase de fabricação na qualidade do produto e inovação de produtos Transformação industrial e atualização do ponto de entrada e solução econômica inovadora e inovadora - redesenho industrial, mas também da academia para a indústria, reconstrução a longo prazo, dinâmica e sistemática da teoria e prática de design positivo, de modo a melhorar a física Sistema de design e fabricação de capacidades integradas e capacidade de inovação independente para a transformação de fabricação e atualização de ultrapassagem para fornecer proteção bem sucedida (Figura 52).
Figura 51 Uma Shiya Asia-Pacific Lean R & D e R & D de ponta e soluções de fabricação avançadas baseadas em design avançado e produção aditiva Posição 51 na promoção da implementação de "Made in China 2025"
Figura 52 Distribuição de patentes relacionadas à fabricação de aditivos por país (Fonte: USPTO e WIPO) '52'
Obrigado
Obrigado, o gerente geral Ying Ying, Hangzhou Dendis Intelligent Technology Co., Ltd. por sua orientação para este artigo. Obrigado Zhang Xiajun, Yang Yi Jie, Bao Gangqiang e Hu Pei por suas contribuições para este artigo.
Referência (parte)
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