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中國工程院院士譚建榮:產品數字孿生與汽車智能制造關鍵技術趨勢

2019年8月10日,由中國高科技行業門戶OFweek維科網主辦的“OFweek 2019中國智能汽車高峰論壇”在上海新國際博覽中心圓滿落幕!

在本次智能汽車高峰論壇上,中國工程院院士 、浙江大學教授譚建榮帶來了《產品數字孿生與汽車智能制造——關鍵技術與發展趨勢》的主題演講。他認為汽車工業不僅僅推動其本身的發展,更帶動了整個制造業的發展,推動了整個人類文明的進程。

中國工程院院士譚建榮:產品數字孿生與汽車智能制造關鍵技術趨勢

中國工程院院士 、浙江大學教授 譚建榮

在下滑的汽車市場之下,自主品牌同樣面臨巨大的挑戰。問題主要來自設計及產品開發上。而虛擬現實技術恰恰為汽車的設計生產提供了巨大能量。隨后譚建榮院士以多家知名車企為例,展示了各種虛擬現實技術在汽車制造中的應用實例,并對未來趨勢做出了分析。

以下為譚建榮教授的發言內容,OFweek智能汽車網編輯做了不改變原意的整理及編輯。

演講原文:

OFweek維科網在上海舉辦人工智能大會,我覺得意義非常大。今天能夠冒著風雨來到會議現場都是真正對這個技術有興趣的人。我演講的內容包括產品數字與汽車智能制造關鍵技術與發展趨勢。

對于汽車,我們要看看市場環境怎么樣?汽車工業到底存在什么問題?有哪些優勢?今后怎么做?這些都是每個汽車行業內人士很關心的問題。

汽車是現代文明的重要標志,是全球規模最大,也是最重要的產業。卡爾·奔馳先生發明了世界上第1輛汽車,并且申請了汽車第1個發明專利。可見,奔馳是非常注重知識產權保護。

在汽車大規模生產方面,美國福特公司的貢獻最大。美國福特公司第一任老板老福特提出了公差配合的理論。有了公差配合,就有了互換性;有了互換性,專業化生產才成為可能;專業化生產可能了,汽車才能大批量生產。

由于有了公差配合,就有了專業化生產,從而有了流水線生產。由此世界汽車制造的中心就從德國和法國轉移到了美國,美國成為汽車制造第一大國,也是汽車制造第一強國。不過,汽車大批量生產在上個世紀后半段遭遇了嚴峻的挑戰。

汽車工業精益生產是豐田公司首先實施的,但是精益生產的理念、理論方法是美國學者總結的,之后,他們又在精益生產的基礎上提出了準時制造的理念。精益生產加準時制造就成為精準生產。所以現在汽車工業不僅推動了汽車工業本身的發展,還帶動了整個制造業的發展,推動了整個人類文明的進程。

自2018年下半年以來,全球汽車工業正面臨著寒冬。但在全球汽車不景氣的背景下,兩大公司在全球銷量還超過了1000萬輛。一個是德國大眾,另一個是日本豐田。這兩家企業去年銷量超過1000萬輛的原因有很多,但最主要的原因還是具有領先的設計技術、制造技術。

隨著市場競爭日趨激烈,國產品牌、自主品牌的汽車將面臨巨大的挑戰。乘用車、商用車銷量同比下降,即使新能源汽車銷量有所上升,但是其發展還面臨著的很多困境。李克強總理最近訪問了日本,日本安排讓他去參觀豐田公司,李總理看了大吃一驚,因為豐田公司的技術,特別是新能源汽車的技術是非常先進,國內不少企業與國外發達國家相比還存在比較大的差距。

對于中國品牌乘用車市場份額不斷下降的問題,該如何應對呢?我認為在技術上主要還是設計問題,國內不少制造企業新產品開發能力偏弱,真正有創新的車型還很少,大部分還是停留在仿制階段,或者是改進型的設計比較多。要實現創新就需要用到虛擬現實、圖形仿真技術。通過可視化技術裝配產品就要依托計算機圖形學、CAD圖形仿真;通過物理感知構造汽車數字樣機,則要用AR技術實現虛實融合。

目前,我國正處于數字制造階段,將來還要推廣智能制造。現在號稱智能制造的企業很多,但實際上還沒有達到智能制造的程度,大多是數字化制造、信息化制造、網絡化制造,頂多是個自動化制造,離真正的智能化制造還有較大的差距。

現在汽車工業也開始重視智能化制造。但是大家對智能制造的理解不一樣,一些人把過去做的信息化、數字化、網絡化的制造,改頭換面當智能制造,就是新瓶裝舊酒。

我們首先要搞清楚什么是智能制造,我通過學習和研究,提出智能化設計制造、智能技術跟制造技術的融合,智能制造是對產品前生命周期中設計加工裝備等環節的制造活動進行知識表達與學習,信息感知分析,智能決策與執行,實現制造過程,制造系統與制造裝備的知識推理,動態傳感和自主決策。

智能汽車包括虛擬現實技術、大數據、人工智能、產品設計、加工、裝配、管理服務等環節。而5G有助于智能制造的發展,它具有傳輸性、快速性、大流量三個特點,這三個特點最典型的應用就是虛擬現實。4G時代的傳輸性、快速性、響應性達不到虛擬現實的要求,而5G的大流量,快速傳輸等特性,使得虛擬現實能夠成為智能設計的一個主要手段。

虛擬現實是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統,它利用計算機技術生產一個逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環境。在虛擬環境中,用戶通過使用各種交互設備,同虛擬實體互相作用,進行具有身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流。虛擬現實系統具有三個特點,第1個就交互性,第2個就是沉浸性,第3個就是構想性。

虛擬現實之后美國又提出增強現實,增強現實有兩個層面的理解,一個層面理解增強現實就是把真實錄像的圖片跟計算機生成的圖像進行有機合成融合,這是一個結論。第二個解釋是在真實世界上看不到的東西,通過虛擬現實能夠看到;真實世界上聽不到的東西,通過虛擬現實能夠聽到;在真實世界里面難以想象的東西,可以在虛擬現實當中實現。虛擬現實有很多種類,有簡易型、沉浸性、共享型等。

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