工業再設計：將生態理念植入工業品研發

傳統工業品給人們留下的印象往往是“傻大黑粗”，“低效能”也是一直被詬病的問題。在過去，節能技術是一種可有可無的“附屬品”。但今天，環保的重要性已不可忽視，并且成為工業品性能、品質改善過程中必須關注的重要方向。隨著工業企業對“中國制造 2025”的深入踐行，生態設計和綠色制造成為大勢所趨。

安世亞太提出工業再設計戰略，就是利用工程仿真手段和精密鑄造工藝創新對現有傳統工業品的設計過程和工藝過程進行優化、完善與升級。從設計源頭開始基于先進精密鑄造工藝、仿真及優化手段，進行工業品再設計，在提高工業品性能和品質的同時，使其走向集成化、輕量化和智能化，有力地推動和建立我國生態設計和綠色制造的工業模式。

一、精密鑄造的綠色制造基因

與傳統制造業的去料加工技術相比，以 3D打印為代表的快速成型技術被看作是引發新一輪制造革命的關鍵要素。精密鑄造技術可以稱為是“金屬材料的 3D打印”，并且具有弱化材料選擇性、規?；a的優勢。

相較于傳統的制造工藝，蘇氏精密鑄造工藝實現了重要的技術創新。以高精度的近凈形、近凈重和近全吻合受力狀態的能力，制造傳統工藝無法、難以或不值得加工的精密零部件，并免除后續加工，實現“無論產品結構怎樣復雜皆可制造”的目標。

“蘇氏集成精密成型技術體系”是在傳統失蠟熔模精密鑄造工藝基礎上，對所有工藝流程經過 100多項微創新而發展起來，實現了精密鑄造領域的“系統集成創新”，基本上杜絕了傳統鑄造工藝容易產生的質量問題，尺寸精度和內部質量均全面超越國內外標準。這種突破性的新工藝對綠色制造具有直接推動作用。

通過集成精密成型技術體系的應用，可以在確保產品功能和性能指標的前提下，弱化產品對材料性能的苛求，拓寬材料的選擇范圍，在組件設計過程中去除“多余質量”，實現產品及組件的減重；可獲得精確的近凈形尺寸精度與形位公差原件，減少或免除產品后續的加工或處理流程，大幅度簡化復雜精密零件產品及組件的制造工藝流程；此外，可以一次性加工制造含多個零件的組件或產品，簡化產品或組件的集成制造，達到綜合成本更低、綜合性能更高的目的。

目前，我國鑄造工藝水平低，資源消耗大，且環境污染嚴重，平均能耗為工業發達國家的 1.6倍，平均排污量是工業發達國家的 3～ 6倍。通過產品輕量化、簡化加工制造流程和提高產品集成度，可以從總體上減少資源消耗，實現節能減排，并為生態設計提供基礎支撐。

二、工業再設計：將生態理念植入工業品研發

研究表明，工業產品 80%的資源消耗和環境影響取決于產品設計階段，這使得生態設計和綠色設計受到了越來越多的青睞。所謂生態設計就是在設計階段，充分考慮現有技術條件和原材料保障等因素，力求產品在全生命周期中優化解決各個環節資源環境問題。

由于打破了傳統鑄造工藝的束縛，產品設計就無需采用原來的設計思路和方法，從而產生工業品的重新設計和改造，即工業再設計。工業再設計將生態理念深入到工業品研發中，形成對綠色制造的強有力支持。

如實施工業再設計，設計師可以重新設計產品結構的分離面，如無特定必要，產品部件可以設計為一體化結構，無需由大量零件構成。僅此一項改變，對當前產品的各方面都會帶來直接的改觀：性能明顯提升，全結構具有均衡的可靠性，材料可以替換至最低標準，重量下降，載重量提升，保障功能性能的前提下動力要求降到最低，成本下降，以及能耗環保指標的提升。

同時，利用工程仿真和優化技術，可以盡早進行產品設計、工藝設計和虛擬試驗與制造的迭代，獲得最合理的結構、最好的加工方式、高成功率的試驗以及最合理的制造裝配模式。結構和工藝集成優化設計技術將工程仿真體系、精密鑄造工藝技術體系集成在一起，實現結構力學與材料力學的最優組合，用最少的材料與最有效的空間實現結構共享，受力共擔，使“剛柔并濟”、等剛性體和等強度體的結構實現最符合價值工程的效果。

由于無需擔心不能制造，可以對當前產品的結構做大膽優化，產生與傳統結構差異巨大的產品。這種優化通過材料的重新布局和選擇，形成全新的結構，使產品具有等強度、等剛性、剛柔并濟和隨力應變等特性，并對當前產品性能、重量、材料、成本和能耗等各項指標產生跨量級的正面影響。

通過優化手段對工業品再設計，在產品組件設計過程中去除“多余材料”從而去除“多余質量”，可以實現產品及組件的減重，進一步降低自走式結構在整個運行壽命中的能耗。從已經完成再設計的大量產品來看，在維持原裝備性能，不改變裝備制造材料的前提下，通過再設計，普遍可以減少 15%～ 60%的裝備質量。

工業再設計是在“精簡”的基礎上實現更為卓越的功效，這種精益設計往往能讓我們事半功倍。航天某院一武器系統，通過再設計將殼體重量降低了超過 50%之后，在動力系統明顯落后的情況下，實現了該武器系統在航程、航速和精確性方面全面超越仿制對象。

三、打造綠色設計制造一體化示范工程

工業再設計是綠色設計和綠色制造一體化的有益探索。安世亞太工程仿真技術、工業再設計方法與蘇氏精密鑄造工藝的結合，將徹底打破產品設計與生產的藩籬，并且在實踐方面邁出了堅實的步伐。目前，安世亞太與蘇氏合作打造的工業再設計體系已建設了以精密成型制造為中心的精密制造產業園和精密制造模范工廠。通過開展產學研戰略合作，共同研發模范工廠的智能自動化生產線成套設備和工裝，攻關鑄造領域的生態設計、綠色工藝及裝備技術一體化集成，形成技術研發、成果轉讓和成果商業化一體式的產業鏈條，最終面向軍工、通用航空航天、汽車、能源、通用基礎零部件設計制造等行業，提供一體化和輕量化再設計及技術支持服務。

基于“集成化、輕量化和智能化”設計理念開展產品設計，基于工程仿真進行模擬計算分析，基于精密成型技術進行產品生態工藝設計和成型制造，工業再設計體系將綠色生態理念和要求貫穿于產品設計、研發和生產的全過程，從而打造工業品綠色制造的創新示范工程。IM