科创中国

国家数字化设计与制造创新中心（简称：国创中心）于2018年9月获工信部批复设立，是国家制造业创新中心建设领域总体布局的重点领域之一。成立以来，国创中心始终以国家战略目标和制造创新发展为导向,围绕新形势下国家制造业数字化智能化创新战略重大发展需求，着力开展核心工业软件自主可控、智能制造装备卡脖子补短板两类技术攻关，助力打造产学研用深度融合的制造业创新体系，为制造强国建设提供坚实的科技创新支撑。

助力国产引擎自主可控 协同攻关推进产学研用深度融合

计算求解引擎在工业软件底层技术中扮演着重要角色，是我国工业软件自主可控的主要瓶颈之一。底层引擎类似于汽车、飞机的发动机，是设计仿真工业软件最核心的关键技术，其研发难度大、周期长、成本高，开发人员须有深厚的专业积累和工程积累。当前我国数字经济加速发展，底层计算求解引擎正在为众多行业实现智能决策提供有力支撑，发展国产引擎已成为处理复杂问题、实现自主可控的必要手段。但由于引擎开发往往历经反复迭代、数次锤炼，真正在该领域深耕的研发队伍少之又少，我国计算求解引擎领域仍有很大的创新和发展空间。

对此，国创中心迎难而上。通过联合国内一流工业软件企业、科研院所和核心应用企业开展协同攻关，专注基础软件底层引擎开发，突破了一系列工业软件的底层计算求解引擎技术。以“有组织创新”强化工业软件底层计算引擎的技术创新和供给能力，国创中心正着力打造产学研用深度融合的底层引擎研发及应用推广生态链，助力国产软件自主可控与健康发展。

——瞄准几何约束求解全景式需求，国创中心联合中望龙腾、山大华天等共同梳理了几何约束领域多年来的研究成果，形成了我国自主原创的CAD基础理论，为未来CAD内核自主创新提供了理论增量。基于原创理论，团队进一步开发了性能接近国际先进引擎西门子D-Cubed.DCM的二维/三维约束求解引擎,实现了一个几何求解引擎支撑N类应用场景的技术创新，并在中国科学院沈阳自动化研究所、湖北华威科等公司进行应用验证，为智能化的CAD技术提供了基础性、普适性的先进可靠关键技术，切实做到了解决真问题、国产可替代。

——三维CAD软件作为企业研发的数模载体，是实现我国制造业自主创新“从0到1”的基础工具，是智能制造“最先一公里”的核心关键技术。为实现对国产三维CAD全面、准确、客观的评测，国创中心联合浙江大学、工信部电子五所、武汉开目等近10家企业高校，联合开发了三维CAD软件自动化评测支撑工具及功能性和性能测试用例库，首次提出评测指标相对量化方法和原点智能检测技术，突破了统一接口的三维CAD自动化测试技术和综合评价技术，通过对国外对标软件的测试建立参照基准，一周内可完成一款三维CAD 80%以上指标的测试，功能与性能测试工具测试指标覆盖率≥80%。该软件已应用于开目3DCAD及NX、广州望中龙腾、山东山大华天、金航数码科技等多款三维CAD软件产品的拉伸功能测试中，规范、促进国产三维CAD软件跨越式发展。

——非线性动力分析广泛应用于汽车碰撞、高速切削等，在航空航天等领域的设计研发中发挥着不可替代的作用。为破解国外仿真软件使用成本高、我国自主非线性动力解决方案匮乏、非线性动力分析系统开发难度高等难题，国创中心联合清华大学、云道智造、数字工软等企业，共同研制了国内唯一功能完备、自主可控的通用非线性动力分析系统。该软件覆盖市场主流商业软件的常用算法和功能，具备高效的大规模求解能力，可以在普通台式机上求解千万自由度以上的模型，以及在超级机上求解上亿自由度及以上规模的模型。该系统面向大型制造企业、制造业产业园区和中小企业、高等院校和仿真工程师及其他工业互联网平台开展推广应用，已应用于百余家企业，在仿真技术应用方面形成优势，赋能非线性软件国产自主可控。

自研智能制造关键装备 问题导向打造国家战略科技力量

关键基础零部件直接决定着重大装备的性能水平，它既是装备制造业发展的重要基础，也是“大国重器”的重要组成部分。但关键基础零部件却一向被视为我国制造业“软肋”，许多基础零部件长期依赖进口，成为我国制造业“卡脖子”难题。提高核心零部件的产品性能和自主水平，在核心功能部件上抢占技术高地、破解技术垄断迫在眉睫。

对此，国创中心不辱使命。致力于攻克装备制造业关键核心零部件的“卡脖子”技术壁垒，实现在电流体喷印、激光焊接、激光精密加工、机器人化加工等方面的工艺突破，自研自制了一系列关键核心功能部件。以“真问题引领”提升关键核心零部件国产化率，赋能我国制造业国产零部件自主可控，切实发挥中心作为国家战略科技力量的科技创新与行业引领作用。

——我国新型显示产业规模世界第一，但核心装备依赖进口，严重制约我国新型显示产业自主可控发展。新型显示器件向大尺寸、超高清、柔性化方向发展，而喷墨印刷技术具有低成本、柔性化、可大面积生产等显著特点，是解决新型显示高成本问题和实现超大面积量产的有效途径。国创中心团队在新型显示喷印装备领域抢抓先机，历时多年原创高分辨率电流体喷印新原理，发明了电流体喷印新喷头、新技术和新装备，国际首创新型显示器件高分辨率喷印制造装备并占领高端市场。该装备电流体喷印分辨率等技术指标达到国际领先水平，项目成果作价3000万在TCL集团实现产业转化，并在华星光电、华为、小米等企业应用，打破OLED产业链上游设备制造装备90%垄断局面，实现了高分辨率印刷及柔性显示制造技术国际引领。

——激光加工技术凭借其可加工材料范围广、加工效率高、加工精度高、工件形变小等优势，在材料切割、焊接等领域正逐步取代传统加工工艺，在制造业转型升级过程中发挥着关键作用。国创中心突破大型厚壁构件高功率激光-电弧复合焊接工艺，实现了20mm厚高强钢的单面焊接双面良好成形，支撑高性能海洋装备、铁路货车大型钢结构焊接制造。在智能激光焊接方面，攻克大功率振镜、大幅面场镜、高频电机等关键技术，自主研制大功率激光扫描焊接头，最大功率达6kW，扫描范围为250mm*374mm，最大入射光斑20mm，关键技术指标达到国际先进水平；攻克大功率振镜、振镜冷却、轨迹控制等关键技术，自主研制了大功率激光摆动焊接头，最大功率12kW，最大摆动频率300HZ，最大焦距800mm，打破国外垄断。为攻克航空航天碳纤维复合材料等复合材料精密切割难题，国创中心团队突破飞秒激光切割工艺创成机制与过程稳定性增强技术，激光器和外光路整形核心器件达国际先进水平，自主研制纤维增强树脂基复合材料飞秒激光切割装备，应用于625所、529所等航空航天企业，满足重点型号制造急需，并推广应用至武器、汽车、船舶、医疗器械等领域，填补国内外空白。

——大型复杂曲面零件（如高铁车身、风电叶片等）是运载、能源和国防领域核心零件，其制造水平直接决定整机装备的使役性能。围绕大型复杂曲面零件高效高品质加工这一难题，国创中心创新性地提出了多机器人自律加工新原理与新模式，形成了大尺度全域测量、变曲率随形顺应、大型面平整度/粗糙度波动调控三项核心技术，研制出系列化的大型复杂曲面机器人“测量-加工”一体化首台（套）重大装备，实现了我国高铁车身、风电叶片、大型风洞构件、汽轮机大叶片从人工磨抛到机器人磨抛的技术跃升。面向大型水轮机组等能源重大装备在数字化智能化运维装备与系统方面的迫切需求，国创中心瞄准大型水动力装备在位机器人加工关键技术，在力变形与机器人加工多约束轨迹规划、时变多模态特性与高效加工主动控制等关键技术方面实现了创新和突破，研发大型水轮机在位机器人加工技术与装备，轮缘间隙波动精度和在位加工效率等指标均达到国际领先水平，相关技术与装备成功应用于在溪洛渡、向家坝等知名电站大型水轮机在位修复加工，大幅提升检修效率与加工精度，填补相关领域技术空白。

国家数字化设计与制造创新中心将继续汇聚产学研用各方力量，努力攻克一个又一个关键技术领域“卡脖子”难题，为制造业科技自立自强和高质量发展提供重要支撑，走出一条中国制造业自主创新的道路。

文章来源：国家数字化设计与制造创新中心