3D升級助模仿走向創(chuàng)新 中國制造走出山寨局面

3D升級助模仿走向創(chuàng)新 中國制造走出山寨局面

提到中國制造，現(xiàn)如今人們最容易聯(lián)想到的一個詞便是“山寨”——從山寨手機、山寨上網(wǎng)本到山寨平板電視；從山寨谷歌、山寨電視劇到山寨春晚。山寨如此“橫行”，也引來了兩會代表委員的關(guān)注。全國人大代表張正貴最近在談到中國企業(yè)如何提升核心競爭力時，憂心忡忡地說，一些高科技企業(yè)為了眼前的經(jīng)濟效益，放棄了對新產(chǎn)品的研發(fā)，導(dǎo)致國內(nèi)市場上“山寨”數(shù)碼產(chǎn)品泛濫，這樣的企業(yè)難以持續(xù)發(fā)展。其實去年，全國政協(xié)委員倪萍就遞交了“應(yīng)堅決抵制山寨產(chǎn)品”的提案?！爸袊獢[脫‘模仿大國’稱號，成為創(chuàng)新型國家，我們必須抓住當(dāng)前3D技術(shù)大發(fā)展的契機，推進信息化與工業(yè)化融合，鼓勵人人參與創(chuàng)新。”國家制造業(yè)信息化培訓(xùn)中心3D辦主任魯君尚說。

山寨旋風(fēng)的背后

北京時間2010年1月28日凌晨，蘋果公司在美國舊金山正式發(fā)布了旗下最新的產(chǎn)品——iPad平板電腦。僅僅過了一周，國產(chǎn)的“山寨iPad”就擺上了北京中關(guān)村一些電子賣場的貨架。

那么，如此迅猛的山寨旋風(fēng)是如何刮起來的呢？

在傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計中，要生產(chǎn)一件產(chǎn)品，首先要由設(shè)計師提供外觀圖紙，然后由工廠的老師傅或技師用黏土將產(chǎn)品形狀用手捏出來，再以土法煉鋼的方式制作出造型近似的模具，其中的過程十分復(fù)雜而且無法產(chǎn)生CAD／CAM(計算機輔助設(shè)計制造)所需的數(shù)據(jù)。

為了克服這些問題，逆向工程技術(shù)應(yīng)運而生。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，只要一臺三維激光掃描儀或者三坐標(biāo)測量儀，就可以對物體的表面進行全面的3D掃描或測量?，F(xiàn)如今，一臺先進的3D 掃描儀可以以每秒數(shù)十萬個點的掃描速率獲得物體表面的三維點數(shù)據(jù)，再利用逆向工程軟件對數(shù)據(jù)進行整理、編輯，獲取所需的三維特征曲線，最終得出可以準(zhǔn)確表達物體外形的數(shù)學(xué)模型。工程師在此基礎(chǔ)上，根據(jù)需要把模型進行簡單的修改和調(diào)整，傳到一般的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，再由數(shù)控機床加工出精度很高的模具。

很多以往無法獲得的物體外形數(shù)據(jù)，或者需要耗費大量時間、精力才能完成的模具制造過程，通過逆向工程技術(shù)都可以變得簡單、快速而精確。如今，從機車零件、運動器材、醫(yī)療輔具等工業(yè)產(chǎn)品的精密設(shè)計加工，到人頭像、人造腿骨、齒模等復(fù)雜曲面的準(zhǔn)確測量，這一技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。

“作為中國引進與使用三維數(shù)字化技術(shù)最早的地區(qū)之一，珠江三角洲一帶的小廠、小作坊中的普通工人每人掌握一到兩種三維數(shù)字化軟件絕對不是什么新鮮事?！鄙綎|科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院副院長鐘佩思教授說，這些廠家通過應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，以極低的成本模仿主流品牌產(chǎn)品的外觀或功能，從而可以快速占領(lǐng)需求正旺的中低端市場。

推動模仿走向創(chuàng)新的那只手

前不久，《國家大型企業(yè)集團創(chuàng)新能力研究》南開—清華課題組在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我國企業(yè)集團創(chuàng)新“九成模仿、一成突破”。多數(shù)企業(yè)集團將模仿作為基本戰(zhàn)略，走“逆向”分解與模仿創(chuàng)新的技術(shù)路線。這類創(chuàng)新主要是在引進平臺基礎(chǔ)上進行的衍生技術(shù)創(chuàng)新，其結(jié)果就是以實用新型和外觀設(shè)計為主的專利。只有少數(shù)企業(yè)集團能夠構(gòu)造出技術(shù)壁壘，在平臺技術(shù)和前沿技術(shù)上有所突破。

3D技術(shù)的革新和運用，如果只是被一些企業(yè)用來提高外圍模仿能力，那絕對是大材小用了。事實上，三維CAD已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)性工具，在研發(fā)創(chuàng)新中發(fā)揮著不可取代的作用。

去年國慶60周年慶典上，中國空軍的王牌“空警2000”預(yù)警機閃亮登場，贏得一片喝彩。其實，早在上世紀(jì)60年代末，我國就曾開展預(yù)警機研制，但因解決不了關(guān)鍵的技術(shù)問題而中途夭折。2001年，三維數(shù)字化技術(shù)被引進預(yù)警機研制流程中，科技人員通過采用三維數(shù)字化設(shè)計，以電子樣機代替物理樣機，在看不見的電磁頻譜空間，完成了電磁兼容性控制，一舉突破技術(shù)瓶頸，推動了我國預(yù)警機技術(shù)的發(fā)展。

“空警2000”的成功研制只是三維數(shù)字化技術(shù)在國家重點項目領(lǐng)域成功應(yīng)用的一例。中國工程院院士、“863”計劃先進制造與自動化領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會主任孫家廣認為，現(xiàn)代產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計離不開三維CAD，因為只有三維CAD才能進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度設(shè)計、外形設(shè)計以及優(yōu)化設(shè)計等，從某種意義上說，沒有三維CAD就沒有創(chuàng)新設(shè)計。

國家制造業(yè)信息化科技工程專家組組長、全國3D大賽組委會副主任楊海成教授把三維數(shù)字化技術(shù)形容為信息化條件下新“工程師語言”。他表示，制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的主要支柱。三維CAD／CAM軟件是制造業(yè)提升產(chǎn)品創(chuàng)新能力的關(guān)鍵支撐性軟件，應(yīng)用三維CAD／CAM技術(shù)，可以大大縮短設(shè)計周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)質(zhì)量，設(shè)計與加工復(fù)雜曲面，是航空航天、裝備、汽車、造船、電子、消費品、模具等制造行業(yè)的企業(yè)應(yīng)對經(jīng)濟危機挑戰(zhàn)，滿足客戶個性化需求的必備工具軟件。如果沒有三維數(shù)字化技術(shù)與人才，產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級將無從做起，提升中國制造業(yè)水平就成了一句空話。

“從山寨模仿逐步過渡到掌握核心技術(shù)的自主研發(fā)設(shè)計，是創(chuàng)新必須經(jīng)歷的階段，因為在現(xiàn)代化社會，任何創(chuàng)新都是在已有的知識基礎(chǔ)之上去做的，不可能從零開始創(chuàng)造。”魯君尚教授說，“我國的制造業(yè)必須盡快跨過這個階段，早日躋身產(chǎn)業(yè)鏈的上游。”

不容錯失的新一輪競爭

今年1月，在美國拉斯韋加斯閉幕的第43屆CES國際電子消費展上，3D概念成為絕對的主流。索尼、夏普、三星、松下、東芝、LG 六大家電巨頭同時推出了具有3D顯示功能的大屏幕電視。松下宣稱，今年將向市場推出100萬臺3D等離子高清電視、3D藍光播放器和3D眼鏡。索尼也表示，到2012年，3D產(chǎn)品的銷售將占索尼消費電子產(chǎn)品一半以上的份額。

與此同時，《阿凡達》、《變形金剛2》等一大批好萊塢的3D電影也紛紛登場，在帶給觀眾全新的視覺震撼的同時，也卷走了驚人的票房。此外，3D照相、3D打印、3D互聯(lián)網(wǎng)、3D虛擬世界等一系列新的技術(shù)，也在不斷地走進我們的生活。從二維最終過渡到三維，已是時代不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。

但是，以3D為代表的新一輪技術(shù)革命在全球打響之時，我們能否搶得先機呢？

從行業(yè)發(fā)展來看，以彩電企業(yè)為代表，國內(nèi)主要彩電企業(yè)紛紛表示對3D市場的發(fā)展持觀望態(tài)度。多數(shù)業(yè)內(nèi)專家認為，國內(nèi)電視產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和高清化的水平比歐美和日本市場分別落后3到5年的時間，而3D是比數(shù)字化和高清化更高級的概念，其普及必然是一個長期的事情，短期市場很難被看好。而且在中國3D標(biāo)準(zhǔn)缺失的情況下，3D電視市場的節(jié)目制作數(shù)量在3D產(chǎn)業(yè)中尚不足1%，3D電視節(jié)目制作還處于空白狀態(tài)。

從技術(shù)儲備來看，清華大學(xué)軟件學(xué)院副院長王建民教授不無擔(dān)憂地說：“目前三維CAD／CAM軟件的核心技術(shù)仍掌握在歐美日等發(fā)達國家手中。我國的三維CAD／CAM市場幾乎被國外產(chǎn)品完全壟斷。每年我國制造企業(yè)采購三維CAD／CAM軟件的金額高達幾十億元，而且還在以每年 20%的速度遞增。這種尷尬局面不僅使得制造企業(yè)承受了高昂的成本壓力，而且支撐產(chǎn)品創(chuàng)新的核心工具受制于人，存在重大的信息和知識產(chǎn)權(quán)安全隱患?！?/P>

“2010年是3D從殿堂走向大眾普及的歷史轉(zhuǎn)折點。3D時代的來臨讓我們和歐美發(fā)達國家處于同一歷史起跑線上?！濒斁斜硎?，目前在前沿技術(shù)上，國內(nèi)外差距還不太大，我們必須盡快制定3D產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大自主研發(fā)的投入，盡可能多地培養(yǎng)掌握扎實專業(yè)知識和現(xiàn)代3D技能的復(fù)合型人才，才能使我們縮小與西方同行的差距，甚至在新的一輪競爭中占得先機。

擁抱人人創(chuàng)新的時代

在前不久舉辦的2009年全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽上，中國海洋大學(xué)的工程沖擊力隊?wèi){借作品《爬壁吸塵車》一舉榮獲一等獎。事實上，這個團隊的成員都是些大三的學(xué)生。

“有一次，我上網(wǎng)看新聞，得知擦玻璃幕墻的‘蜘蛛人’工作非常危險，便萌生了做一個可以清潔玻璃幕墻的機器裝置的想法?！眻F隊成員戴源說，有了這個想法后，他便和同學(xué)查資料，嘗試著做出一臺能飛檐走壁的吸塵車來。

盡管這是戴源第一次嘗試制作一款結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，但使用3D軟件進行設(shè)計，各種零件的裝配關(guān)系，尺寸比例都可以在電腦上運算完成。在一邊上課，一邊學(xué)習(xí)軟件各項功能的情況下，他和同伴花了一個學(xué)期時間，就把想法變成了現(xiàn)實。

“如果沒有3D軟件幫忙的話，我們得用ABS塑料一遍遍地做出實物模型來進行檢測，不僅費時費力，而且要花數(shù)千元去買零件和原材料，對于我們學(xué)生來說，實在是一筆不小的開銷?！贝髟幢硎荆褂?D軟件，除了能設(shè)計出外觀，還能進行仿真模擬。通過把受力點的數(shù)據(jù)輸入軟件進行仿真，可以非常直觀地看到各個部位的實際受力情況分析：紅色表示非常危險，藍色表示安全，這樣，原先的設(shè)計中有哪些不能滿足設(shè)計要求的地方，可以很方便地通過修改尺寸或更換材料來解決問題。

“在全國3D大賽中，涌現(xiàn)出很多學(xué)生自己設(shè)計制作的優(yōu)秀作品，如未來電動越野車、蚊式仿生飛行器等。而且有相當(dāng)多的選手并不是機械制造或計算機專業(yè)的學(xué)生，他們只是出于興趣自學(xué)了3D軟件。”魯君尚表示，三維數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)信息化、仿真虛擬化等3D技術(shù)的應(yīng)用，讓創(chuàng)造成本不再高昂，很多普通人都能參與其中。隨著3D技術(shù)的普及，一個人人參與創(chuàng)新的時代絕對可期可待。