關(guān)于“高性能制造技術(shù)——制造技術(shù)的進(jìn)步和制造理念的提升”報(bào)告答觀眾問(wèn)

　　2022年5月21日上午，大連理工大學(xué)校長(zhǎng)郭東明院士受邀參加“高性能制造高端論壇”并作題為“高性能制造技術(shù)( High Performance Manufacturing, HPM)——制造技術(shù)的進(jìn)步和制造理念的提升”報(bào)告。報(bào)告共分高性能制造技術(shù)的需求背景、內(nèi)涵、總體框架及特征、使能技術(shù)、典型案例、結(jié)論與展望六個(gè)部分，從高端裝備及其零部件的特點(diǎn)、制造要求和制造技術(shù)的現(xiàn)狀出發(fā)，闡明了高性能制造的內(nèi)涵，并針對(duì)高性能制造未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)提出了獨(dú)到見解。此次論壇報(bào)告直播間人氣爆棚，總收看超過(guò)5.5萬(wàn)人次。大家對(duì)郭院士的報(bào)告反響熱烈，紛紛在評(píng)論區(qū)發(fā)表自己的觀點(diǎn)與想要交流、探討的問(wèn)題。由于時(shí)間原因，報(bào)告結(jié)束后主持人從眾多問(wèn)題中精選了3個(gè)問(wèn)題請(qǐng)郭院士解答，郭院士細(xì)致入微的回答，令大家受益匪淺。會(huì)后應(yīng)大家的要求，我們又從評(píng)論區(qū)中精煉出20個(gè)具有代表性的問(wèn)題，再次邀請(qǐng)郭院士為廣大科研工作者解惑釋疑。郭院士針對(duì)以上熱點(diǎn)問(wèn)題，不僅采用書面形式做出了深入淺出的解答，而且表示愿意與廣大科研工作者進(jìn)一步探討并共同推動(dòng)高性能制造技術(shù)的發(fā)展，助力制造強(qiáng)國(guó)的早日實(shí)現(xiàn)?！稒C(jī)械工程學(xué)報(bào)》也將持續(xù)關(guān)注，為廣大科研工作者搭建學(xué)術(shù)交流的橋梁，助力高性能制造的發(fā)展。

1.問(wèn)：現(xiàn)在制造中設(shè)計(jì)人員與制造人員交流較少，要推動(dòng)高性能制造應(yīng)當(dāng)是上游還是制造這邊?

　　郭院士：這正是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的問(wèn)題所在，交流少、協(xié)同難，產(chǎn)品的性能無(wú)法保證。因此，急需高性能制造的推進(jìn)，這首先要求技術(shù)總管，如總師，要有這種認(rèn)識(shí)，其次是設(shè)計(jì)和制造人員都有這種認(rèn)識(shí)。當(dāng)然了，制造研究人員要有高站位，從產(chǎn)品性能角度來(lái)分析和說(shuō)明設(shè)計(jì)參數(shù)與制造參數(shù)的影響，從而提出有助于性能提升的建議，設(shè)計(jì)人員和產(chǎn)品技術(shù)總管才可能接受制造人員的意見。

2.問(wèn)：智能制造模式相對(duì)傳統(tǒng)加工，在高性能裝備制造具有的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在哪些方面?

　　郭院士：高性能裝備制造，是可以稱為高性能制造的，可以用智能制造來(lái)實(shí)施，但不一定必須用智能制造。智能制造和高性能制造的共性特征都是要基于建模的數(shù)字化制造。智能制造是對(duì)制造系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化，高性能制造是對(duì)產(chǎn)品性能建模和制造全過(guò)程建模基礎(chǔ)上的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造，一定是數(shù)字化制造和可計(jì)算的制造，但不一定是智能化制造。也就是說(shuō)，智能制造追求的是制造過(guò)程的智能化，高性能制造是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程中，始終追求的是保證產(chǎn)品的性能。

3.問(wèn)：高性能制造和高精度制造，通過(guò)制造實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)追求，多目標(biāo)之間是否存在優(yōu)先性，先保證精度還是先保證性能?

　　郭院士：高性能制造中，精度是為了保證性能在設(shè)計(jì)中提出的制造要求，性能是最終目標(biāo)，精度是過(guò)程中的因素。如果低制造精度就可以獲得高的產(chǎn)品/裝備性能，就沒必要選擇高精度制造。因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，高精度制造往往對(duì)應(yīng)的是比較高的制造成本和比較長(zhǎng)的制造周期。

4.問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)從經(jīng)驗(yàn)制造，到科學(xué)制造，目前有哪些操作性強(qiáng)的途徑?

　　郭院士：科學(xué)制造，所謂科學(xué)的制造，就是說(shuō)制造的過(guò)程要能科學(xué)的分析和描述，能計(jì)算的不一定是科學(xué)的，但科學(xué)的一定是可以計(jì)算的。所以說(shuō)，科學(xué)的制造，就是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的制造以及制造的全過(guò)程，都不是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，而是基于分析、計(jì)算和優(yōu)化進(jìn)行的。也就是說(shuō)要對(duì)產(chǎn)品本身及其設(shè)計(jì)制造全過(guò)程進(jìn)行全面的建模，可以是基于理論建立的模型，也可以是基于經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)建立的模型，也可以是基于理論與數(shù)據(jù)相結(jié)合建立的模型。這個(gè)模型的運(yùn)行，尤其是邊界條件等參數(shù)的確定，必須是根據(jù)實(shí)際的條件、具備的生產(chǎn)制造技術(shù)和工藝過(guò)程等情況得出的，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造都是根據(jù)產(chǎn)品性能要求，基于模型分析、計(jì)算、優(yōu)化給出的。這就是與傳統(tǒng)的依據(jù)經(jīng)驗(yàn)的制造的本質(zhì)區(qū)別。實(shí)現(xiàn)科學(xué)制造的途徑，首先是產(chǎn)品的性能建模，其次是基于性能模型的設(shè)計(jì)，即面向性能的設(shè)計(jì)(DFP)和面向制造的設(shè)計(jì)(DFM)，以及制造系統(tǒng)的建模等。

5.問(wèn)：高性能制造對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝的協(xié)同是不是提出了很高的要求，在當(dāng)前設(shè)計(jì)制造相對(duì)獨(dú)立的背景下，如何更好地促進(jìn)高性能指標(biāo)設(shè)計(jì)解耦和工藝映射?

　　郭院士：高性能制造首先是要從制造理念上明確產(chǎn)品性能保證是一切制造的目標(biāo)，通過(guò)性能建模把所有環(huán)節(jié)有機(jī)關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)性能關(guān)聯(lián)模型把設(shè)計(jì)和制造有機(jī)協(xié)同起來(lái)。因此可以說(shuō)，高性能制造是針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造分離提出的系統(tǒng)性解決方案，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)制造過(guò)程具有良好的兼容性。特色的地方在于，要求設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)作為子系統(tǒng)，在系統(tǒng)層的指導(dǎo)下進(jìn)行指標(biāo)的分解、參數(shù)的解耦和學(xué)科的協(xié)同。大連理工大學(xué)在高性能天線罩、飛機(jī)高性能縮比風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、核主泵等高端裝備和關(guān)鍵零部件的制造研究中進(jìn)行了成功的嘗試和應(yīng)用，《高性能制造》的最新論文即將在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》刊出，敬請(qǐng)關(guān)注。

6.問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)高性能制造底層用的相關(guān)軟件工具是自主的還是國(guó)外的?

　　郭院士：由于高性能制造提出時(shí)間還不長(zhǎng)，目前還主要集中在一些典型零件和典型裝備的研制上;雖然在某些具體的支撐性技術(shù)方面，有一些相關(guān)的程序和軟件系統(tǒng)，但總體來(lái)看，目前還沒有專門的協(xié)同平臺(tái)或者軟件，需要高性能制造領(lǐng)域的專家、學(xué)者、工程師在這方面進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，逐步建立。

7.問(wèn)：高性能制造中的“建?！迸c“仿真優(yōu)化”有什么區(qū)別，分別解決什么問(wèn)題，或者起的作用是什么?

　　郭院士：高性能制造中的建模，主要目的是建立材料、結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)與產(chǎn)品性能的量化映射關(guān)系，是高性能設(shè)計(jì)和制造的重要基礎(chǔ)，包括解析建模、數(shù)值建模、數(shù)據(jù)建模、聯(lián)合建模等各種具體方法。近年來(lái)，單一的機(jī)構(gòu)構(gòu)型建模已經(jīng)發(fā)展到考慮機(jī)構(gòu)速度、精度、剛度和動(dòng)態(tài)性能等的“功能-構(gòu)型-結(jié)構(gòu)”綜合解空間建模。上海交通大學(xué)的高峰教授和天津大學(xué)的黃田教授在這方面分別做出了引領(lǐng)性和創(chuàng)新性的工作。性能建模技術(shù)正逐漸從關(guān)注幾何設(shè)計(jì)的CAD建模發(fā)展到關(guān)注物理性能的CAE建模，從穩(wěn)態(tài)靜力學(xué)建模轉(zhuǎn)為瞬態(tài)、時(shí)變的動(dòng)力學(xué)建模，從單一零件建模發(fā)展為剛?cè)狁詈系亩囿w動(dòng)力學(xué)建模，從結(jié)構(gòu)應(yīng)力的單一物理場(chǎng)建模跨入流固熱多場(chǎng)耦合建模，從宏觀單尺度建模拓展到宏微多尺度建模，從均質(zhì)連續(xù)性建模到非均質(zhì)離散、連續(xù)混合建模，從全數(shù)字虛擬建模發(fā)展為虛實(shí)融合的半實(shí)物建模。仿真優(yōu)化是基于建立好的模型，進(jìn)行性能的協(xié)同優(yōu)化。仿真優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)高性能制造的支撐技術(shù)之一，包括正向設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品性能的規(guī)律分析，材料、結(jié)構(gòu)等參數(shù)的優(yōu)化，以及制造過(guò)程的仿真預(yù)測(cè)和工藝參數(shù)的優(yōu)化等。

8.問(wèn)：具體實(shí)施過(guò)程中，怎么實(shí)現(xiàn)“定式定域定量加工”，現(xiàn)在有哪些具體技術(shù)?

　　郭院士：“定量定域定式加工”有兩層含義，一是根據(jù)設(shè)計(jì)(DFP和DFM)制定出具體的工藝規(guī)程，確定每一道工序的加工工藝方法(確定的加工方式)、加工區(qū)域(即確定的區(qū)域)和加工去除(或增加或改性處理)量(即確定的量，是一個(gè)名義量值)，由此進(jìn)行的加工;二是由于設(shè)計(jì)制造中不可消除因素造成初步制造后性能有偏差，根據(jù)性能偏差和制造出零件的實(shí)際幾何和材料特性量值，反求得到零件、部件的下一步精密加工去除(或增加或改性處理)量(這里是一個(gè)絕對(duì)量值)、加工區(qū)域和加工方法，由此進(jìn)行的加工。因此，在完成初步制造后性能超差后的制造階段，“定量定域定式加工”中的“定量”和“定域”指的是根據(jù)性能偏差反求得到幾何參數(shù)或材料特性的修正量和位置，“定式”指的加工方法或方式，總的可以分為減材、增材和改性處理三大類，具體地根據(jù)幾何和材料特性修調(diào)要求，確定特定方式。目前可以實(shí)現(xiàn)定量定域定式加工的技術(shù)有很多，包括傳統(tǒng)的和各種新的加工技術(shù)，但精確的定量加工往往需要的是測(cè)量加工一體化的精密加工新工藝和新裝備。例如在天線罩精密加工中的逐點(diǎn)按需實(shí)現(xiàn)微米量級(jí)去除的測(cè)量磨削加工一體化工藝與裝備，在半球陀螺諧振子性能修調(diào)中用離子束或超快激光技術(shù)的逐點(diǎn)按需的亞微米級(jí)去除加工技術(shù)，在高性能飛機(jī)顫振模型件制造中用局部復(fù)材微量增材工藝技術(shù)，其它例如光學(xué)領(lǐng)域確定性拋光的各種技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)定量定域定式加工。

9.問(wèn)：高端裝備組成從子系統(tǒng)、部件和零件層面是非常復(fù)雜的，如何能實(shí)現(xiàn)性能的建模，我們應(yīng)該從哪些方面努力?

　　郭院士：高端裝備通常是復(fù)雜的機(jī)電復(fù)合體，包括不同的零部件、子系統(tǒng)等，同時(shí)兼具多學(xué)科與多領(lǐng)域的特點(diǎn)，其系統(tǒng)建模頗具挑戰(zhàn)性。因此，其性能的建模不能“求全、求大”，而是要“小而精”，也就是要具有明確的目標(biāo)導(dǎo)向性，要根據(jù)高端裝備的使用要求，分析凝練出關(guān)鍵的性能指標(biāo)，進(jìn)而有針對(duì)性的建模。對(duì)于次重要的零部件可以進(jìn)行科學(xué)合理的簡(jiǎn)化，采用“子模型”的方法，進(jìn)行“低保真度建模”，對(duì)于關(guān)鍵零部件或子系統(tǒng)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注，進(jìn)行“高保真度建?！?，最終通過(guò)多個(gè)模型接口將不同的模型組合成可建模、可求解的“多保真度”和系統(tǒng)級(jí)模型，實(shí)現(xiàn)高端裝備性能的快速和高精度分析、預(yù)測(cè)。目前，我們國(guó)家在性能建模方面的研究存在明顯不足，技術(shù)上缺乏基礎(chǔ)工業(yè)軟件的支撐，行業(yè)政策上缺乏知識(shí)的透明度與共享度，不同領(lǐng)域、不同部門各自為戰(zhàn)，標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)調(diào)性不足，一定程度上限制了高端裝備的性能建模，這是我們未來(lái)要努力解決的問(wèn)題。

10.問(wèn)：面向復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)怎么解決建模和求解問(wèn)題?

　　郭院士：復(fù)雜系統(tǒng)建模確實(shí)非常困難，需要多學(xué)科知識(shí)，并且不同類型的系統(tǒng)之間差異性很大。建模和求解是不同的兩個(gè)問(wèn)題，沒有模型就談不上求解，有了模型，有時(shí)由于模型極其復(fù)雜，其求解也是極其困難的。復(fù)雜系統(tǒng)的建?？梢韵葟淖酉到y(tǒng)的建?；蛑饕蛩刂g關(guān)聯(lián)關(guān)系建模入手，由相對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)入手，逐步深入完成復(fù)雜系統(tǒng)建模。復(fù)雜模型的求解則需要借鑒和利用先進(jìn)的計(jì)算科學(xué)，比如并行計(jì)算、人工智能等技術(shù)。概括起來(lái)，建模和求解就像硬幣的里面，也應(yīng)該綜合考慮二者的協(xié)同性，遵循的路線應(yīng)該是“分-合-分”的策略。

11. 問(wèn)：高性能制造是否需要考慮設(shè)計(jì)，比如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析等，與高性能制造是什么關(guān)系?

　　郭院士：高性能制造是一個(gè)廣義的系統(tǒng)性理論，而非狹義的機(jī)械加工技術(shù)，它涵蓋了從方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到加工制造、裝配，到性能檢測(cè)的全鏈條，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、力學(xué)分析等都是高性能制造中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中不可缺少的關(guān)鍵內(nèi)容。高性能中的性能是一個(gè)泛指，需要根據(jù)具體對(duì)象具體劃分，比如FAST天眼等重大裝備的高性能制造，既要充分考慮機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性，也要考慮復(fù)雜工況下的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，同時(shí)要考慮精度和可靠性等性能要求，是一個(gè)典型的慮及多學(xué)科影響關(guān)系的智能化的制造，需要材料、設(shè)計(jì)和制造等的充分協(xié)調(diào)與配合，更需要制造過(guò)程中的合理修調(diào)來(lái)充分保證其最終使用性能。

12.問(wèn)：關(guān)于高性能設(shè)計(jì)與制造一體化，是否有專門協(xié)同平臺(tái)完成所有流程的單一數(shù)據(jù)源傳遞工程和反復(fù)迭代多尺度自動(dòng)修正?

　　郭院士：由于高性能制造提出時(shí)間還不長(zhǎng)，目前還主要集中在一些典型零件和典型裝備的研制上，雖然在某些具體的支撐性技術(shù)方面，有一些相關(guān)的工具和軟件系統(tǒng)。但總體來(lái)看，目前還沒有專門的協(xié)同平臺(tái)或者軟件，需要高性能制造領(lǐng)域的專家、學(xué)者、工程師在這方面進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，逐步建立。

13.問(wèn)：數(shù)字孿生技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)高端制造的現(xiàn)狀是什么?

　　郭院士：數(shù)字孿生是隨著裝備制造發(fā)展的需要，近幾年出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，盡管炒作很熱，但總的說(shuō)來(lái)尚屬于發(fā)展階段，在高端裝備制造中用的還不多，更多的是在研究過(guò)程中。數(shù)字孿生的基礎(chǔ)是產(chǎn)品的性能和制造過(guò)程的建模，不僅需要多學(xué)科的知識(shí)，需要強(qiáng)大的工具軟件支撐，還需要與實(shí)際的物理系統(tǒng)實(shí)時(shí)有機(jī)連接。大連理工大學(xué)的宋學(xué)官教授近幾年在數(shù)字孿生方面的研究比較深入，提出了形性一體化數(shù)字孿生方法，針對(duì)若干個(gè)企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行了很有特色的數(shù)字孿生工作。

14. 問(wèn)：在高性能制造實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，人工智能和數(shù)字孿生等技術(shù)能發(fā)揮什么樣的作用?

　　郭院士：人工智能在各行各業(yè)的應(yīng)用由來(lái)已久，隨著先進(jìn)傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，各種傳感器的廣泛應(yīng)用，制造過(guò)程中的有效數(shù)據(jù)量會(huì)越來(lái)越多。這些累積的數(shù)據(jù)是寶貴的資源與財(cái)富，通過(guò)人工智能的方法分析和挖掘這些數(shù)據(jù)，一方面可以從實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)出發(fā)，從速度、壓力、流量、溫度、影像等不同角度，更好地了解高端裝備性能的演變規(guī)律;另一方面，通過(guò)人工智能的輔助，可以更好的解決很多機(jī)理模型的不足問(wèn)題，做到“機(jī)理建模、數(shù)據(jù)修?！?。數(shù)字孿生是近些年非常熱門的技術(shù)概念。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，其在高性能制造中，可以發(fā)揮兩類作用，一是采用機(jī)理模型、實(shí)時(shí)傳感數(shù)據(jù)以及專家知識(shí)等信息，構(gòu)建具有多學(xué)科、多尺度等耦合特性的實(shí)時(shí)“隨動(dòng)”孿生模型，能夠在虛擬空間中實(shí)現(xiàn)真實(shí)物理體形態(tài)與性能的精確模擬與映射;二是運(yùn)用構(gòu)建的孿生模型對(duì)真實(shí)物理體的鏡像模擬、分析與優(yōu)化調(diào)控，輔助真實(shí)物理體實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化操控與運(yùn)行，也就是基于鏡像模擬的優(yōu)化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)真實(shí)物理體、制造過(guò)程的最優(yōu)輸出表現(xiàn)。我們團(tuán)隊(duì)的論文《重大裝備形性一體化數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)》近期會(huì)在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》以封面論文形式發(fā)表，里面有更多關(guān)于數(shù)字孿生與高性能裝備相結(jié)合的思考與討論，敬請(qǐng)關(guān)注。

15. 問(wèn)：高性能制造關(guān)注的性能有哪些，哪些是普通加工制造難以實(shí)現(xiàn)，從而必須用高性能制造的方法?

　　郭院士：隨著應(yīng)用空間的不斷拓展和服役性能的不斷提升，航空航天、能源動(dòng)力、信息電子等領(lǐng)域?qū)Ω叨搜b備的需求迫切。這些高端裝備以承載、傳導(dǎo)、換能、運(yùn)動(dòng)、隱身等性能的精準(zhǔn)保證為主要制造目標(biāo)，往往是機(jī)電液多系統(tǒng)構(gòu)成，涉及到多學(xué)科知識(shí)，不僅性能要求高，且往往系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)成裝備的材料特殊且難加工、零部件表面完整性或精度要求極高，制造難度極大。利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)面臨造不出、造不好(性能不穩(wěn)定或可靠性差)、或廢品率高、周期長(zhǎng)等挑戰(zhàn)，必須尋求系統(tǒng)性的、基于科學(xué)的新的方法和技術(shù)解決。這些高端裝備或高端裝備的關(guān)鍵零部件的制造，建議用高性能制造技術(shù)。

　　例如，以報(bào)告中的飛行器顫振風(fēng)洞試驗(yàn)縮比模型為例，它其實(shí)是一種典型的高性能裝備產(chǎn)品。它的制造不僅需要保證幾何外形、結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布與原飛行器的精確相似，更需要保證多階頻率與原飛行器頻率的精確相似。然而，僅靠調(diào)控工藝參數(shù)，縮比模型多階頻率難以滿足指定要求，或者為精確控制幾何和材料誤差范圍，需要提升成形裝備與工藝從而帶來(lái)成本的急劇增加，縮比模型制造的經(jīng)濟(jì)性變差。這時(shí)候，采用高性能制造的思路，基于顫振縮比模型多階模態(tài)頻率與模型幾何、材料、連接等設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系，在模型頻率測(cè)量和誤差分析基礎(chǔ)上，通過(guò)縮比模型反求修正加工，可以實(shí)現(xiàn)多階頻率精確保證的縮比模型制造。

16. 問(wèn)：高性能制造中是否涉及增材制造，請(qǐng)問(wèn)如何看待增材制造對(duì)高性能制造的貢獻(xiàn)?

　　郭院士：高性能制造是以性能精準(zhǔn)保證為主要目標(biāo)的制造新理念和模式，區(qū)別于傳統(tǒng)以精度保證為主要目標(biāo)的制造模式。增材制造是一種“自下而上”通過(guò)材料累加的制造方法，這種方法使得過(guò)去傳統(tǒng)加工方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件制造變?yōu)榭赡?，是高性能制造的一種重要支撐技術(shù)，也是“定量定域定式”加工的定式中的一種加工方式。加工能力的提升減少了制造約束，具有更大的可行設(shè)計(jì)域，在高性能制造的“面向制造的設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)空間更大，容易獲得更優(yōu)的設(shè)計(jì)性能，滿足更高的性能指標(biāo)。因此，增材制造是實(shí)現(xiàn)高性能制造尤其是具有材料-結(jié)構(gòu)-功能一體化特征的高性能零件制造的一個(gè)重要技術(shù)支撐。

17.問(wèn)：高端產(chǎn)品大飛機(jī)的零部件制造中，關(guān)鍵部件中飛機(jī)輪胎設(shè)計(jì)制造是否可以歸結(jié)為高端或高性能制造的領(lǐng)域?

　　郭院士：可以的。大飛機(jī)輪胎的性能要求是非常高的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般輪胎的要求，因而對(duì)輪胎的材料、設(shè)計(jì)和制造都提出了很高的要求。

18.問(wèn)：在大尺寸晶片制造方面，未來(lái)的主要研究方向和發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面?

　　郭院士：一是新型芯片技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)的新材料晶圓制造，如氮化鎵、碳化硅、金剛石等非硅材料晶圓和晶片制造技術(shù);二是高效低成本的自動(dòng)化晶圓和晶片制造技術(shù);三是少或者無(wú)缺陷的晶圓和晶片制造技術(shù)。

19. 問(wèn)：我想了解下光刻機(jī)制造的瓶頸主要在哪?我國(guó)的光刻機(jī)發(fā)展前景如何?

　　郭院士：光刻機(jī)其實(shí)是微電子制造領(lǐng)域一類重大裝備的總稱，根據(jù)應(yīng)用范圍分為：前道光刻機(jī)、后道光刻機(jī)、LED光刻機(jī)、面板光刻機(jī)。目前，技術(shù)難度最大的就是ASML制造的EUV光刻機(jī)，它不僅體現(xiàn)了很多制造技術(shù)的極限，如極紫外光源、高精度鏡頭、精密工作臺(tái)等方面都體現(xiàn)了制造技術(shù)的巔峰，還體現(xiàn)了圍繞產(chǎn)品的極高性能要求，多學(xué)科深度融合、科學(xué)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析、多單位多專業(yè)頂尖科技人員長(zhǎng)期協(xié)同合作研究的結(jié)果，而我們國(guó)家在這些方面存在明顯的差距和短板。國(guó)家對(duì)光刻機(jī)研制極其重視，國(guó)家、行業(yè)都在大力投入，人才隊(duì)伍數(shù)量和質(zhì)量也在穩(wěn)步提升，關(guān)鍵零部件性能也日益提高，但光刻機(jī)研制是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，鏈條很長(zhǎng)，任何一個(gè)看起來(lái)不起眼的小的環(huán)節(jié)或小的配套裝置，都可能成為系統(tǒng)的瓶頸，必須久久為功。我國(guó)光刻機(jī)近年來(lái)已經(jīng)取得了一些突破性進(jìn)展，相信在不久的將來(lái)，我們也能造出自己的高性能光刻機(jī)。

20.問(wèn)：針對(duì)制造工藝專業(yè)，存在畢業(yè)后5年過(guò)渡現(xiàn)象，請(qǐng)問(wèn)校園理論教學(xué)與工程實(shí)踐如何有機(jī)結(jié)合?

　　郭院士：任何一個(gè)專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)校的學(xué)習(xí)，學(xué)的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，更核心是對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)方法和能力，這里的方法指的是學(xué)習(xí)知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題解決問(wèn)題的方法和能力。這些學(xué)習(xí)和運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的方法和能力，對(duì)任何一個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，都會(huì)是終身受用的。但是具體進(jìn)入到某個(gè)行業(yè)的時(shí)候，肯定會(huì)有一段時(shí)間(不一定是5年)的過(guò)渡或者適應(yīng)，這是正?，F(xiàn)象。這個(gè)過(guò)渡期也恰恰就是理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的結(jié)合期，要想過(guò)渡的流暢、快速，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)中就不可或缺、不可偏頗，所謂“學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆”，必須有機(jī)結(jié)合。隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)大學(xué)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新的教育教學(xué)，以及對(duì)大學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)越來(lái)越重視，投入越來(lái)越大，相信人才的綜合素質(zhì)會(huì)越來(lái)越高，這個(gè)過(guò)渡期也會(huì)越來(lái)越短。

　　郭東明院士簡(jiǎn)介：

　　郭東明，中國(guó)工程院院士，大連理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。高性能制造理念的倡導(dǎo)者，長(zhǎng)期從事高性能制造理論、方法、技術(shù)、工藝與裝備方面研究，形成了工藝?yán)碚摶A(chǔ)研究與工藝裝備研發(fā)應(yīng)用密切結(jié)合的研究特色，在高性能零件精密制造、難加工材料零件精密超精密加工等方面取得突出成就，主持研究出系列化制造技術(shù)及裝備，為解決國(guó)家重大工程中的關(guān)鍵制造工藝技術(shù)難題做出重要貢獻(xiàn)。獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(創(chuàng)新團(tuán)隊(duì))1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，“十一五”國(guó)家科技計(jì)劃執(zhí)行突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，擔(dān)任《International Journal of Extreme Manufacturing 》和《Frontiers of Mechanical Engineering》雜志主編。