尊敬的曹書(shū)記、鄔院士，今天我利用這個(gè)機(jī)會(huì)，為大家講一個(gè)北航的故事，就是北航在智能制造方面的故事。我們知道所謂的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的腰在哪？腰就是制造，腰強(qiáng)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)才強(qiáng)，它是它的基礎(chǔ)。

　　分五個(gè)部分來(lái)講一下，首先我們講一下背景，數(shù)控加工，其實(shí)是衡量一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要標(biāo)志，也是西方長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)我們封鎖的第一個(gè)最重要的原因。因?yàn)檫@個(gè)東西太重要了，它是整個(gè)工業(yè)的母基。國(guó)家對(duì)這個(gè)東西非常重視，一直給予我們支持。其實(shí)在智能制造上不僅是工業(yè)上支持，學(xué)術(shù)界也很支持。

　　比如說(shuō)基金委和中科院發(fā)了未來(lái)十年中國(guó)科學(xué)戰(zhàn)略的數(shù)學(xué)部分，談到了在傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)的改造更新當(dāng)中的關(guān)鍵數(shù)學(xué)問(wèn)題，起草的時(shí)候我也寫(xiě)了這一部分。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)講，它最重要的使命就是復(fù)雜曲面加工，對(duì)于這件事是很重要的。因?yàn)閺?fù)雜曲面涉及到很多工業(yè)的各個(gè)方面最關(guān)鍵的部件，復(fù)雜曲面零件的特點(diǎn)有這樣幾個(gè)。一個(gè)是曲面比較復(fù)雜，一般來(lái)講的表示是很復(fù)雜的，而且氣動(dòng)性能要求比較高，加工路徑設(shè)計(jì)起來(lái)比較困難。

　　一般來(lái)說(shuō)，像這樣的零件，都是通過(guò)數(shù)控加工的方法來(lái)完成的。我們想對(duì)數(shù)控加工方面做一些顛覆性的理論，這件事一般來(lái)講，顛覆性的理論，或者變革性技術(shù)的產(chǎn)生，溯源是最重要的一件事。就是你這個(gè)技術(shù)是怎么來(lái)的，你要研究這個(gè)東西，然后來(lái)看它的局限性。我們知道，現(xiàn)代的數(shù)控加工，把數(shù)控的曲面加工，盡管我們看到的數(shù)控機(jī)床加工得很快，但是你把動(dòng)作分解開(kāi)以后，工業(yè)零件的曲面看作是一個(gè)數(shù)學(xué)的一個(gè)幾何曲面，然后按照它的精度一點(diǎn)點(diǎn)通過(guò)差值的方法加工出來(lái)。

　　其實(shí)現(xiàn)在好的機(jī)床，比如五軸機(jī)床，整個(gè)的軟件系統(tǒng)是由2200個(gè)軟件來(lái)構(gòu)成的控制系統(tǒng)。但是把這個(gè)東西進(jìn)口到我們國(guó)家的時(shí)候，把200多個(gè)最關(guān)鍵的軟件拿掉了。所以，盡管我們也是五軸機(jī)床，但是功能差了很多，做的東西就不精了。我們想，能不能從根上給他做一些徹底的變革？說(shuō)白了，從數(shù)學(xué)上來(lái)講，我不是從基于它的幾何形態(tài)，而是基于它的物理形態(tài)來(lái)做的這件事，這就是我們整個(gè)要做的事。

　　這個(gè)思路就是，你加工了曲面干什么？比如做成發(fā)動(dòng)機(jī)或者螺旋槳，這個(gè)曲面做出來(lái)以后滿足它的物理特性，才能使它的效能提高起來(lái)。那么我們的基本想法，就是把加工曲面和曲面所蘊(yùn)含的物理特性結(jié)合起來(lái)。它也希望加工出來(lái)以后，也有很好的力學(xué)的流暢性，我們?cè)诩庸さ臅r(shí)候，干脆就按廠直接做，因?yàn)槲覀冞@樣做出來(lái)以后，有流線的概念。所以我們加工的模式就按照流線來(lái)加工。

　　我做個(gè)比喻，就是說(shuō)，所有的現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床不管多先進(jìn)，都是按照幾何原理加工的，這就相當(dāng)于加工了以后，它是一步一步差值加工出來(lái)的，相當(dāng)于農(nóng)民刨地。無(wú)非就是國(guó)外給我們進(jìn)口的數(shù)控去掉了200多個(gè)軟件，相當(dāng)于生產(chǎn)隊(duì)長(zhǎng)刨除了一塊地，他們派了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的老農(nóng)民，去掉的軟件就相當(dāng)于給我們派了一個(gè)新農(nóng)民，這個(gè)新農(nóng)民耕地的經(jīng)驗(yàn)不怎么豐富，所以耕出來(lái)以后不是太好。我的想法是我也不派農(nóng)民了，我用拖拉機(jī)耕地，這就是流線加工，這是我的基本想法。

　　這樣的想法，說(shuō)起來(lái)很容易，其實(shí)從數(shù)學(xué)、物理上表述是非常難的，這件事想了三四年才想清楚。基本上我們想發(fā)展一個(gè)數(shù)學(xué)理論，從理論里來(lái)產(chǎn)生變革性技術(shù)，這個(gè)技術(shù)使得現(xiàn)在的數(shù)控加工是一步式的加工，不是像現(xiàn)有的加工是兩步式加工，現(xiàn)在是根據(jù)流線直接加工出來(lái)就完了。可能性怎么樣？生成流線的話可能有兩種方法，一個(gè)是根據(jù)數(shù)學(xué)物理的方法來(lái)做，還有一種方法就是根據(jù)樣本，就是數(shù)據(jù)來(lái)做，按照它的矢量方法，把它的流量流出來(lái)，然后就把這個(gè)作為我們加工的流線這樣的方法和過(guò)去傳統(tǒng)的數(shù)控方法比較，過(guò)去的加工方法都是基于曲面的幾何特性的局部的處理方法，他看不到加工曲面的整體觀，我只對(duì)附近復(fù)雜，應(yīng)該加工成什么樣他不管。

　　所以極少考慮曲面，生產(chǎn)出來(lái)的零件所賦予的物理特性?，F(xiàn)在我們基于曲面，我們現(xiàn)在提出的方法是不僅要考慮曲面的幾何形狀，而且要把周邊的物理場(chǎng)的信息全局地放在里面一起考慮，大家可以想一想，這樣的話它的科學(xué)處理方法一下子就發(fā)生了非常大的變化，使得我們提高了工件的功能特效。

　　我們想了兩三年，做出來(lái)以后又用了五六年，現(xiàn)在基本的樣子已經(jīng)做出來(lái)了，還請(qǐng)曹書(shū)記支持，我們希望能夠做出來(lái)一個(gè)新原理、新技術(shù)的機(jī)床，我們希望能夠在北航產(chǎn)生。這個(gè)思想一經(jīng)提出，就得到的基金委的大力支持，后來(lái)全票通過(guò)，覺(jué)得這個(gè)非常新穎，因?yàn)槲沂菍W(xué)數(shù)學(xué)的，給了一個(gè)數(shù)學(xué)的基金委95年立重大項(xiàng)目以來(lái)，給了我一筆有史以來(lái)最大的錢(qián)，就是2千萬(wàn)。但是對(duì)工業(yè)來(lái)講這2千萬(wàn)來(lái)講是毛毛雨，但是你可以看到，數(shù)學(xué)人非常省錢(qián)，而且最后還略有結(jié)余。

　　我們做了什么事？首先要把理論弄好，首先要按照?qǐng)龅母拍?，按照幾何點(diǎn)的方面，先把場(chǎng)做起來(lái)，也就是說(shuō)，對(duì)于我要加工的曲面，給它內(nèi)嵌數(shù)學(xué)物理方程。第二，是流線場(chǎng)的保向共軛理論，大家可能不太懂，通俗一點(diǎn)，就是機(jī)器的曲面上面有流線，這我拍平捋直，就跟直線一樣。然后讓那個(gè)機(jī)器加工的時(shí)候，機(jī)器以為就是走直線，實(shí)際上它加工的是曲面，叫做保向共軛。

　　直線是最簡(jiǎn)單的，你就按直線走，但是實(shí)際上刀走的是曲面，這是很厲害的一個(gè)理論，編了三四年。做完以后，這個(gè)曲面是很復(fù)雜的，不一定是一片的，還有拼接技術(shù)，就是非常光滑的拼接技術(shù)。第三個(gè)就是拼接理論，然后拼也拼好了，怎么走也弄好了，然后依次加工。同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展上面的技術(shù)，做完以后我們把這個(gè)做好，最后要看它有沒(méi)有效，具體理論我就不說(shuō)了，大概就是這樣的意思。對(duì)個(gè)項(xiàng)目發(fā)展出了四個(gè)理論體系，包括四個(gè)方面，還有相應(yīng)的一整套非常完整的技術(shù)。然后我們就做了發(fā)動(dòng)機(jī)的葉柵部分進(jìn)行加工，所以我們做了七組葉柵，然后去加工。加工完了以后要做比較，我們的流線加工方法，后來(lái)發(fā)現(xiàn)和經(jīng)典的幾何加工方法比較，按照我們的一步式加工方法，效果非常好，你看我們加工得多漂亮。

　　最后是總體驗(yàn)證，我們要讓最權(quán)威的部門(mén)驗(yàn)證，看它到底怎么樣。因?yàn)?24有經(jīng)典加工的模塊，我們和他們進(jìn)行比較，我放了幾個(gè)例子，一個(gè)是亞音速，這個(gè)紅線是我們的，還有氣流轉(zhuǎn)角，就是它在面上能不能轉(zhuǎn)過(guò)去，因?yàn)檗D(zhuǎn)不過(guò)去就出來(lái)了，最后我們的效果還不錯(cuò)，比所有的加工方法都好。另外是跨音速，這是他出的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從總體性能來(lái)看，我們給的加工方式，導(dǎo)致的氣流轉(zhuǎn)角更大，總損失更小，大概是一到三，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，如果損失和轉(zhuǎn)角提高1到3倍的話，從工業(yè)技術(shù)來(lái)講，應(yīng)該要投多少錢(qián)？這個(gè)項(xiàng)目評(píng)定是在1995年以來(lái)數(shù)學(xué)組的第一個(gè)特優(yōu)，而且很奇怪，我們發(fā)的時(shí)候不是涉密的，所以我們也發(fā)了一些文章，到了2018年的時(shí)候，我們看到國(guó)際展覽會(huì)上，西門(mén)子公司的產(chǎn)品有一些變化，當(dāng)然它是不是按我們的方法加工的，我們也不知道，但是他現(xiàn)在也有這個(gè)樣子，這確實(shí)能夠提高他的效益。

　　產(chǎn)業(yè)化前景，做完以后，我們希望做出一個(gè)新型的數(shù)控系統(tǒng)。而且新型控制系統(tǒng)，能夠和原有現(xiàn)有的系統(tǒng)融合起來(lái)，現(xiàn)有的數(shù)控，比如基于幾何的，來(lái)產(chǎn)生更好的效率。為我們國(guó)家的智能制造領(lǐng)域，做出更好的貢獻(xiàn)，而且按照這樣的方法，我特別要強(qiáng)調(diào)，徹底地把CAD、CAM、CNC融合起來(lái)，不是分開(kāi)的，而是一步式的曲線曲面差補(bǔ)流程。