尊敬的曹書記、鄔院士，今天我利用這個機會，為大家講一個北航的故事，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)，其實工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的腰在哪？腰就是制造，腰強了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)才強，它是它的基礎。

　　分五個部分來講一下，首先我們講一下背景，數(shù)控加工，其實是衡量一個國家的經(jīng)濟實力、綜合國力和國家地位的重要標志，也是西方長期以來對我們封鎖的第一個最重要的原因。因為這個東西太重要了，它是整個工業(yè)的母基。國家對這個東西非常重視，一直給予我們支持。其實在智能制造上不僅是工業(yè)上支持，學術界也很支持。

　　比如說基金委和中科院發(fā)了未來十年中國科學戰(zhàn)略的數(shù)學部分，談到了在傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)的改造更新當中的關鍵數(shù)學問題，起草的時候我也寫了這一部分。對于數(shù)控機床來講，它最重要的使命就是復雜曲面加工，對于這件事是很重要的。因為復雜曲面涉及到很多工業(yè)的各個方面最關鍵的部件，復雜曲面零件的特點有這樣幾個。一個是曲面比較復雜，一般來講的表示是很復雜的，而且氣動性能要求比較高，加工路徑設計起來比較困難。

　　一般來說，像這樣的零件，都是通過數(shù)控加工的方法來完成的。我們想對數(shù)控加工方面做一些顛覆性的理論，這件事一般來講，顛覆性的理論，或者變革性技術的產(chǎn)生，溯源是最重要的一件事。就是你這個技術是怎么來的，你要研究這個東西，然后來看它的局限性。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)控機床加工得很快，但是你把動作分解開以后，工業(yè)零件的曲面看作是一個數(shù)學的一個幾何曲面，然后按照它的精度一點點通過差值的方法加工出來。

　　其實現(xiàn)在好的機床，比如五軸機床，整個的軟件系統(tǒng)是由2200個軟件來構成的控制系統(tǒng)。但是把這個東西進口到我們國家的時候，把200多個最關鍵的軟件拿掉了。所以，盡管我們也是五軸機床，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？說白了，從數(shù)學上來講，我不是從基于它的幾何形態(tài)，而是基于它的物理形態(tài)來做的這件事，這就是我們整個要做的事。

　　這個思路就是，你加工了曲面干什么？比如做成發(fā)動機或者螺旋槳，這個曲面做出來以后滿足它的物理特性，才能使它的效能提高起來。那么我們的基本想法，就是把加工曲面和曲面所蘊含的物理特性結合起來。它也希望加工出來以后，也有很好的力學的流暢性，我們在加工的時候，干脆就按廠直接做，因為我們這樣做出來以后，有流線的概念。所以我們加工的模式就按照流線來加工。

　　我做個比喻，就是說，所有的現(xiàn)在的數(shù)控機床不管多先進，都是按照幾何原理加工的，這就相當于加工了以后，它是一步一步差值加工出來的，相當于農(nóng)民刨地。無非就是國外給我們進口的數(shù)控去掉了200多個軟件，相當于生產(chǎn)隊長刨除了一塊地，他們派了一個經(jīng)驗豐富的老農(nóng)民，去掉的軟件就相當于給我們派了一個新農(nóng)民，這個新農(nóng)民耕地的經(jīng)驗不怎么豐富，所以耕出來以后不是太好。我的想法是我也不派農(nóng)民了，我用拖拉機耕地，這就是流線加工，這是我的基本想法。

　　這樣的想法，說起來很容易，其實從數(shù)學、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)展一個數(shù)學理論，從理論里來產(chǎn)生變革性技術，這個技術使得現(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)流線直接加工出來就完了。可能性怎么樣？生成流線的話可能有兩種方法，一個是根據(jù)數(shù)學物理的方法來做，還有一種方法就是根據(jù)樣本，就是數(shù)據(jù)來做，按照它的矢量方法，把它的流量流出來，然后就把這個作為我們加工的流線這樣的方法和過去傳統(tǒng)的數(shù)控方法比較，過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，我只對附近復雜，應該加工成什么樣他不管。

　　所以極少考慮曲面，生產(chǎn)出來的零件所賦予的物理特性。現(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，做出來以后又用了五六年，現(xiàn)在基本的樣子已經(jīng)做出來了，還請曹書記支持，我們希望能夠做出來一個新原理、新技術的機床，我們希望能夠在北航產(chǎn)生。這個思想一經(jīng)提出，就得到的基金委的大力支持，后來全票通過，覺得這個非常新穎，因為我是學數(shù)學的，給了一個數(shù)學的基金委95年立重大項目以來，給了我一筆有史以來最大的錢，就是2千萬。但是對工業(yè)來講這2千萬來講是毛毛雨，但是你可以看到，數(shù)學人非常省錢，而且最后還略有結余。

　　我們做了什么事？首先要把理論弄好，首先要按照場的概念，按照幾何點的方面，先把場做起來，也就是說，對于我要加工的曲面，給它內(nèi)嵌數(shù)學物理方程。第二，是流線場的保向共軛理論，大家可能不太懂，通俗一點，就是機器的曲面上面有流線，這我拍平捋直，就跟直線一樣。然后讓那個機器加工的時候，機器以為就是走直線，實際上它加工的是曲面，叫做保向共軛。

　　直線是最簡單的，你就按直線走，但是實際上刀走的是曲面，這是很厲害的一個理論，編了三四年。做完以后，這個曲面是很復雜的，不一定是一片的，還有拼接技術，就是非常光滑的拼接技術。第三個就是拼接理論，然后拼也拼好了，怎么走也弄好了，然后依次加工。同時，相應地發(fā)展上面的技術，做完以后我們把這個做好，最后要看它有沒有效，具體理論我就不說了，大概就是這樣的意思。對個項目發(fā)展出了四個理論體系，包括四個方面，還有相應的一整套非常完整的技術。然后我們就做了發(fā)動機的葉柵部分進行加工，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。

　　最后是總體驗證，我們要讓最權威的部門驗證，看它到底怎么樣。因為624有經(jīng)典加工的模塊，我們和他們進行比較，我放了幾個例子，一個是亞音速，這個紅線是我們的，還有氣流轉角，就是它在面上能不能轉過去，因為轉不過去就出來了，最后我們的效果還不錯，比所有的加工方法都好。另外是跨音速，這是他出的實驗報告，從總體性能來看，我們給的加工方式，導致的氣流轉角更大，總損失更小，大概是一到三，對發(fā)動機來講，如果損失和轉角提高1到3倍的話，從工業(yè)技術來講，應該要投多少錢？這個項目評定是在1995年以來數(shù)學組的第一個特優(yōu)，而且很奇怪，我們發(fā)的時候不是涉密的，所以我們也發(fā)了一些文章，到了2018年的時候，我們看到國際展覽會上，西門子公司的產(chǎn)品有一些變化，當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)在也有這個樣子，這確實能夠提高他的效益。

　　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，現(xiàn)有的數(shù)控，比如基于幾何的，來產(chǎn)生更好的效率。為我們國家的智能制造領域，做出更好的貢獻，而且按照這樣的方法，我特別要強調(diào)，徹底地把CAD、CAM、CNC融合起來，不是分開的，而是一步式的曲線曲面差補流程。