AI+”開啟工業(yè)設計“造夢工廠”

在今年的政府工作報告提出，持續(xù)推進“人工智能+”行動，將數字技術與制造優(yōu)勢、市場優(yōu)勢更好結合起來，支持大規(guī)模廣泛應用。這是“人工智能+”第二次被寫入政府工作報告，與去年側重于技術研發(fā)和產業(yè)集群建設不同，今年的提法更側重于技術的落地應用，將人工智能的應用重點指向了制造業(yè)。工業(yè)設計是制造業(yè)的“生命線”，也是突破競爭壁壘的關鍵。設計高度依賴人工經驗，出圖慢、出錯率高？試驗重復率高，配方與參數只能靠反復試錯？工程數據割裂，圖紙、工藝BOM多版本混亂？站在產業(yè)升級的十字路口上，這些越“卷”越累的老難題和看不懂卻必須跟進的新技術交織在一起，越來越多的工業(yè)企業(yè)開始重新審視自己的研發(fā)創(chuàng)新路徑。一、政策導向：AI賦能制造業(yè)的國家戰(zhàn)略政府工作報告中對”AI+工業(yè)制造”的政策解讀體現(xiàn)了國家層面對這一領域的高度重視。2025年政府工作報告明確提出，要”持續(xù)推進’人工智能+’行動，將數字技術與制造優(yōu)勢、市場優(yōu)勢更好結合起來，支持大規(guī)模廣泛應用” 。這標志著”AI+“已從技術研發(fā)階段進入全面應用落地階段，成為推動制造業(yè)高質量發(fā)展的關鍵引擎。工信部在2025年兩化融合工作領導小組會議上進一步明確了實施路徑，提出要”加快重點行業(yè)智能升級，打造智能制造’升級版’” 。這一部署表明，AI技術將深度融入制造業(yè)全流程，從研發(fā)、設計到生產、服務，全面推動智能化轉型。根據工信部運行監(jiān)測協(xié)調局局長陶青的解讀，人工智能是引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術，具有”溢出帶動性很強的’頭雁’效應” 。截至2024年，我國人工智能領域企業(yè)已超過4500家，智能芯片、通用大模型等創(chuàng)新成果加速涌現(xiàn)，為制造業(yè)智能化轉型奠定了堅實基礎 。在數字基礎設施方面，我國算力產業(yè)規(guī)模快速增長，算力總規(guī)模達到230 EFLOPS，居全球第二位；在產業(yè)基礎方面，我國擁有全世界最完整的產業(yè)體系，制造業(yè)總體規(guī)模連續(xù)14年保持全球第一位，人工智能核心產業(yè)規(guī)模不斷增長 。這些優(yōu)勢為”AI+工業(yè)制造”提供了良好的發(fā)展環(huán)境。同時，工信部也指出，下一步要圍繞算法、算力等大模型底層技術，加快推動智能芯片、大模型算法、框架等基礎性關鍵核心技術和產品的突破，建立健全人工智能賦能新型工業(yè)化標準體系 。二、傳統(tǒng)工業(yè)設計模式的痛點與挑戰(zhàn)傳統(tǒng)工業(yè)設計模式面臨諸多挑戰(zhàn)，這些痛點正是AI技術能夠突破的關鍵點。首先，設計高度依賴人工經驗，導致出圖速度慢、出錯率高。資深工程師的經驗是設計的核心驅動力，但這也意味著設計過程受限于個人知識和技能，難以實現(xiàn)標準化和規(guī)模化。其次，試驗重復率高，配方與參數只能靠反復試錯。工業(yè)設計涉及大量參數組合和材料選擇，傳統(tǒng)方法需要工程師進行大量實驗才能找到最優(yōu)解，耗時費力且成本高昂。例如，在汽車碰撞測試中，每研發(fā)一輛新車需要經過數百次整車碰撞試驗，耗時多于30小時，這對企業(yè)研發(fā)效率構成巨大挑戰(zhàn)。第三，工程數據割裂，圖紙、工藝BOM多版本混亂。隨著產品復雜度提升，設計數據管理變得日益困難。不同部門、不同階段的設計文件難以統(tǒng)一，導致溝通成本增加，協(xié)同效率降低。南京智程信息科技有限公司創(chuàng)始人張偉指出，“現(xiàn)階段，很多企業(yè)都建立了優(yōu)秀的智能制造系統(tǒng)，但主要的設計、工藝、制造數據還是由人來完成”，這種傳統(tǒng)模式下，企業(yè)面臨重復性工作過多、零部件增長、標準化難以達成、一次性質量難以保障等多重挑戰(zhàn) 。最后，傳統(tǒng)設計流程周期長、成本高。傳統(tǒng)CAD畫圖涉及一系列建模操作，包括確定草圖3D起點和3D草圖平面方向、繪制2D草圖、將草圖拉伸成3D實體形狀的完整參數和過程，需要專業(yè)領域知識和空間推理能力，學習成本較高 。即使采用傳統(tǒng)CAD技術，設計周期也只能縮短約1/3，整體設計效率提升有限 。三、AI技術如何突破傳統(tǒng)3D設計模式當前，生成式AI正在重塑工業(yè)研發(fā)設計的核心價值。在華中科技大學機械學院彭義兵看來，AI賦能制造業(yè)最現(xiàn)實的途徑是找到某一個“點”，對它進行人工智能的加持，而現(xiàn)在正在發(fā)生變化的就是研發(fā)工具和系統(tǒng)的升級。AI技術正在從多個維度突破傳統(tǒng)3D設計模式，為工業(yè)設計帶來革命性變化。首先，AI降低了設計門檻，讓工程師能夠以更少的精力打造更好的設計。以Text2CAD為例，這一創(chuàng)新AI輔助設計平臺可以直接將自然語言描述轉化為復雜的CAD模型，無論是初學者還是專家，都能根據需求生成精確的3D設計。基礎模型DeepSeek-Coder-1b則實現(xiàn)了”自然語言輸入-參數化模型輸出”的插件功能，增強現(xiàn)有工具的智能化水平 。其次，AI實現(xiàn)了設計流程的自動化與智能化。在建筑設計領域，AI工具如諾亞(Noah)可基于Grasshopper編寫的小程序，自動生成符合規(guī)范要求的強排方案，大大減少前期建模工作量 。達索系統(tǒng)推出的Magic SOLIDWORKS將AI深度融入結構工程軟件，設計師可以通過對話要求AI提供不同設計方案，如減輕產品重量、自動識別約束條件并完成裝配任務、執(zhí)行智能仿真優(yōu)化設計等，幾分鐘內即可生成一系列可供選擇的解決方案 。第三，AI與增材制造的協(xié)同創(chuàng)新。AI負責設計優(yōu)化，如整體減重、力分布計算，3D打印負責落地實現(xiàn)，二者形成”AI設計-3D打印制造”閉環(huán) 。北京拓寶增材科技有限公司董事長張成林表示，“AI優(yōu)化后的一體化部件，3D打印可直接成型，消除螺釘、密封等分散設計，1周內可完成傳統(tǒng)模式下1-2個月才能完成的迭代” 。在醫(yī)療領域，AI可基于患者醫(yī)學數據生成個性化3D打印手術模型，解決標準化產品適配性問題，真正實現(xiàn)”所思即所得” 。第四，AI加速了設計與生產的協(xié)同。深圳升華三維科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人劉業(yè)提出的PEP(粉末擠出打印)技術，將3D打印與粉末冶金結合，解決傳統(tǒng)陶瓷”難成型、復雜結構成本高”問題，已應用于半導體領域，實現(xiàn)快速交付，打破國外壟斷 。這種技術融合推動設計理念升級，支持”結構一體化、形狀復雜化、材料梯度化”，大幅降低高端材料設計與制造成本 。在效率提升方面，AI技術展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。吉利汽車集團通過AI將碰撞仿真實驗時間從30小時縮短至10小時 ；Lockheed Martin使用AR/AI工具將航天器制造裝配時間縮短約50% ；某航空航天供應商通過AI優(yōu)化注塑工藝，將周期時間縮短了18% 。這些數據表明，AI技術正在大幅提升工業(yè)設計效率，縮短研發(fā)周期，降低成本。四、AI在工業(yè)設計領域的應用案例AI技術在工業(yè)設計領域的應用已取得顯著成效，多個行業(yè)案例展示了其實際價值。在汽車制造領域，Text2CAD等AI工具正重塑設計流程。例如，南京智程信息科技有限公司選擇”以AI突破傳統(tǒng)3D設計模式”作為切入點，通過AI技術將自然語言描述轉化為參數化模型，大大降低了設計門檻 。際華三五一四制革制鞋有限公司的”三密度”戶外通勤休閑鞋，通過AI優(yōu)化設計，獲評工業(yè)設計獎(產品組)一等獎 。該公司副總工賈建平表示：“工業(yè)設計更多是應用技術的集成，要讓產品既好看又好用。我們的鞋品注重以人為本，通過工業(yè)設計提升產品內在品質，進而提升其附加值。”在航空航天領域，AI與增材制造的結合正在突破工藝邊界。北京拓寶增材科技有限公司董事長張成林指出，AI優(yōu)化后的一體化部件，3D打印可直接成型，消除螺釘、密封等分散設計，1周內可完成傳統(tǒng)模式下1-2個月才能完成的迭代 。這種”AI設計-3D打印制造”閉環(huán)大大提升了研發(fā)效率，降低了生產成本。在電子設備領域，AI技術正在優(yōu)化復雜電路設計。卡迪夫大學與英國化合物半導體應用(CSA) Catapult合作，使用人工智能(AI)對電力電子轉換器進行建模和設計，與傳統(tǒng)方法相比，該方法可將技術設計時間縮短多達78%，并以98%以上的效率制造設備 。這種效率提升不僅體現(xiàn)在設計階段，還延伸至生產環(huán)節(jié)，大大縮短了產品上市周期。在家電行業(yè)，AI賦能全屋智能設計。2025年AWE展會上，家電企業(yè)通過AI實現(xiàn)全屋智能設計，推動產品從”設備供應商”向”智能服務商”轉型 。奧維云網總裁郭梅德指出：“2025年會是家電AI應用的元年。” 隨著AI技術的深入應用，家電設計將更加智能化、個性化，滿足消費者多樣化需求。在醫(yī)療領域，AI與3D打印的結合正在改變手術模型定制。中山大學XU等通過計算機斷層掃描患者骨盆三維模型，并運用3D打印技術構建3D物理模型，為繼發(fā)于髖關節(jié)發(fā)育不良患者實施全髖關節(jié)置換術，手術導板模型的使用讓手術有更好的計劃和精確的定位，簡化了外科手術過程，縮短了手術時間并提高了手術成功率 。這種個性化醫(yī)療設計正在大幅提升手術效果，降低患者風險。五、AI賦能工業(yè)設計的新范式“AI+”正在開啟工業(yè)設計的”造夢工廠”，通過技術賦能、流程優(yōu)化和價值重構，為制造業(yè)轉型升級注入強大動力。從政府工作報告的政策導向，到傳統(tǒng)工業(yè)設計模式面臨的痛點與挑戰(zhàn)，再到AI技術如何突破傳統(tǒng)3D設計模式，以及在各行業(yè)的實際應用案例，我們看到AI與工業(yè)設計的深度融合正在重塑制造業(yè)研發(fā)模式，推動設計從”工藝妥協(xié)”轉向”創(chuàng)意優(yōu)先”。展望未來，隨著量子計算、工業(yè)元宇宙等新興技術的加入，AI賦能的工業(yè)設計將開啟全新范式，設計師的角色將從執(zhí)行者轉變?yōu)閯?chuàng)意驅動者，更加注重人文思考和價值判斷 。正如鼎捷數智PLM事業(yè)部總經理郭兆富所言：“信息技術的飛速發(fā)展推動制造業(yè)研發(fā)模式發(fā)生顛覆式變革。” 在這一變革中，AI將成為設計師的得力助手，幫助他們實現(xiàn)更多創(chuàng)新夢想，推動中國制造向中國智造跨越。在這個”AI+“的時代，工業(yè)設計不再是孤立環(huán)節(jié)，而是串聯(lián)產業(yè)鏈上下游的核心紐帶。通過AI與人、技術的協(xié)同創(chuàng)新，制造業(yè)將實現(xiàn)從”人找知識、人控流程”到”AI+人+技協(xié)同創(chuàng)新”的轉變，為用戶提供更優(yōu)質的產品和服務，創(chuàng)造更大的市場價值 。