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苏章仁:赋予生硬呆板的产品结构“类生态活系统”
发布日期:2017-08-13   文章来源:中国经济网   
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  中国经济网编者按:安阳强基精密制造产业园股份有限公司所使用的苏氏集成精密成型技术(简称“SIIC技术”)是由苏章仁及其技术团队历经20余年创造与发展形成的精密成型技术体系。近日,记者就精密成型技术和生态设计、绿色制造等问题采访了公司首席科学家苏章仁教授,下文为苏章仁教授供稿。

图为苏章仁教授

  党和国家领导人习近平主席关于“绿色发展方式与生活方式”的战略,首先是构建中国生态文明或者说是生态工业文明的基本国策,同时也清晰了中国工业转型的发展方向。

  贯彻“绿色发展方式与生活方式”的实践,即包括“发展与生活”的外部生态环境建设,也包括“发展与生活”的内在生态品质(内涵)构建,且内外互动、良性循环。

  在基于基本国策的工业转型中,本人作为工程技术人员,仅就生态(绿色)产品工业设计,表达个人看法。

  由于“绿色”是“生态”通俗易懂的表达,“绿色”内涵生态的本质。本文主要采用“生态”一词,并对关键词概念进行必要的梳理。

  生态是自然界中唯一能够“聚集能量并应用能量”的特殊物质或能量形态——以生物包括有机物及其生态链形式存在。

  生物物种的生态及其生态链无一例外地存在可自组织自身内部能量(内部能力),自适应外部变化而确保自我存在、延续与持续发展的活系统,并表现在生命诞生、成长、繁衍以及死亡的全过程(全周期)遵从自然法则——总是以最小的熵污染、最小的能量消耗,实现有序的良性循环与演进。(注:熵污染的通俗概念是指残留无用、无序能量的物质对生态与生态环境所造成污染和危害,逆转污染和危害所付出的能量更为巨大。)

  因此,指向生态文明的“绿色发展方式与生活方式”也是以最小的熵污染、最小的能源与能量消耗的最佳发展与生活方式。与之匹配的工业生产活动即需要“绿色制造”也需要“生态(绿色)产品工业设计”(简称为生态设计)。

  绿色制造的概念普及,成功的案例国外有之,国内方兴未艾,其中包括安阳强基精密制造产业园公司。

  这里仅就生态设计中仍被忽略的问题抛砖引玉。

  生态设计是制定产品在满足人类生产生活最佳功能的全寿命周期,以最小的熵污染、最小的资源、能源与能量消耗可实现的‘蓝图’以及产品残值出路的方案。

  人类生产与生活中,作为在动静态过程承受载荷的产品结构无处不在,涉及整个工业领域,占用大量资源与能量。

  人类在传统零和博弈思维下,整体结构力学性能是基于“以单件结构力学性能冗余为基础,向整体结构层层叠加”的实际思维习惯设计与制造获得。其承载能力以不变应万变的生硬、呆板的“对抗”形式构成。冗余质量造成多余的熵污染、能源与能量消耗。大量装备甚至武器装备的超重即是证明。

  当代以新博弈思维,借助设计与制造精细化技术,融合结构几何形态的多元力学特性,赋予结构和材料可控与容许的“应变”能力,使结构具备类生态活系统的活力——在结构承载过程,经应变系统性再分配应力可无反馈跟踪自组织,实现即可分部自适应又可集成自适应载荷变化的随机应变能力。

  无多余质量的结构,以最小的熵污染、最小的能量消耗为产品全寿命实现最佳功能提供生态保障。

  这也是生态设计的灵魂。

  化结构呆板生硬之腐朽为生态灵动之神奇、实现结构与材料综合力学特性面向生态的最优化组合,其工程技术实现路径是液态金属精与密的成型及未来的3D打印。

  安阳强基精密制造产业园公司的成功不仅在于绿色制造也在于与生态设计互动,其震撼人们的产品减重效果,证明了赋予结构“类生态活系统”是可行的。(安阳强基精密制造产业园股份有限公司首席科学家 苏章仁)

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编辑:张晓萌   责任编辑:张晓萌
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