三一集团:以数字仿真赋能工程装备研发创新

作为全球工程机械领域的领军企业,三一集团近年来持续加快全球化布局,海外研发中心与制造基地建设稳步推进,目前海外市场利润贡献已达到约60%。站在新的发展阶段,三一集团确立了从“中国第一”迈向“世界第一”的目标,致力于以高端装备形象,代表中国制造业参与全球竞争。

4月14日,三一集团副总经理、数字孪生研究院院长、仿真委员会主任郄永军在武汉召开的2026西门子大中华区Simcenter仿真与试验技术峰会(含Altair技术大会)上表示,工程机械是服务于工程施工的专业生产工具,用户对产品的可靠性、使用寿命、能耗水平和作业性能有着极高要求,而工程机械行业工况复杂多变、研发试错成本高,传统开发模式已难以支撑电动化、智能化转型与全球化协同研发。

“在此背景下,数字仿真不再是辅助技术,而是降低创新成本、提升产品竞争力、保障全球业务稳健拓展的关键支撑,更是三一集团构建技术护城河、实现高质量发展的重要基石。”郄永军面对会场逾1500名观众如是说。

显然,在全球化布局提速进程中,仿真技术已然成为三一集团研发核心支撑。

锚定技术创新,仿真战略目标清晰明确

“三一集团将数字仿真提升至企业战略层面,核心源于内部转型需求与外部市场压力的双重驱动。”郄永军表示。

内部来看,工程机械行业正从燃油时代全面转向电动化、智能化,原有产品架构与增量开发模式不再适用,物理样机试制与测试周期长、投入大,容易造成资源内耗。数字仿真能够在虚拟环境中完成方案验证、性能优化与问题排查,从源头减少重复试制,让技术创新更高效、更经济。

外部层面,三一集团产品销往全球各地,需要适应高原、矿山、高寒、高热等极端工况,同时满足不同国家的法规与认证要求,传统经验式设计无法保证产品稳定性与竞争力。此外,国内外研发团队协同作业时,基于物理机理的仿真模型无国界差异,可有效提升跨区域研发效率。

三一集团推进数字仿真的核心目标清晰务实。通过搭建覆盖研发全流程的数字化仿真体系,将仿真从性能验证工具升级为驱动正向研发、支撑科学决策的核心引擎,持续优化产品性能、降低研发成本,在全球高端装备竞争中构筑持久技术优势,最终实现世界一流装备制造商的发展愿景。

聚焦电动化智能化,构建全流程仿真研发体系

围绕电动化、智能化两大核心转型方向,三一集团针对工程机械工况复杂、系统耦合性强的特点,联合西门子、Ansys两大核心技术供应商,搭建覆盖产品定义、方案论证、详细设计全环节的仿真体系,推动仿真能力从单一部件级向系统级、整车级升级。

在电动化产品研发中,三一集团首要解决架构选型与系统匹配难题,借助西门子Simcenter软件开展整车性能仿真,快速完成多方案比选与零部件最优匹配,同时建立从方案阶段(MIL)、详细设计阶段(SIL)到实验阶段(HIL)这样一个闭环管理体系,重点优化混动产品控制策略。针对三电系统,企业重点突破热管理仿真与EMC电磁兼容仿真,通过试验精准识别干扰源,再以仿真完成方案优化,确保出口产品满足全球法规要求。

在结构与作业性能提升上,三一集团运用高强度疲劳、焊缝疲劳仿真技术,解决工程机械振动损伤、寿命偏低的行业痛点;通过NVH噪声振动仿真,提升整车平顺性与操作舒适性。依托Ansys技术支持,大力发展多体动力学与离散元仿真,精准模拟设备与土方、矿石等颗粒物的作业交互,为结构设计提供真实载荷数据,同时开展流体仿真,优化驾驶室热管理与车辆外流场性能。

此外,三一集团搭建了企业级仿真流程与数据管理平台,打通设计、仿真、试验全链路数据,推进数字孪生、仿真智能体与仿真APP建设,推动仿真能力全面普及,实现“应仿尽仿”。

仿真技术落地见效,研发能力全面升级

经过持续实践与优化,三一集团数字仿真应用已形成体系化能力,为产品研发带来实实在在的提升;企业建成覆盖研发全流程的仿真体系,成功将能力重心从部件级转向系统级、整车级,为电动化、智能化产品的架构创新与系统匹配提供坚实支撑。

在多学科仿真领域,三一集团形成机电液热控多场耦合能力,在结构疲劳、NVH、热管理、EMC、离散元等关键方向实现突破,精准解决复杂工况下产品性能与可靠性难题。通过仿真APP与仿真智能体普及,普通设计人员也可开展基础仿真工作,大幅提升整体研发效率。郄永军指出,统一的仿真模型支撑国内外团队高效协同,加快海外产品本地化落地。数字孪生在井下无人矿卡等场景成功应用,设备运行数据实时反哺设计迭代。同时,仿真环境可生成智能装备训练数据,有效缓解极端工况数据采集难、成本高的痛点,为产品智能化升级提供强力支撑。

前瞻布局,把握仿真技术未来趋势

结合行业转型方向与自身实践经验,三一集团对数字仿真的未来发展有着清晰判断。未来仿真将彻底改变角色定位,从研发后期的验证工具,转变为前端方案定义、创新决策的核心驱动力,在行业进入无标杆可参照的原创研发阶段,支撑企业在数字空间实现“从零到一”的技术突破。

在技术融合层面,仿真将走向物理机理模型与数据驱动AI的深度结合,兼顾AI的高效预测与物理模型的可解释性,让仿真更快、更准、更可靠。同时,仿真将成为智能装备研发的数据底座,通过模拟各类常规与极端工况,为大模型训练提供低成本、高质量数据,推动工程机械向机器人化、具身智能升级。

在应用普及层面,仿真将更加普惠化,借助智能体、APP等工具覆盖全研发环节,模型泛化能力持续提升,更好适应全球多样工况与作业场景。未来产品研发将呈现虚拟与物理世界并行共生的格局,数字仿真将成为连接设计、制造、运维的核心纽带。

仿真成功实践,树立高端制造新标杆

从行业整体来看,三一集团的数字仿真实践,为工程机械乃至整个高端装备制造业提供了可落地、可复制的转型范本。企业紧扣电动化、智能化发展主线,携手国际顶尖技术伙伴,构建全流程、多学科、普惠化的仿真体系,既破解了工况复杂、试错成本高、研发周期长等行业共性难题,又高效支撑全球化布局与跨区域协同研发。

三一集团将仿真与数字孪生、人工智能深度融合,从底层重构研发模式,构筑起难以复制的技术壁垒,推动中国工程机械产业从跟跑、并跑向领跑跨越。未来随着数字仿真技术持续进化,三一集团有望在新能源装备、无人施工设备、智能集群作业等领域持续突破,为全球工程装备研发树立新标杆,也为中国高端制造走向世界提供更强的技术支撑与示范效应。

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