數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的仿真體系建設(shè)

袁勇

回顧仿真技術(shù)的發(fā)展，我們可以看到仿真最早用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面的驗(yàn)證，經(jīng)歷了從單一物理場(chǎng)擴(kuò)展到多物理場(chǎng)的發(fā)展過(guò)程，后來(lái)在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)周期里，通過(guò)數(shù)字樣機(jī)（數(shù)字原型）和仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行更多的研究。

企業(yè)該如何去發(fā)揮仿真的價(jià)值呢？目前，企業(yè)在仿真上做了大量投資，卻也存在著很多很多的問(wèn)題。例如，企業(yè)中仿真人員水平有高有低，對(duì)仿真的理解也不一樣，方法和流程并沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一;對(duì)于共性方法與流程無(wú)法統(tǒng)一規(guī)范;部件跟系統(tǒng)、兄弟單位之間以及上下游之間很少能通過(guò)仿真來(lái)進(jìn)行交互;企業(yè)仿真知識(shí)未能有效積累。

企業(yè)需要全面梳理面臨的業(yè)務(wù)問(wèn)題，以及業(yè)務(wù)背后面臨的仿真問(wèn)題，探尋最佳的解決方案，再把方案變成相應(yīng)的規(guī)范和流程固化下來(lái)，然后全面提升仿真價(jià)值。再做大量的積累，這些積累將對(duì)企業(yè)的數(shù)字化變革起到非常重要的推動(dòng)作用。企業(yè)的仿真應(yīng)用需要覆蓋企業(yè)業(yè)務(wù)的仿真場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)、多學(xué)科之間的結(jié)合，再把這些應(yīng)用場(chǎng)景下的仿真用好。通過(guò)搭建企業(yè)仿真平臺(tái)管理仿真數(shù)據(jù)流程。

一、仿真體系建設(shè)及關(guān)鍵要素

企業(yè)仿真體系建設(shè)可以總結(jié)為一個(gè)簡(jiǎn)化的體系模型，包含三個(gè)要素：

（1）模型和數(shù)據(jù)。企業(yè)首先需要分析要做什么仿真，這些仿真它用到哪些模型，這些模型會(huì)形成什么樣的數(shù)據(jù)，這些模型在整個(gè)生命周期里面是怎么演化的;如何通過(guò)仿真與試驗(yàn)交互提升仿真的精度及置信鹿仿真模型和數(shù)據(jù)如何有效管理并有效積累和利用數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)仿真增值。

（2）工具和流程。基于這樣的分析，企業(yè)再去考慮該選什么樣的工具，每個(gè)工具之間是不是能夠連接起來(lái)？工具連接起來(lái)之后，才能形成一個(gè)合力，達(dá)到一加一大于二的效果。另外一個(gè)要考慮的，就是我們既然用了工具，那是不是應(yīng)該把它們用得更好？是不是可以用自動(dòng)化的方式去替代以前大量依靠人力的一些機(jī)械性的、重復(fù)性的工作？這就是所謂的通過(guò)定制化和自動(dòng)化來(lái)提高仿真的效率。然后還有一個(gè)問(wèn)題，就是要把硬件跟軟件調(diào)配好，好馬也得配好鞍。用得更好的前提是把軟件真正用起來(lái)。

（3）人員。建設(shè)企業(yè)仿真體系需要把人才梯隊(duì)當(dāng)作一個(gè)重要的衡量指標(biāo)。企業(yè)需要著手建立完善的仿真人才梯隊(duì)，并持續(xù)不斷地提高團(tuán)隊(duì)仿真應(yīng)用水平;企業(yè)不光自己做得好，還要跟其他兄弟單位、上下游進(jìn)行合作，實(shí)現(xiàn)跨團(tuán)隊(duì)、跨地域合作。

通過(guò)這一系列的完善，充分利用仿真工具和企業(yè)內(nèi)部積累的模型，形成各種各樣的仿真最佳實(shí)踐，這才是企業(yè)真正的財(cái)富。

二、數(shù)字連續(xù)性——仿真體系建設(shè)的重要原則

構(gòu)建仿真體系的重點(diǎn)是“數(shù)字的連續(xù)性”。構(gòu)建數(shù)字化世界，需要建立模型，在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期把各種各樣的模型更好地連接起來(lái)。連接分為三個(gè)維度：

（1）多物理場(chǎng)連接。在不同的物理場(chǎng)之間能夠交互，是底層詳細(xì)設(shè)計(jì)用到最多的。

（2）從部件到系統(tǒng)的連接。需要把各學(xué)科、各部件的模型跟系統(tǒng)形成多學(xué)科的連接。

（3）虛擬世界和物理世界的連接。當(dāng)企業(yè)具有很完備的數(shù)字樣機(jī)之后，將數(shù)字世界與物理世界關(guān)聯(lián)，來(lái)實(shí)現(xiàn)相互校驗(yàn)。把這兩個(gè)世界充分結(jié)合來(lái)相互促進(jìn)回產(chǎn)生最佳的效果。

三、協(xié)同化仿真體系框架及仿真體系實(shí)施

面對(duì)數(shù)字化變革的新挑戰(zhàn)，企業(yè)需要全方位考慮仿真體系中三個(gè)重要要素，梳理仿真需求、選擇工具，把這些工具用好去做多物理場(chǎng)、多學(xué)科的聯(lián)合仿真。這些仿真是面向整個(gè)生命周期的。在工具背后，企業(yè)還需要做大量的管理工作，需要從企業(yè)能力提升的角度把仿真流程、仿真數(shù)據(jù)，以及仿真自動(dòng)化做好。這需要有一個(gè)比較完善的管理平臺(tái)和支撐環(huán)境，最終把這些全部結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建屬于企業(yè)的仿真體系，推動(dòng)企業(yè)的數(shù)字化變革。

協(xié)同化仿真體系框架及仿真體系實(shí)施最重要的一點(diǎn)是企業(yè)管理者的頂層協(xié)調(diào)，這是打通仿真體系最重要的保障。因?yàn)椴考Ｐ?、工具和人之間的協(xié)作需要打通壁壘，企業(yè)管理者需要花費(fèi)大量精力，保證整個(gè)仿真體系建設(shè)效果。

完善的仿真體系應(yīng)具備的特點(diǎn)：首先，完備的數(shù)字性能樣機(jī);其次，利用協(xié)作式的仿真環(huán)境進(jìn)行流程數(shù)據(jù)管理，且從桌面到云端都有合適的操作方式;最后，包括可擴(kuò)展的生態(tài)環(huán)境，企業(yè)可以跟業(yè)務(wù)伙伴形成了一個(gè)交流網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建仿真的生態(tài)。

在實(shí)施過(guò)程中，建議企業(yè)分階段構(gòu)建仿真體系。首先做相應(yīng)的仿真能力評(píng)估，明確企業(yè)成熟度狀態(tài)，規(guī)劃下一階段的實(shí)施目標(biāo)，明確每一期的實(shí)施要點(diǎn)，再一步一步地去實(shí)施搭建。