仿真技術的發展與運用分析

吳曉陽

摘 要 隨著社會經濟的不斷發展，仿真技術在我國各個領域也不斷在發展，其運用也漸趨成熟。本文以仿真技術在我國的發展及再發展為切入點，對仿真技術在各個領域行業中的運用進行了論述。

【關鍵詞】仿真技術 發展 運用

廣義來說，仿真即是采用組建數字模型和物理的方法對真實環境或是客觀事物進行映照、抽象、描述、再次顯現。詳細而言，就是通過計算機對實際物理模型或者是數學模型進行試驗，然后利用此模型試驗對實際的系統性能與工作狀態來進行認識和剖析。計算機高級語言、仿真語言和仿真軟件三者共同完成了仿真過程的實現。其中，典型的仿真軟件囊括了仿真語言、仿真環境和程序包這三個功能體現不完全相同的部分。從當前的情況而言，仿真技術在世界各國的發展與運用研究都呈現出火熱的趨勢。

1 仿真技術的發展

在上個世紀五十年代中期，歷史上第一個仿真軟件在塞爾弗里奇的手里生成。而后，仿真軟件的發展可分為三個較為典型的階段：

（1）第一階段：在第二次世界大戰的末期，仿真技術被火炮控制和飛行控制動力學的研究而推動，開啟了發展的道路。其具體發展歷程可概括為：上個世紀四十年代第一臺通用電子模擬計算機研制成功。而后在五十年代末至六十年代，宇宙飛船和導彈的軌道動力學和姿態的鉆研、仿真技術被運用于核電站與阿婆羅登月計劃、五十年代末第一臺混合計算機系統被用于洲際導彈的仿真。這些事件都在表現著仿真技術的發展。

（2）第二階段：上個世紀的七十年代，隨著國際政治軍事格局的改變，仿真技術的發展的速度越來越快，發展的領域也愈來愈寬。除了在軍事領域的普遍運用，仿真技術還被運用于民航客機的駕駛培訓中。這在某種程度上即標志著仿真技術步入成熟階段。七十年代末，由于世界范圍內冷戰狀態的緩和，世界各個國家的投資重點都由軍事建設轉為經濟建設。軍事建設的規模被大幅度地縮減。然而新時代的戰爭中，軍隊聯合作戰能力的培訓與戰略戰術的運用的作用卻越來越重要突出。除此之外，現代戰爭中，先進武器的研制成本、操作人員的培訓費用、研制開發人員的培養成本等也越來越高。在投入資金縮小的情況下，仿真技術為以上種種問題的解決提供了經濟有效的渠道。此時，仿真技術也被標志著步入成熟階段。

（3）第三階段：在經歷了發展階段與成熟階段，仿真技術在上個世紀的八十年代以美國國防高級研究計劃局和美國陸軍共同制定與執行的SIMNET（Simulators Network）研究計劃和美國三軍組建先進科學的半實物仿真試驗室為標志，邁進了發展的高級階段。

2 仿真技術的運用

從當前情況分析，在航空航天、交通運輸、生產制造、醫學、教育、軍事、信息等各個領域，仿真技術被充分運用。其中，主要的運用可分三個方面：物理系統方面、復雜系統方面和軟件系統研制開發方面。

2.1 物理系統方面的運用

在產品更新換代速度飛快的時代，多數以新產品占據市場份額的企業對新產品的開發都是持著“構思一代、開發一代、生產一代”的思路，世界各國對軍事武器系統的開發使用也同樣保持“構思未來武器、開發計劃中的武器、生產定型武器、使用現有武器”的想法。因而，仿真技術在物理系統方面的運用可劃分為：

（1）對以后的物理系統概念構想的仿真研究。

（2）對物理系統開發研制與生產的仿真研究。

（3）對物理系統運用、訓練與維護的仿真研究。

2.2 復雜系統方面的運用

在復雜系統方面，仿真技術的運用主要是在政府、企業、軍隊發展建設、戰略戰役級的戰爭等方面。與簡單的物理系統相比較，復雜系統包括了更多的資源，如：支持復雜系統正常運轉的資源、系統運轉所產生的結果資源等等。

經濟體制改革的初期，我國對政策的制訂是采取“摸著石頭過河”這種真實探索的方法。然而隨著經濟體制改革的成功、相應技術也已具備的條件下，政府對具有長遠影響的政策制訂與執行則可采用仿真技術，以制定政策實際執行后出現問題的解決方案。

企業仿真是以企業的業務流程持續改進與變革為切入點，對企業業務流程進行優化或是重構，與此同時，對企業組織結構進行簡化，使企業管理結構由金字塔形向扁平化結構轉化，進而提高企業的運行效率、經濟效益和對市場的響應度。

戰略戰役級的戰爭仿真，即是對以前的、現在的以及未來可能的戰爭進行仿真。從另一個角度看，戰略戰役級的戰爭仿真是綜合演示和驗證模型中觸及的編制體制、武器裝備、作戰理論和作戰過程等。對戰略戰役級的戰爭進行仿真是為了將仿真研究中得到的理論與軍隊的發展建設進行融合，使軍隊在現存的狀態下逐步過渡到信息化的軍隊。

2.3 軟件系統研制開發方面的運用

在20世紀末，專業技術人員開發的模型驅動體系結構在業務系統和信息系統之間利用模型建立有效科學的對應關系，使得業務系統與信息系統融為了一個整體，進而在業務系統不斷更新的同時，模型驅動去實現了信息系統的同步進化，讓能支持業務系統運營且能適應業務變化的信息系統為真實系統服務。

3 仿真技術的前景

隨著專業人員對仿真理論的不斷研究，仿真技術的發展運用也呈上升的趨勢。就目前對仿真理論的研究情況而言，有許多基礎性的理論工作仍待完善突破，由此觀之，仿真技術的發展前景廣闊無垠。其中可談的發展有：仿真優化、網上仿真、智能仿真系統、可視化交互式仿真系統和虛擬現實仿真等等。

4 總結

伴隨著社會的不斷發展，仿真技術在現代工程技術中的作用也日益突出。其不但在航天、化工、通信、電工等各個工程領域廣泛地被運用，而且在教育、經濟、生物等各個非工程領域方面也被大力地推廣和運用，成為了現代高技術的重要力量之一。為解決系統影響因子相關性強和具有動態性特征的復雜問題，仿真技術也在被人們越來越多地運用。由此，使得仿真技術的運用得到了全方位全方向的發展。

參考文獻

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作者單位

南陽醫學高等專科學校 河南省南陽市 473061