數字化轉型中的仿真體系建設

袁勇

回顧仿真技術的發展，我們可以看到仿真最早用于產品設計層面的驗證，經歷了從單一物理場擴展到多物理場的發展過程，后來在整個產品設計研發周期里，通過數字樣機（數字原型）和仿真技術來進行更多的研究。

企業該如何去發揮仿真的價值呢？目前，企業在仿真上做了大量投資，卻也存在著很多很多的問題。例如，企業中仿真人員水平有高有低，對仿真的理解也不一樣，方法和流程并沒有進行統一;對于共性方法與流程無法統一規范;部件跟系統、兄弟單位之間以及上下游之間很少能通過仿真來進行交互;企業仿真知識未能有效積累。

企業需要全面梳理面臨的業務問題，以及業務背后面臨的仿真問題，探尋最佳的解決方案，再把方案變成相應的規范和流程固化下來，然后全面提升仿真價值。再做大量的積累，這些積累將對企業的數字化變革起到非常重要的推動作用。企業的仿真應用需要覆蓋企業業務的仿真場景，實現多物理場、多學科之間的結合，再把這些應用場景下的仿真用好。通過搭建企業仿真平臺管理仿真數據流程。

一、仿真體系建設及關鍵要素

企業仿真體系建設可以總結為一個簡化的體系模型，包含三個要素：

（1）模型和數據。企業首先需要分析要做什么仿真，這些仿真它用到哪些模型，這些模型會形成什么樣的數據，這些模型在整個生命周期里面是怎么演化的;如何通過仿真與試驗交互提升仿真的精度及置信鹿仿真模型和數據如何有效管理并有效積累和利用數據，實現仿真增值。

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

（3）人員。建設企業仿真體系需要把人才梯隊當作一個重要的衡量指標。企業需要著手建立完善的仿真人才梯隊，并持續不斷地提高團隊仿真應用水平;企業不光自己做得好，還要跟其他兄弟單位、上下游進行合作，實現跨團隊、跨地域合作。

通過這一系列的完善，充分利用仿真工具和企業內部積累的模型，形成各種各樣的仿真最佳實踐，這才是企業真正的財富。

二、數字連續性——仿真體系建設的重要原則

構建仿真體系的重點是“數字的連續性”。構建數字化世界，需要建立模型，在產品的整個生命周期把各種各樣的模型更好地連接起來。連接分為三個維度：

（1）多物理場連接。在不同的物理場之間能夠交互，是底層詳細設計用到最多的。

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

（3）虛擬世界和物理世界的連接。當企業具有很完備的數字樣機之后，將數字世界與物理世界關聯，來實現相互校驗。把這兩個世界充分結合來相互促進回產生最佳的效果。

三、協同化仿真體系框架及仿真體系實施

面對數字化變革的新挑戰，企業需要全方位考慮仿真體系中三個重要要素，梳理仿真需求、選擇工具，把這些工具用好去做多物理場、多學科的聯合仿真。這些仿真是面向整個生命周期的。在工具背后，企業還需要做大量的管理工作，需要從企業能力提升的角度把仿真流程、仿真數據，以及仿真自動化做好。這需要有一個比較完善的管理平臺和支撐環境，最終把這些全部結合起來，構建屬于企業的仿真體系，推動企業的數字化變革。

協同化仿真體系框架及仿真體系實施最重要的一點是企業管理者的頂層協調，這是打通仿真體系最重要的保障。因為部件模型、工具和人之間的協作需要打通壁壘，企業管理者需要花費大量精力，保證整個仿真體系建設效果。

完善的仿真體系應具備的特點：首先，完備的數字性能樣機;其次，利用協作式的仿真環境進行流程數據管理，且從桌面到云端都有合適的操作方式;最后，包括可擴展的生態環境，企業可以跟業務伙伴形成了一個交流網絡，構建仿真的生態。

在實施過程中，建議企業分階段構建仿真體系。首先做相應的仿真能力評估，明確企業成熟度狀態，規劃下一階段的實施目標，明確每一期的實施要點，再一步一步地去實施搭建。