仿真技术已经广泛应用于各行各业，已对制造业的研发、制造模式带来了深刻的变革。然而，大部分制造企业的仿真技术还处于单元技术应用和验证阶段，对于解决企业研发和制造过程中实际的工程问题，例如系统仿真、多学科仿真与优化、仿真结果的确认与验证（V&V），仿真流程和仿真数据管理、仿真规范和知识库建设等方面还涉足很少，仿真技术的实际应用存在诸多问题，制造企业亟待建立仿真体系。
仿真应用参差不齐，共性问题突出
目前，制造企业对于仿真技术的应用水平参差不齐，存在以下共性问题：
缺乏仿真平台。除了军工、汽车、船舶、电子等行业的大型企业搭建了仿真平台之外，多数企业对于仿真平台建设还没有成熟思路，各部门独立设计、资源难以协调，各级模型管理松散，难以实现综合仿真，难以通过仿真软件真正提升产品的研发水平。
仿真流程管理不足。企业内部的仿真流程不够清晰和规范，单次仿真设计循环率较高，仿真的过程和结果难以重现。项目的执行和监控仍主要依赖于大量会议的协调，项目的状态和进度难以掌控。
仿真数据管理缺失。仿真数据分散独立，缺乏完整的管理体系，数据利用率低。仿真软件没有集成，大部分数据流衔接需要依靠人工完成，数据孤岛造成仿真效率低，可靠性差。
复杂产品仿真能力弱。复杂产品涉及机械、控制、电子、液压、气动等多学科领域，多数企业还未掌握多学科协同仿真技术的应用，复杂产品开发依然面临周期长、成本高等难题。
企业仿真技术应用分散。多数企业的仿真技术应用分散在各个产品研发部门，没有组建专门的仿真技术应用部门，仿真技术应用缺乏整体规划，不利于形成多个专业之间的协作，解决实际的工程问题。
仿真知识管理不足。大部分企业还缺乏对仿真技术应用的知识与经验进行挖掘和传承，知识共享程度低，仿真专家离职导致造成企业仿真知识的流失。
此外，企业缺乏综合型仿真人才，也导致仿真资源的极大浪费。追溯这些问题的症结在于仿真体系建设的缺失。为了进一步提升企业的研发创新能力，提高产品的设计质量，建立一套完整的仿真体系就显得尤为必要。
评估仿真现状 规划体系建设路线图
仿真体系是指企业将仿真战略、组织、人才、流程、需求、数据、软件、硬件等要素按照一定的秩序和内部联系组合而成的整体系统。仿真体系建设就是将各种要素融合在一起，更好地体现仿真技术的价值，为企业的转型升级发挥作用。
在仿真体系架构中，战略属于仿真体系的顶层设计，主要用来规划仿真体系建设的路线图；组织用来系统管理仿真人员与仿真业务的调度；数据是一个企业的无形资产，可以为未来的产品研发提供参考；软件、硬件与人才等的基础配备最能体现一个企业的仿真专业度，决定了企业可以开展仿真业务的难易程度。
图1 仿真体系架构图
制造企业可对照仿真体系架构图评估现有的仿真业务，然后以产品研发过程为主线，分别开展战略层、组织层、专业层、数据层和基础层的建设。在这个过程中，特别需要提醒的是，从制造企业的规模、成本、人员等因素进行考量，大中型制造企业可以组织内部力量建立自己的仿真体系，小型制造企业可以选择仿真业务外包。
构建仿真体系，助力企业转型
建立仿真体系有哪些价值？ 第一，将仿真业务规范化、流程化和信息化，使仿真知识不断更新；第二，归纳总结企业在仿真过程中的经验和数据，建立仿真数据中心；第三，提高仿真结果的精度和置信度，从而减少实物试验，降低研发成本；第四，提升仿真人员的业务水平，快速培训新员工，充分发挥仿真技术的价值。
企业在搭建仿真体系时需要回答以下几个方面的关键问题：
1、企业的仿真业务有哪些？
2、如果企业的仿真业务流程不成熟或者没有条件对仿真业务进行详细梳理的条件下，企业如何建立仿真体系？
3、体系建设的框架设计是否留有余地？
4、仿真知识如何在企业中很好地传承？
5、如何平衡仿真流程的规范化要求和仿真过程的灵活性之间的矛盾？
以上这些问题是每个企业在建设仿真体系时应该认真思考的问题。个人认为，在体系建设过程中，不仅涉及到内部企业仿真业务、仿真工具的问题，还涉及到很多难以预测的外部问题。例如如何应对市场上日益增多的仿真工具软件？目前市场上大大小小的仿真软件非常多，强度分析的主流软件有ANSYS、Abaqus、Nastran、ADINA等；流体分析的主流软件有Fluent、ANSYS CFX、FloEFD、Star-CD等；多体动力学分析的主流软件有Adams、SIMPACK……，企业在构建自己的仿真体系时，必须考虑到方便新旧仿真软件的集成。
此外，企业体系建设还涉及到仿真知识的概念。仿真知识涵盖仿真流程、仿真工具、仿真规范、仿真的经验数据等内容，企业只有建立自己的仿真知识库，使企业原有的仿真知识得到有效的积累、集成和重用，并将后续仿真中产生的知识逐步纳入到知识库中，才能增强企业的研发创新能力，保证企业的核心竞争力的进一步提升。
企业构建仿真体系可以分三步进行：首先，在历史仿真与试验数据累积的基础上，将仿真技术应用成熟度评估体系引入到仿真业务管理；然后，逐步建立一套可以支撑多学科、多领域、多任务、多方案的协同仿真平台；最后，实现各种商业及自用的分析软件的集成应用，并实现与PLM平台的集成。
综上所述，仿真体系建设是一个系统工程，不仅包括仿真流程、模板的建立，还包括仿真标准、规范、经验库、材料库等数据库的建设，并考虑构建仿真云平台，部分仿真业务进行服务外包等。通过仿真体系的建设，企业可以实现仿真业务流程标准化、规范化，仿真数据清晰、可追溯，仿真软件资源得以充分利用，任务调度方便快捷，从而助力制造企业提升创新能力，实现转型升级。
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本文标题：构建仿真体系，助力制造企业转型升级
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