第四節(jié)　綜合仿真體系要素

依據(jù)圖2-3所示的綜合仿真體系參考架構(gòu)，綜合仿真體系包含的要素有：戰(zhàn)略、成熟度、流程、標準、規(guī)范、人才與組織、軟件與硬件、平臺等，下文將給予簡單介紹。

1.企業(yè)仿真戰(zhàn)略制定

企業(yè)仿真戰(zhàn)略是仿真體系建設(shè)的頂層指導原則，需要確定仿真對于本企業(yè)的重要程度，這決定了一家企業(yè)將以何種力度對仿真體系進行投資。并不是每家企業(yè)都適合在仿真方面做重度投資，應該根據(jù)企業(yè)整體戰(zhàn)略和產(chǎn)品研發(fā)戰(zhàn)略來做出判斷。對于一家將產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新作為重要戰(zhàn)略的企業(yè)來說，仿真自然應該是最重要的投資之一。但是對于以來料加工為戰(zhàn)略的企業(yè)，甚至不需要做任何仿真投資。

當然企業(yè)的戰(zhàn)略不是一成不變的，戰(zhàn)略本身的進化路線也是戰(zhàn)略規(guī)劃的一部分。對于可預期的未來（幾年），如果在產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新方面有投入計劃，仿真也應作為其配套的計劃之一。

2.仿真體系成熟度規(guī)劃

細心的人會發(fā)現(xiàn)，綜合仿真體系參考架構(gòu)中有一個特別成員：成熟度，而且我們把成熟度和戰(zhàn)略放在同等位置，以示它的重要性。

你也許會問，體系的成熟度難道不是在發(fā)展過程中自然而然形成的嗎？其實，在有戰(zhàn)略設(shè)計的企業(yè)中，成熟度是被“選擇”出來的，就像企業(yè)需要選擇戰(zhàn)略一樣。因此，成熟度與戰(zhàn)略相伴而生，它應與戰(zhàn)略同時選擇，也是仿真戰(zhàn)略分階段表達的一種方式。成熟度可讓企業(yè)在仿真領(lǐng)域做適時和準確的投資，不早不晚，不欠不溢。

成熟度概念也是考慮到企業(yè)發(fā)展的漸進性而提出的，所以仿真體系建設(shè)也應該采用漸進策略，按照成熟度規(guī)律逐步進化。在仿真體系建設(shè)之前，或者仿真體系建設(shè)獲得階段性進展后，都應該對其成熟度進行評價，這有助于企業(yè)明確其當前位置，便于確定下一步的工作方向和重點。

我們把仿真體系的成熟度模型分為五級，分別是采納級、重復級、預測級、驅(qū)動級和引領(lǐng)級，其評價基于企業(yè)仿真體系各個維度所達到的程度，成熟度的總體級別根據(jù)各維度加權(quán)平均而獲得。這個過程可以協(xié)助企業(yè)盤點自身的仿真技術(shù)能力及資源，認識當前的不足和短板，從而制定體系目標規(guī)劃和具體建設(shè)策略。

3.仿真標準與規(guī)范建設(shè)

仿真標準與規(guī)范是企業(yè)仿真最佳實踐的結(jié)晶，也是仿真技術(shù)能力提升的重要手段。

仿真標準與規(guī)范建設(shè)是以仿真化的設(shè)計流程——綜合設(shè)計流程為前提的，所以基于仿真思維對設(shè)計流程進行改造和優(yōu)化是仿真體系建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容之一，也是仿真驅(qū)動設(shè)計的具體體現(xiàn)。企業(yè)應通過分析自身的研發(fā)特點及仿真現(xiàn)狀，基于企業(yè)核心研發(fā)活動，選取行業(yè)內(nèi)標桿企業(yè)進行對標分析，梳理設(shè)計流程，找到流程中仿真性價比最高的環(huán)節(jié)，將仿真技術(shù)嵌入正確位置，并細化研發(fā)活動中各項仿真任務的技術(shù)標準和執(zhí)行規(guī)范。

仿真規(guī)范主要解決什么時候做什么仿真的問題，規(guī)定了產(chǎn)品在各階段和各專業(yè)應開展的仿真任務。仿真規(guī)范中的仿真任務須明確仿真任務的工作要求、輸入/輸出、上下游工作關(guān)系、使用的技術(shù)和工具、執(zhí)行人員要求、標準工作量、可參考知識或規(guī)范等。

仿真標準主要解決如何做仿真的問題，是針對單項仿真問題做出具體規(guī)定的技術(shù)方法及強制執(zhí)行的文件，包括計算方法、軟件工具、模型處理、材料選擇與等效、邊界條件確定、計算控制、結(jié)果處理及評價、試驗標定等。

仿真標準需要通過實物試驗來標定，將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行多輪迭代對比，充分論證計算過程、材料參數(shù)選取、模型等效、荷載工況及計算算法等的合理性。同時，該過程反過來會促進試驗過程趨于合理和精益。

4.仿真人才與組織建設(shè)

企業(yè)需要系統(tǒng)規(guī)劃仿真人員配置、技術(shù)能力要求（KCI）、激勵機制（KPI）、任職資格和分級標準，并制定能力培養(yǎng)計劃。與普遍使用的CAD技術(shù)不同，仿真技術(shù)涉及數(shù)學、力學、電磁學、控制、優(yōu)化等多種學科，對仿真人員的能力要求更高，一般應具備較強的數(shù)學和力學理論基礎(chǔ)、豐富的工程實踐經(jīng)驗以及多種仿真軟件使用能力等。用戶通常需要數(shù)年的工程實踐和持續(xù)培訓提升，才能具備對仿真過程的控制能力及對仿真結(jié)果的評價能力。

企業(yè)應創(chuàng)建并發(fā)展與仿真戰(zhàn)略相適應的仿真組織，如仿真中心（科、室），并發(fā)展與之配套的文化與制度體系，包括組織使命、組織任務、組織文化、組織架構(gòu)、部門職責、業(yè)務流程、跨部門協(xié)作等內(nèi)容。專業(yè)的仿真組織除了執(zhí)行企業(yè)各項重大仿真工作外，還要負責仿真體系的建設(shè)規(guī)劃、建設(shè)和能力提升工作。

5.仿真軟硬件規(guī)劃與選型

仿真軟硬件是所有仿真活動開展的基礎(chǔ)工具。一般來說，大中型企業(yè)都擁有數(shù)十種仿真軟件，某飛機研究所等總體設(shè)計單位擁有數(shù)百種仿真軟件，涉及前后處理、固體力學、流體力學、計算電磁學、系統(tǒng)控制以及仿真過程和數(shù)據(jù)管理等。此外，仿真硬件也從個人工作站逐漸向高性能計算（HPC）甚至企業(yè)云計算發(fā)展。

仿真體系中的軟硬件規(guī)劃及配置主要是基于仿真戰(zhàn)略，結(jié)合企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)特點及仿真需求，開展仿真軟件及硬件體系的規(guī)劃和選型，采購更恰當?shù)能浻布N類和數(shù)量，完成仿真體系中軟件資源的最優(yōu)化配置，保護仿真軟硬件投資，以及對軟硬件進行安裝、調(diào)試、集成、二次開發(fā)等。如有必要，可以建設(shè)企業(yè)的仿真私有云平臺，以提高仿真相關(guān)資源的使用效率。比如，某集團建立的仿真軟硬件資源公共服務平臺，對集團內(nèi)所有企業(yè)的仿真提供了最高性價比的軟硬件支撐。

6.綜合仿真平臺的建設(shè)

綜合仿真平臺是通過集成仿真體系相關(guān)的工具和技術(shù)、規(guī)范與標準、人才和組織而形成的一套信息化系統(tǒng)。通過綜合仿真平臺可以實現(xiàn)各類仿真相關(guān)的技術(shù)活動和管理工作的信息集成，共享仿真數(shù)據(jù)，規(guī)范仿真流程，還可以通過對各類仿真軟硬件工具的技術(shù)改進和配置優(yōu)化，將大量人工處理過程用計算機替代，開展效率更高、更廣泛的多學科聯(lián)合仿真。仿真部門可基于平臺部署仿真任務、管理仿真過程。仿真人員基于平臺開展具體工作、調(diào)用仿真軟硬件工具、積累仿真知識和經(jīng)驗。仿真流程和數(shù)據(jù)通過平臺管理，仿真標準和規(guī)范通過平臺執(zhí)行，仿真組件也通過該平臺進行管理與調(diào)用。

7.一個觀念和兩種能力

仿真體系建設(shè)可以幫助我們建立“一個觀念”和“兩種能力”。

·“一個觀念”：是否用仿真不再是競爭力要素，知道在哪里用仿真才是重要的，如何用好仿真則更為重要。

·“兩種能力”：①分析產(chǎn)品研發(fā)流程，找到研發(fā)流程中仿真價值最大的環(huán)節(jié)，在此凝聚正確的仿真資源；②讓仿真資源在這些環(huán)節(jié)高效、正確地應用，從而獲得穩(wěn)定的仿真結(jié)果，成為設(shè)計的重要參考依據(jù)。

“一個觀念”和“兩種能力”也是“仿真驅(qū)動研發(fā)”戰(zhàn)略對企業(yè)仿真能力建設(shè)的必然要求，核心是要做到“在合適的時候做合適的仿真，并且把仿真做正確”。

總之，通過仿真體系可充分激活企業(yè)的仿真潛力，提升仿真效益，實現(xiàn)企業(yè)當初引入仿真技術(shù)的初衷和愿望。