第四节　综合仿真体系要素

依据图2-3所示的综合仿真体系参考架构，综合仿真体系包含的要素有：战略、成熟度、流程、标准、规范、人才与组织、软件与硬件、平台等，下文将给予简单介绍。

1.企业仿真战略制定

企业仿真战略是仿真体系建设的顶层指导原则，需要确定仿真对于本企业的重要程度，这决定了一家企业将以何种力度对仿真体系进行投资。并不是每家企业都适合在仿真方面做重度投资，应该根据企业整体战略和产品研发战略来做出判断。对于一家将产品研发和创新作为重要战略的企业来说，仿真自然应该是最重要的投资之一。但是对于以来料加工为战略的企业，甚至不需要做任何仿真投资。

当然企业的战略不是一成不变的，战略本身的进化路线也是战略规划的一部分。对于可预期的未来（几年），如果在产品研发创新方面有投入计划，仿真也应作为其配套的计划之一。

2.仿真体系成熟度规划

细心的人会发现，综合仿真体系参考架构中有一个特别成员：成熟度，而且我们把成熟度和战略放在同等位置，以示它的重要性。

你也许会问，体系的成熟度难道不是在发展过程中自然而然形成的吗？其实，在有战略设计的企业中，成熟度是被“选择”出来的，就像企业需要选择战略一样。因此，成熟度与战略相伴而生，它应与战略同时选择，也是仿真战略分阶段表达的一种方式。成熟度可让企业在仿真领域做适时和准确的投资，不早不晚，不欠不溢。

成熟度概念也是考虑到企业发展的渐进性而提出的，所以仿真体系建设也应该采用渐进策略，按照成熟度规律逐步进化。在仿真体系建设之前，或者仿真体系建设获得阶段性进展后，都应该对其成熟度进行评价，这有助于企业明确其当前位置，便于确定下一步的工作方向和重点。

我们把仿真体系的成熟度模型分为五级，分别是采纳级、重复级、预测级、驱动级和引领级，其评价基于企业仿真体系各个维度所达到的程度，成熟度的总体级别根据各维度加权平均而获得。这个过程可以协助企业盘点自身的仿真技术能力及资源，认识当前的不足和短板，从而制定体系目标规划和具体建设策略。

3.仿真标准与规范建设

仿真标准与规范是企业仿真最佳实践的结晶，也是仿真技术能力提升的重要手段。

仿真标准与规范建设是以仿真化的设计流程——综合设计流程为前提的，所以基于仿真思维对设计流程进行改造和优化是仿真体系建设的关键内容之一，也是仿真驱动设计的具体体现。企业应通过分析自身的研发特点及仿真现状，基于企业核心研发活动，选取行业内标杆企业进行对标分析，梳理设计流程，找到流程中仿真性价比最高的环节，将仿真技术嵌入正确位置，并细化研发活动中各项仿真任务的技术标准和执行规范。

仿真规范主要解决什么时候做什么仿真的问题，规定了产品在各阶段和各专业应开展的仿真任务。仿真规范中的仿真任务须明确仿真任务的工作要求、输入/输出、上下游工作关系、使用的技术和工具、执行人员要求、标准工作量、可参考知识或规范等。

仿真标准主要解决如何做仿真的问题，是针对单项仿真问题做出具体规定的技术方法及强制执行的文件，包括计算方法、软件工具、模型处理、材料选择与等效、边界条件确定、计算控制、结果处理及评价、试验标定等。

仿真标准需要通过实物试验来标定，将计算结果与实验结果进行多轮迭代对比，充分论证计算过程、材料参数选取、模型等效、荷载工况及计算算法等的合理性。同时，该过程反过来会促进试验过程趋于合理和精益。

4.仿真人才与组织建设

企业需要系统规划仿真人员配置、技术能力要求（KCI）、激励机制（KPI）、任职资格和分级标准，并制定能力培养计划。与普遍使用的CAD技术不同，仿真技术涉及数学、力学、电磁学、控制、优化等多种学科，对仿真人员的能力要求更高，一般应具备较强的数学和力学理论基础、丰富的工程实践经验以及多种仿真软件使用能力等。用户通常需要数年的工程实践和持续培训提升，才能具备对仿真过程的控制能力及对仿真结果的评价能力。

企业应创建并发展与仿真战略相适应的仿真组织，如仿真中心（科、室），并发展与之配套的文化与制度体系，包括组织使命、组织任务、组织文化、组织架构、部门职责、业务流程、跨部门协作等内容。专业的仿真组织除了执行企业各项重大仿真工作外，还要负责仿真体系的建设规划、建设和能力提升工作。

5.仿真软硬件规划与选型

仿真软硬件是所有仿真活动开展的基础工具。一般来说，大中型企业都拥有数十种仿真软件，某飞机研究所等总体设计单位拥有数百种仿真软件，涉及前后处理、固体力学、流体力学、计算电磁学、系统控制以及仿真过程和数据管理等。此外，仿真硬件也从个人工作站逐渐向高性能计算（HPC）甚至企业云计算发展。

仿真体系中的软硬件规划及配置主要是基于仿真战略，结合企业产品研发特点及仿真需求，开展仿真软件及硬件体系的规划和选型，采购更恰当的软硬件种类和数量，完成仿真体系中软件资源的最优化配置，保护仿真软硬件投资，以及对软硬件进行安装、调试、集成、二次开发等。如有必要，可以建设企业的仿真私有云平台，以提高仿真相关资源的使用效率。比如，某集团建立的仿真软硬件资源公共服务平台，对集团内所有企业的仿真提供了最高性价比的软硬件支撑。

6.综合仿真平台的建设

综合仿真平台是通过集成仿真体系相关的工具和技术、规范与标准、人才和组织而形成的一套信息化系统。通过综合仿真平台可以实现各类仿真相关的技术活动和管理工作的信息集成，共享仿真数据，规范仿真流程，还可以通过对各类仿真软硬件工具的技术改进和配置优化，将大量人工处理过程用计算机替代，开展效率更高、更广泛的多学科联合仿真。仿真部门可基于平台部署仿真任务、管理仿真过程。仿真人员基于平台开展具体工作、调用仿真软硬件工具、积累仿真知识和经验。仿真流程和数据通过平台管理，仿真标准和规范通过平台执行，仿真组件也通过该平台进行管理与调用。

7.一个观念和两种能力

仿真体系建设可以帮助我们建立“一个观念”和“两种能力”。

·“一个观念”：是否用仿真不再是竞争力要素，知道在哪里用仿真才是重要的，如何用好仿真则更为重要。

·“两种能力”：①分析产品研发流程，找到研发流程中仿真价值最大的环节，在此凝聚正确的仿真资源；②让仿真资源在这些环节高效、正确地应用，从而获得稳定的仿真结果，成为设计的重要参考依据。

“一个观念”和“两种能力”也是“仿真驱动研发”战略对企业仿真能力建设的必然要求，核心是要做到“在合适的时候做合适的仿真，并且把仿真做正确”。

总之，通过仿真体系可充分激活企业的仿真潜力，提升仿真效益，实现企业当初引入仿真技术的初衷和愿望。