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中国制造业仿真应用的忧思与解惑!

发布时间:2021-06-02 14:47:50 人气:499
中国制造业仿真应用的忧思与解惑!

春节期间,我认真拜读了田锋先生的《苦旅寻真——求索中国仿真解困之道》一书,深有感触,收获颇丰。作者是我的良师益友,双方企业也有长期合作,我们还曾于2016年一起前往德国考察工业4.0。我十分敬佩作者长期推进仿真技术在中国制造业应用、普及和见效的执着与激情,更仰慕作者作为一位“理工男”,具有深厚的人文修养和妙笔生花的功力。读完本书,有感而发,特撰本文。

读这本书,仿佛是学习一门大学时代的必修课,我常常拿出红笔圈圈点点,生怕漏掉一个细节。这本书并不是一本纯粹介绍仿真技术的学术著作,而是结合作者长期的工程咨询服务和仿真软件研发、推广及应用实践,进行的系统总结与战略思考,是一本帮助制造企业将仿真技术应用落到实处、发挥实效的指点迷津之作,实用性和指导意义很强。


作为智能制造和制造业数字化技术应用领域的权威媒体和服务机构,e-works一直非常关注仿真技术发展,曾多次组织仿真技术应用的专业会议。记得我在主持一次仿真应用圆桌讨论时,提出的研讨话题就是:仿真技术如何仿得更真?仿得更快?仿得更全?仿得更易?对于这些问题,作者在本书中进行了全面的诠释,并给出了具体的方法论和路线图。

在中国制造业从Made in China走向Innovation in China的转型过程中,制造企业必须从逆向工程转向正向设计,而仿真技术的定位也从设计验证转向仿真驱动设计。这个转型过程对于每个企业而言,都是一段苦旅。而在缓步树立知识产权意识的社会环境中推广和普及仿真技术,更是一段艰难的苦旅,就像“西天取经”沿途需要“斩妖除怪”一样,需要百折不挠和求真务实的精神。我想,这正是本书书名的内涵,也是作者的亲身体验。

e-works曾组织过两次网上大讨论——“CAE如何走下神坛?”、“CAE普及应用正当时?”,这是当时我们发出的对中国仿真技术发展与应用的叩问。尽管那两次大讨论距今已有十多年,但这两个问题如绕梁之音,至今仍然值得深思。我想,这也是作者的心中所惑,他在书中写下——“仿真驱动研发”是仿真人的梦,但这场梦屡屡沦为黄粱梦。

伴随着中国经济的快速发展,消费需求日益个性化,产品生命周期越来越短,市场竞争不断加剧,众多行业供过于求;同时,由于劳动力成本迅速攀升,低附加值产品的制造已经快速向低成本国家转移。在这种背景下,中国制造企业要赢得竞争优势,比任何时候都更需要借助仿真技术的应用提升自主创新能力。二十多年间,作者亲历了中国仿真软件与服务产业的发展,他在书中所描述的中国自主仿真的困境,以及提出的解决之道,值得每一个仿真领域从业者和智能制造领域工作者深思。

如今,仿真技术广泛已经应用于各行各业,在新型飞机、汽车、装备,乃至新药与疫苗的研发与制造过程中,发挥着重要作用:通过系统仿真优化产品整体设计方案,通过多物理场仿真提升产品性能,通过工艺仿真提高产品品质和可制造性,通过虚拟试验减少实物试验,通过数字孪生实现虚实融合,优化产品运营,改进下一代产品的性能。

但是,仿真技术在中国制造业的渗透率还很低,应用程度还不够深入,总是“蒙着神秘的面纱”。客观来说,我国制造企业对仿真技术的认知和掌握程度远低于CAD、PDM等技术,熟练掌握CAE软件的人才也相对稀缺,制造企业还十分缺乏对仿真知识的沉淀。

因此,不管是大型企业还是中小型企业,都面临着一个显而易见却又无比困扰的问题——制造企业为什么要迎难而上应用仿真技术?应用仿真技术如何见效?

在《苦旅寻真》一书中,作者从正向设计模型出发来审视仿真的价值,把纷繁复杂的仿真技术和仿真软件进行了“庖丁解牛”。不管是基础的结构仿真,还是深层次的多学科仿真与优化应用,只有打造专业的仿真团队,建立多专业协作的组织体系,形成企业的仿真知识库、流程库和模板库,应用协同仿真平台,才能更好地发挥仿真技术的重要作用。

书中指出,诞生50多年的仿真技术已进入相对成熟的发展期,成为国际先进企业技术竞争的制胜法宝,仿真技术的效益越来越高,在产品创新和技术突破方面的作用也越来越大。然而,在我国很多制造企业中仿真仍然只是锦上添花,无法成为设计依据,因为很多情况下仿真人员自己都搞不清楚仿真结果是否可信?如何能得到稳定的仿真结果?为什么与试验结果不一致?《苦旅寻真》将这些怪象概括为“大企业充斥着‘假仿真’,而中小企业受限于仿真的高门槛无法企及。”

对于这一系 列问题,《苦旅寻真》给出了务实的建议,作者的一些观点也使我颇受启发。对于大型企业仿真,应该从制定仿真战略着手,规划仿真体系的成熟度,建设仿真标准及规范,注重仿真人才与组织的建设,科学地开展仿真软硬件选型,逐步构建仿真平台和仿真体系,实现仿真驱动研发的目标;对于中小型企业,虽然他们创新基础较差,比如研发基础设施、人员储备、技术积累等方面均无法与大企业相提并论,但是他们具有运营机制灵活的优势,所以云仿真、仿真软件弹性租赁、仿真APP的订阅等手段,都不失为一种可以探索的方案。

值得关注的是,《苦旅寻真》在探讨云仿真议题时做了一定延伸,因为云模式与传统工业软件的运营方式不同,实现云仿真的基础是完备的仿真生态,而仿真生态的生存基础是仿真云平台,三者环环相扣,缺一不可。

本书共四篇二十章,第一篇是“维谷叩天:仿真困局求解“,第二篇是“迷途破晓:仿真体系修炼”,第三篇是“云桥飞架:仿真生态衍进“,第四篇是”天路漫漫:仿真自主征途“。每一篇的标题对仗工整,内容缜密,寓意深刻,体现了作者对我国仿真技术发展与应用的系统思考。其中,我个人感觉收获最大的是第二篇,而其中最重要的是第十章“仿真体系规划与建设“,清晰地描绘出仿真体系建设路线图。

综合仿真体系模型

在我考察和服务过的众多制造企业当中,绝大多数企业还停留在一些单元仿真工具软件的应用,缺乏仿真体系和仿真组织建设,更缺乏仿真数据管理和仿真流程管理的规范。

作者在书中系统地介绍了仿真体系成熟度的五级模型(采纳级、重复级、预测级、驱动级、引领级),从战略、人才、组织、流程、规范、标准、软件、硬件和平台九个维度来对仿真体系的成熟度进行评估,给出了具体的积分卡和评估案例;作者在书中明确了仿真标准(如何做和如何做好仿真)与仿真规范(什么时候做什么仿真)的关系,指出如何标定仿真结果的正确性,给出了仿真标准编制指南,列举了某复杂产品企业的仿真体系建设过程,还提供了不少在为企业服务过程中的宝贵案例和模板。这些内容对于正在推进仿真技术应用,实现自主创新的企业非常有借鉴意义。

自主仿真是《苦旅寻真》书中的另一个核心议题。工业软件被业界认为是中国制造业转型升级的必由之路,而仿真软件作为核心的工业基础软件,更是被放在重点发展的位置。这个进程中,实现自主仿真的意义不言而喻。但是,中国仿真的自主研发之路一直崎岖不平。从上世纪70年代开始,经历50年发展仍徘徊在主流之外。技术、人才、政策等原因有很多,究其根本是没有找到商业成功之路。

关于自主仿真,作者有很多独到的思考,诸如中国自主仿真应对标本国工业企业的刚需;自主仿真“风口”的真正原因是中国工业和经济已达到分水岭;技术链和商业链是产业基因的DNA;而没有成功的商业路线,就不会有成功的技术路线;实现自主仿真可采取“赋能开道”策略;中国仿真需要深度合作、整合出海等。


我曾在多篇关于工业软件的观察文章中提到:我国工业软件产业的发展,需要开放的心态、长期的战略、科学的态度、市场的机制和创新的组织模式,不能操之过急,更不能指望毕其功于一役;在鼓励自主创新和国产化同时,也应当与国外工业软件厂商开放合作;要大力推进与工业软件应用相关的咨询服务,让企业真正用起来,打通业务流程,创造实际价值;要大力支持工业软件和服务领域的“双创”,并合理使用开源技术;政府应大力支持那些真正有用户基础、有市场意识、有技术沉淀、有服务能力、有战略定力的工业软件企业和创新团队;同时还应大力倡导企业尊重知识产权。

相似观点在《苦旅寻真》一书中被屡屡提及,譬如与国外成熟仿真软件合作的“高点起跳”,通过仿真体系建设方法论培养中国公司咨询服务能力的“赋能开道”,借助政府的政策和资金支持、信誉背书、吸引人才、保护知识产权,不能靠一场运动和一个项目就能解决仿真体系修炼,而需要广大自主仿真软件企业共同参与且长期坚持。


此外,《苦旅寻真》还非常系统地阐述了仿真生态的演进以及云生态的发展等问题,作者结合多年来在仿真领域工作的实战经验给出了切实可行的建议。在实现自主仿真这个问题上,作者将其比喻成攀登珠穆朗玛峰,行程何其漫长凶险,却唯有笃定与坚持。在攻坚过程中,如何根据技术发展规律和工业需求来决定先后次序,作者从上百个技术与应用维度进行一一剖析和阐述,堪称面面俱到、高屋建瓴。


总的来说,《苦旅寻真》与市面上仿真有关的软件入门、技术实操等应用类书籍有着本质的区别。这是一部展现作者忧思的启示录,揭示了中国仿真的真实现状,回顾了中国仿真应用的艰苦旅程,分享了这段苦旅带给从业者的体悟,最重要的是提出了解决之道。

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