01
仿真行業二十年來的發展,呈現了一個馬鞍形。近兩年,不少研發專家提出:“仿真是核心!”;同時,更多從業者在談及“仿真是核心”時,紛紛表示贊同。仿真技術似乎迎來了又一個“春天”!
深入解析下,“仿真是核心”應該包含三個因素:
(一)當前所有與正向研發相關的活動,仿真都是核心。
因為正向研發所面臨的風險是逆向設計的百倍以上。而當前對研發的要求,從需求、成本、時間上,都不能繼續采用傳統的以試驗為核心的方式。虛擬設計、虛擬驗證,在正向研發的背景下已成為必須。仿真之所以成為正向研發的核心,就在于將研發的風險,放在虛擬環境中暴露,并反向驅動虛擬的設計改進;仿真能大幅節省研發成本和時間,還允許研發人員更大膽地嘗試不同設計方案。
(二)未來所有正向研發的數字化能力建設,仿真都是核心;尤其是數學仿真和大數據仿真。
數字工程,數字化交付,數字樣機,數字孿生,系統工程數字化等等,仿真都是核心。這個觀點,已被越來越多的研發人員認同。因為它們的本質都是數字化的模型和環境,二者的相互作用,就是作仿真計算;用仿真來替代實體的運作。仿真計算的精度和速度,則決定了上述數字化能力建設的價值和成敗。
然而,國內的仿真技術從應用到開發,仍然明顯落后于國外;需要數年、甚至數十年去追趕。我們在前后處理、靜力學、動力學、計算流體力學、顯式動力學、機構運動學、電磁學等方向上,近些年并沒有獲得快速的進步。唯獨,數學仿真,或者稱系統仿真、0-1維仿真、控制仿真、液壓仿真、數值計算、功能模型仿真,近兩年成為了熱點。并且,數學仿真的精度已被證明不亞于其它學科;數學仿真的速度也相對快,對計算資源的依賴也相對低。
人工智能、機器學習、大數據技術當前已在各領域被廣泛地成功應用。大數據仿真也成了仿真技術的另一個熱點。仿真模型的降階技術,基于大量試驗、運維數據反推的代理模型,突然間成了從業者們的突破焦點。大數據仿真幾乎成了中國在仿真技術上實現“彎道超車”的理想路徑。
(三)談仿真,必談驗證。
通過多年的嘗試,仿真從業者已經紛紛意識到,沒有驗證的仿真是沒有工程價值的。然而,仿真驗證的技術門檻比仿真本身要高出許多。懂驗證、會驗證的從業者比例并不高。
有幸,國內以核能行業作為先驅,不少專家在仿真驗證技術上已研究積累了二、三十年。但這些技術對使用者的要求相當高,推廣難度也很大。技術的推廣,需要有成熟的方法、工具和成功的實踐。國家層面也對仿真驗證技術的推廣給予了積極的支持。近日,北京安懷信公司的多款通用仿真驗證工具軟件開發項目,已通過了國家相關部門的驗收評審,并被要求大力推廣,讓更多人可以通過軟件工具低門檻地應用成熟的仿真驗證技術。
02
話題二:正向研發數字化的方法論,應該是MBSE還是系統工程數字化?
近十年,MBSE概念受到了很多人士的追捧。因為這個代表了“最先進”的正向研發的方法論,又符合“數字化”的特征。然而,近兩年MBSE的熱度突然降低了。原因之一,就是不少人在MBSE上投入多年、消耗了大量的資源之后,并沒有得到實際回報;繼續投入已難以獲得支持;如何讓此前的投入轉化為價值,也看不到成功案例和可行方案。
理性思考下,MBSE的本質,仍然是系統工程;只是為了保證協同的一致性和效率,引入了全新、而又陌生的“模型”概念。而這些外來的“模型”概念,多少都存在水土不服。學習成本、建模成本、應用成本大大超過了早先的預期。
系統工程數字化,則是近兩年出現、更接地氣的概念。主張的是:在國內幾十年系統工程成功實踐的基礎上,直接做數字化的轉化;將傳統的TSE完整閉環,搬到數字化環境下,逐步演進。而不是像MBSE那樣,顛覆原來已有的閉環,引入外來的模型規范,打散之后的重構面臨重重困難。
在中國特色的系統工程數字化實踐中,北京安懷信公司通過近十年的摸索和嘗試,已成功為多個領域的十多家頭部企業搭建了數字化的正向設計環境,打通了虛擬設計和虛擬驗證的大V字形。早期成功實施的項目,都沒有采用外來的“模型”概念,而是利用企業已有的經驗、數據、流程和算法,構建與企業業務自然適配的數字化模型;同時,將這些異構化的模型通過元模型技術、在自主的數據中臺中完成關聯和管理;成功實現了系統工程數字化核心技術的自主可控。為中國特色的正向研發數字化提供了成功的方法論。
方法論,是對成功實踐的事后總結。過去的方法論,不一定能保證未來的成功;得不到成功的方法論,沒有意義。往往成功的實踐,依賴的是組織的能力和人的精神力。所以,方法論應該是不斷演進的;引入方法論,不如提升能力和樹立決心。
03
話題三:研發數字化轉型從哪里起步?
每個企業對數字化轉型都有不同的理解;從哪里起步,也沒有標準的答案。同時,數字化轉型失敗的案例,卻隨處可見。權威機構對失敗案例作了分析,共同的結論是:導致失敗的原因,并不是數字化技術。所以,研發的數字化轉型,起步就不應該是引入最“先進”的數字化技術;而以下幾個非“技術”的因素,則應當首先考慮:
意識與意志
數字化轉型,是思維的跳躍。我們可以大膽地想象,數字化轉型將會讓研發在最高效、最低成本、最低風險下開展。特斯拉、SPACE X、新能源汽車、移動支付、滴滴打車、視頻直播、視頻會議,等等。這些成功既是數字化轉型的成功實踐,也是想象力的變現。
研發的瓶頸在哪里,從業人員其實都明白。數字化技術高速發展的今天,我們應當意識到,打破這些瓶頸存在可能性。然后,再評判數字化技術的可行性:是否能大幅減少或避免樣機試制與試驗,在虛擬的環境中大膽且快速地嘗試高水平的方案設計,再在虛擬的環境中快速完成多個迭代方案的驗證,跨部門、跨學科、跨地域的協同與溝通在瞬間即可完成,歷史積累的經驗和知識能夠輕易地復用……其實,在上述方向上國內已經有了不少的成功實踐案例,證明了數字化技術打破這些瓶頸的可行性。
數字化轉型一旦起步,就必然會面臨諸多難以預料的坎坷與挑戰。是否有堅定的意志,克服困難、面對挑戰、尋找路徑,不輕言放棄,這決定了數字化轉型的最終成敗。
業務的價值提升
業務是企業的價值發動機。研發類企業數字化轉型的目的,首先是要支持業務的價值提升。快速、高質量、低成本的產品研制能力,在數字化轉型過程中得以提升是“本”;新的數字化技術的成功實踐是“末”;不能舍本逐末。
每個研發企業都有不少急待解決的業務問題。理論,設計,材料,工藝,裝配,安全,操作,試驗,經費,時間,等等。其實都有機會在數字化轉型中找到答案。所以,數字化轉型在起步時,應該首先明確要解決的業務問題是什么。
用戶體驗
所有數字化轉型成功的企業,都提供了優異的用戶體驗。研發類企業數字化轉型服務的用戶之一就是研發人員。讓研發人員更便捷地獲取知識和資源,更快速地完成研制任務,更少地機械性重復,更有自信地挑戰高水平的設計,有更安全舒適的工作環境……這些就應當是數字化轉型要為用戶帶來的體驗。
數字化技術的成功應用,需要良好的用戶體驗作為推動力。北京安懷信公司成功實施的研發數字化建設項目,均獲得了用戶的良好反饋:降低了研發人員工作負荷,提高了研發人員成果回報;讓研發回歸創造,讓人回歸生活。
審核編輯 :李倩
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原文標題:關于研發數字化轉型的三個話題
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