“ 仿真技術在企業研發體系中的定位應該是什么樣子？”

今天收到了《苦旅尋真 求索中國仿真解困之道》這本書。在此之前，在安世亞太的公眾號上已經多次連載過這本書中的很多內容，我也一直對這個話題很感興趣。我以為公眾號的推送已經把這本書的內容劇透差不多了，但翻開書發現，書中的邏輯脈絡還是比微信推送更全面，內容也更豐富。

接下來幾天，我就一邊讀一邊分享一些我的收獲、體會和額外的思考。

當然……我只是一個學生，沒遭過社會的毒打，很多想法經常會一廂情愿，比較幼稚，更是肯定不能和田總相比。只不過，如果不是在公眾號里寫出來的話，可能這些話就零零碎碎斷斷續續的變成我和身邊朋友，師弟的聊天。和朋友的聊天倒還好，要是我跟女票聊天時候聒噪說這些……估計還沒等我說完，她就要睡著了。

這一篇，以及接下來的讀書筆記，如果讀到文章的你有和我不同的觀點的話，歡迎來找我聊聊呀

01

檢視閱讀

去年重讀了《如何閱讀一本書》。講到閱讀的四個層次，分別是基礎閱讀、檢視閱讀、分析閱讀和主題閱讀。

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那么我們先做個檢視閱讀，瀏覽一下目錄，然后粗略的翻看一下整本書的大致內容。

（刻意在幕布主題上和上一張圖有區分……前面那張圖是《如何閱讀一本書》的讀書筆記）

和許多其他同類書籍一樣，第一篇總覽全書，后面幾篇分細節論述。

第一篇第一章先介紹了仿真在企業里的地位、現代工業仿真的技術和未來方向。然后針對大企業、中小企業和仿真自主研發的現狀分別提出了面臨的困境。

第二章講，對于大企業，不缺軟件，也不缺人才，但經常出現“大拿迷局”，同一個問題，大拿們仿真出來的結果不具有一致性和可重復性。最后導致“假仿真”，即使在大企業里，仿真也往往淪為動畫制作的工具，為了給客戶宣傳“顯得很專業的樣子”。于是提出，破局之道是【綜合仿真體系建設】。對應全書第二篇【迷途破曉：仿真體系修煉】。

第三章講，對于中小企業，研發經費少，買不起那么多正版軟件；人才不足，仿真深度不夠；技術積累也不足，工程師難以完成仿真任務。所以提出解決方案是上云，建設仿真云平臺和仿真APP。對應全書第三篇【云橋飛架：仿真生態衍進】。

第四章觸及仿真軟件自主研發問題。講了國際上和國內的仿真軟件如何同時起步卻走了不同的道路。仿真自主研發面臨重重障礙——1)技術不及；2)開發成本高；3)難以盈利；4)替換難度大；5)盜版猖獗。針對這些問題，后面提出了中國仿真自主發展的策略：高點起跳、基礎免費、賦能開道、云化普及、人才聚合、政府推動。對應全書最后一章【天路漫漫：仿真自主征途】。

02

仿真的地位

其實早在安世亞太公眾號上讀到推送的時候，我就和師弟打電話聊過好長時間這個話題。后面很多內容我都有些想法。但更多的東西等我讀完以后再寫，今天先寫第一篇，主要是其中第一章的讀書筆記。因為從第二章開始每章都對應了書里一篇展開的內容。

先從序和前言聊起。這本書的序是航空工業信息技術中心原首席顧問寧振波先生寫的。寧振波先生2020年出版的新書《鑄魂：軟件定義制造》在得到電子書上也能讀到。

前言開篇第一句“要么仿真，要么被打??！”擲地有聲。早在2017年ANSYS用戶大會上，田鋒先生就發表過以這句話為名的演講。我第一次下載讀到這個PPT的時候，當時給我的感覺是……做仿真的嘛，總要宣傳一下自己學科的重要性，這也是人之常情。搞內燃機的說內燃機不會輕易被淘汰，做電動車的鼓吹電動化才是未來……大家都這樣。

（當然，作為仿真行業的一員，我當然希望仿真技術對企業越重要越好）

這本《苦旅尋真》書中第一章里的很多圖片在2017年的報告PPT中都能找到，或許這些圖片形成的時間要比2017年更早。接下來，我就不再按書里的邏輯和內容重復了，只寫對我自己有啟發的部分。

仿真技術，在企業研發中應該處于一個怎樣的地位？

ANSYS在廣告里說，Realize Your Promise，仿真技術能幫企業實現產品對用戶的承諾。

Altair在廣告里說，Simulation Driven Design，要用仿真和優化技術來驅動設計。

還有各種巨頭（西門子、達索、歐特克 etc.）說，基于仿真技術又是實現創成式設計Generative Design，又是數字孿生Digital Twin，ESI集團在此基礎上還提出了一個混合孿生Hybrid Twin……

理想很豐滿，現實……大概也的確比較骨感。

很多中國的仿真工程師說，仿真是錦上添花，算不準，是試驗的附屬品。仿真是為設計做輔助校核的。有些人說，仿真學起來難，賺錢不多，職業又有天花板。

——為什么呢？

可以來看看設計研發的這個 V 字模型。對一個產品進行正向設計，在建立三維CAD模型之前，還有很多步驟。需要對產品進行需求定義、功能分解、系統綜合等步驟。設計出產品的每個部分以后，要考慮如何制造，然后在部件層次、系統層次對產品進行多維度多方面的仿真和驗證，最終驗收得到產品。

但很多中小企業，往往是從仿制國外或者知名企業的產品入手。這個V字流程，起點不是需求定義，而直接是物理設計。拿到別人的模型甚至圖紙，直接抄圖畫圖，做逆向工程。畫出來三維圖以后，稍作修改，也不一定要做仿真，靠工程師的經驗投入制造，最多迭代個幾回，拿出來的產品也基本能用，而且很便宜。

——這其實不是一件很low的事。相反，這就是后發優勢的真實邏輯。

因為從零開始研發、創新，不僅成本很高，而且是有很大可能失敗的。創新的本質就伴隨著不確定性，100個創新的想法，可能90個胎死腹中，剩下10個項目有9個最終失敗了，只有1個成功脫穎而出在技術和市場上獲得了成功。作為追趕者，即使我們花費巨資，比如那一個成功項目研發成本的一半以上，買到他們的一個產品然后仿制出來，或者買到他們的一些技術，那我們也是賺的。因為我們無需為剩下的9個失敗的項目付出成本。以上觀點來自北大林毅夫教授講的中國經濟課程，可能我理解的有些偏差，但事實上 仿制、以先驅者為鑒，就是處于追趕階段的我們最理智的選擇。

工業軟件，尤其是仿真軟件，它是今天企業進行正向研發的核心競爭力。但如果是相對較低端產品的逆向、仿制，則不一定需要仿真。基于已有的成熟產品型號，做小修小補的改進設計，仿真要來何用？

工業軟件是制造業皇冠上的明珠（皇冠上的明珠好像有點多，發動機也是，芯片也是……嘛隨便了反正皇冠上明珠又不止一顆）。它的全部市場規模不大，但卻是各類大國重器研發當中知識含量最高的一部分。改革開放前，整個國家的工業體系主要靠計劃經濟扭曲供需關系，由舉國體制維持重工業和軍工等先進制造業；改革開放以后，我們國家最初順應自身比較優勢，做的大部分是低端制造業，一億件襯衫換一架飛機。如果整個國家的工業體系大部分都處在低端，那么高端的仿真軟件怎么會有土壤呢？

但是今天，中國在很多領域已經從追趕逐漸變成了引領。中國的港珠澳大橋世界第一，中國高鐵里程和技術全球領先。中國的盾構機、挖泥船、破冰船、深海探測器等大國重器頻繁刷屏網絡，嫦娥5號成功登月取土。在這樣的轉變下，中國大大小小各類企業，都逐漸開始對仿真軟件有了越來越多的需求。

在正向研發和仿真驅動模式的體系下，企業對仿真的需求一定是逐漸增加的。

03

現在和未來的工業仿真

在《苦旅尋真》第一章中，提到了幾個仿真應用的領域。分別是

1. 產品仿真

2. 工藝仿真

3. 試驗仿真

對于產品仿真，當前比較先進的技術之一就是拓撲優化和參數優化?；诂F有的一個成熟產品，使用新的技術和工藝，提取其邊界條件和指標參數，用優化技術對產品進行再設計。往往能在性能不降低、材料不改變的前提下，減重15% ~ 60%. 最讓我印象深刻的一個案例是，航天某院武器系統（我無責任猜測這大概是個導彈？）殼體重量實現了50%輕量化，在動力系統明顯落后的情況下，實現了航程、航速、精確性等方面對仿制對象的全面超越。

說到工藝仿真，各家軟件公司也推出了很多專用工具。像Altair就有一大堆產品是專門做不同的工藝仿真的。Inspire品牌下也有好幾個專用工具。

而工藝仿真方面比較尖端的就是對增材制造過程進行的仿真。在我前面的文章中也放過Altair做增材制造的視頻。

ANSYS和安世亞太最近幾年也在宣傳他們的增材制造仿真方案。ANSYS Advantage雜志里放了好多使用增材制造仿真來提高3D打印產品成功率的案例。讀了這章感覺，增材制造仿真比我想象中的還更復雜，涉及宏觀、介觀、微觀不同尺度下很多復雜的問題。

而到了試驗仿真，常見的比如虛擬風洞、碰撞仿真、跌落仿真等都屬于這個范疇。Discovery Live的案例庫里就有虛擬風洞的例子，Altair也有Virtual Wind Tunnel等相對簡便的工具用來做虛擬風洞分析。碰撞和跌落仿真，當然是LS-Dyna的天下。

至于未來，仿真技術會發展成什么樣子，這件事能扯的就很多了。比如產品、工廠、城市的數字孿生，戰場的仿真系統等。再結合虛擬現實，反正你就想吧。大部分技術基本都在實驗室實現了，有些工業領域也已經引入了。對于我們來說是未來的東西，在很多行業先驅者那里，今天已經習以為常。比如下面這個。

ESI 虛擬現實技術幫助賽峰集團發動機公司獲得科技創新獎

04

后記

最近我還讀完了一本書，《“芯”想事成 中國芯片產業的博弈與突圍》。芯片、操作系統這兩樣東西和工業軟件一樣，多年來一直是從業者心中的痛。中國是一直想自己搞，一直沒搞成。工業軟件關注的人還相對少，芯片的產業鏈、關注度要更大一些。我們一直說中國“缺芯少魂”，有中國工業軟件的大佬借用說這個魂是指工業軟件，但其實它最初指的是操作系統。

中國芯是倪光南院士為之奔走呼吁，工業軟件是鐘萬勰院士等人為之奮斗一生。但好在，今天的中國終于沒有讓老院士們失望。在芯片領域，我們有了龍芯、兆芯、申威、鯤鵬和海光，還有華為的麒麟、巴龍和昇騰系列。今天中國自主的工業軟件，無論是CAE還是EDA，也都有了一大批自己的軟件企業。即使是被卡脖子的芯片制造領域，其實也并沒有看上去那么慘。中國除了光刻機，大部分其他芯片加工設備不僅能夠自產，甚至很多都達到了國際先進水平。

今天發芽的小樹苗背后，可能是過去十年、二十年如一日的辛勤澆灌。我相信，當然我想今天中國大部分的年輕人都相信，中國未來一定會比現在更好。今天中國的這些小樹苗一樣的企業，未來都會成長為參天大樹。而且這一天應該沒有那么遙遠了。十四五規劃里都明確指出，要發展現代產業體系，補齊產業鏈供應鏈短板。還要提升產業鏈供應鏈現代化水平，堅持自主可控。這些都是機會呀。

希望未來有一天，我也能有機會參與到這個進程中來。

共勉