數字化轉型中的仿真體系建設| 企業仿真體系建設的必要性

數字化轉型中的仿真體系建設| 企業仿真體系建設的必要性的圖1

為什么需要做仿真體系建設這件事情?因為我們面臨的世界越來越復雜,我們的行業面臨著越來越巨大的挑戰,航空、航天、國防,這幾個國家的支柱產業,不光是我們自己需要進步,國際上也有各種各樣的聲音使得我們不得不往前發展。

數字化轉型中的仿真體系建設| 企業仿真體系建設的必要性的圖2

除此之外,我們這個時代的技術也在不停地進步,而這些技術是可以應用于各行各業的,像電氣化、自動駕駛、增材制造、5G、以及各種數字化相關的技術,它們將會影響到所有的行業,而不僅僅是它們本身所處的行業,例如會影響到傳統的航空、航天、國防等等,將會對這些行業產生巨大的影響,因為這些技術都是整個人類科技涌現的普遍性技術。

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以電氣化為例,現在航空業也在往電氣化方向發展,正越來越多地談到多電飛機、全電飛機,船舶行業也會談到多電船舶、全電船舶。我們看到汽車行業也正發生這樣一個顛覆性的變化:傳統的車企,不得不去做新能源汽車,這不光是國家政策的一個要求,而是技術發展的一個要求?;仡^看看過去這幾年汽車行業的一個案例就會發現,現在新能源車做的特別好的是像特斯拉這些新興的企業,而傳統的車企正在向他們學習。那么,我們其他的行業會不會受到同樣的發展挑戰呢?我相信很有可能。因為有這樣一個調查,是國外的一個調查機構做的,在研究多電飛機這樣的新興技術的公司,會發現46%的是初創企業,他們會更有驅動力、更有變革的敏捷性來做這件事情。而這個調查讓我們中國人更感到擔憂的就是,中國屬于那個只占7%的others地區,而93%都來自于西歐和北美。那我們會不會需要把行業和這些先進的技術發展方向連接起來呢?毋庸置疑這是很有必要的。那我們該怎么去做呢?用傳統的方式是不是足以適應這樣的變化呢?這是我們值得來考量的。

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我們再看看航天行業,這個行業正面臨著新一輪的航天競賽,美國發布了新的登月計劃,登陸火星也是各個航天大國都在往前努力的一個方向,在航天行業中也很多新興的企業,他們用一些新的技術去解決我們傳統的很多企業里面遇到的、關心的問題,比如說設計周期,比如說我們制造產品體積。中間那個例子來自Optisis,他們在做的就是把之前很多的部件,比如天線、連接器等,用增材制造技術去盡量地精簡,實現了部件數量的減少,產品體積的減小,產品成本的節省,交貨時間的提前,這些都是他們獲得的眾多好處。最后那個民用航天技術公司Firefly,他們也是把仿真的各種各樣的數字化技術運用到極致,使他們產品的性能得到大幅度的提升。

這就是我們現在面臨的現狀,不光是我們自己要往前去變,外部世界也推著我們在改變,因此必須做出相應的變革,而在這變革的背后,我覺得很重要的一點,就是該考慮怎么樣把這些數字化的技術用到最好,而在所有數字化技術里面,我覺得最難用的好的,應該就是仿真了。仿真不像有些工具類的軟件,它們上手難度不大, 只要你學會怎么操作就可以。但仿真不一樣,仿真是跟我們的工程,跟我們的技術緊密結合在一起的,它需要不光對軟件操作非常熟悉,還需要對我們自己的業務、工程有非常深入的理解。最難的是,仿真不是孤立的,它是需要跟很多人去做交互、去做連接,跟上下游之間去做互動才能做得更好,它是一個整體的事情,它不是一個人就能做的好的。假設我是一個某方面的仿真專家,但我不代表我一定能為我的企業的仿真能力建設帶來多大的價值。

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有另外一項調查:對于仿真,如果一個企業能全面地、平臺化、體系化地考慮這件事情,就達到上面這些效果,那就是新產品發布更快了、開發時間縮短了、擁有成本降低了,這些都是基于對大量企業的調查統計數據。其實我們可以從這些維度來衡量一下,我們企業已經在仿真上做了大量的投資,這些投入對我們企業的效益究竟有沒有達到這樣的效果?也就是在業務層面帶來了正向的影響,我想這才是各大企業真正想要的。

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企業投資了很多,那我們怎么樣把它們的力量充分地應用起來,我們是否能實現新產品的快速導入?我們的運營成本是不是能降低?我們的產品是不是能做得更好?我們是不是能夠做一些預測性的維護,能夠提前預測產品的運行壽命情況了?還有另外一個就是企業的營收模式是不是會有改變?是不是還是從單純產品銷售里面獲利?還是說我們已經能夠基于服務、基于數據,從而讓企業的業務盈利持續下去了。上面這些都是各個企業的領導者可能會考慮的一些問題,這些問題背后有一個很重要的價值點,就是我們企業如果能夠把這些數字化的技術,尤其仿真技術,能用好的話,就能達到前面那些先進企業取得的效果。因為他們會更靈活、全面、有效地來做這些事情,如果我們自己也能做得到的話,相信也能達到同樣的效果。這就是咱么今天來開這個研討會的原因。

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我們可以再簡單地回顧一下仿真技術的發展。仿真最早是在設計層面做一些驗證的事情,再從單一物理場擴展到多物理場,再然后做的比較好了,就能在整個設計周期里面把更多的東西都能夠通過仿真技術來進行研究,這就叫數字樣機,或者叫數字原型。但是這樣的數字樣機,它的壽命其實并不應該終止,應該繼續使用。因為我們的樣機如果構建的很好,能夠進一步使用的話,它會帶來更多的價值,可以去做更多的事情。如果我們在運行階段,繼續用上這樣的數字原型,它就變成了Digital Twin。還有一類場景,就是我們在設計早期如果也能把數字化技術用進去,就可以做各種各樣的數字化的探索。這時候,我們就發現數字化仿真已經嵌進了產品的整個生命周期,而不僅僅是設計研發周期。仿真模型跟我們產品一樣,它是在一開始有一些初樣,然后逐步的生長、發展、壯大,直到成年。成年之后,它需要考慮怎么樣去跟物理世界做關聯,甚至它也會老去。我們之前的數字化是做了一些仿真,但最大的一個特點就是它是不會變的。實際上我們物理的東西它是一直在變的,我們需要把這兩個世界,進一步地關聯起來,仿真模型會隨著設備的磨損、老化,進一步地發生改變,它也會同樣具有這樣的壽命。設想一下,如果我們能夠往這個方面去考慮的話,會發現很多很多的事情會有比較重大的價值上的變化,它的價值會變得更大。

數字化轉型中的仿真體系建設| 企業仿真體系建設的必要性的圖8

我們該如何去發揮這些價值呢?其實這就是各企業應該要做的一些核心的事情。然而現實中的各個企業,盡管在仿真上做了很多的投資,卻也存在著很多很多的問題,或者存在著值得改進的地方。比如說,各個單位里面都有很多用仿真的人,但他們的水平有高有低,對仿真的理解也不一樣,方法和流程并沒有進行統一。同樣地,我們幾個假設都是做電磁場仿真的,我的應用方式是這樣的,他的應用方式是那樣的,我們之間缺乏相應的交流。然后,部件跟系統、以及兄弟單位之間,上下游之前的關系,相信很少有能通過仿真來進行交互的,能做到這一點的,是非常非常少的。因為這里面面臨著很多很多的挑戰和困難。更不用說我們的仿真經驗能有很好的積累了。如果現在一個單位有個工程師離職了,你能知道他電腦里的仿真模型是干什么的嗎?它的仿真模型有沒有歸類存檔,上交上去?這些仿真模型的背后,其實凝聚著很多他對這些項目的思考,還有很多試錯的經驗。這些東西如果能更好的留存下來,對我們企業而言,是非常巨大的一筆財富。所以我們若要把這些問題給克服了,一個重要的事情就是我們需要做一系列的事情,把前面的提到的這些問題給克服掉,從而達到更好的效果。

我們要全面地去梳理企業面臨的業務問題,以及業務背后面臨的仿真的問題,逐個去探尋最佳的解決方案,再把這個方案變成相應的規范、相應的流程固化下來,然后全面就提升仿真價值再做大量的積累,這些積累將對我們企業的數字化變革起到非常重要的推動作用。

對于仿真軟件的需求而言,并沒有想象的那么復雜,無非就是能夠把企業需要的仿真場景給全部覆蓋了,并把各種各樣的好的成功經驗借鑒過來,然后把多物理場、多學科之間能夠結合起來,再把這些應用場景下的仿真給用好。再然后,搭建企業仿真平臺,把仿真數據能夠管理起來。上面這些就是一步一步該做的事情,也是我們今天講的仿真體系建設。

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