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让仿真变成生产力

1月前浏览2123
 
   
     

    中国企业的“假仿真”现象

本文摘要:(由ai生成)

本文探讨了中国企业“假仿真”问题,提出建立仿真体系解决之道。仿真体系涵盖战略、组织、技术、流程和数字化平台,旨在提升仿真应用效果,实现仿真驱动研发。建设仿真体系需系统规划和持续投入,使企业以仿真结果为依据进行产品设计,提高研发能力和市场竞争力。

     
我们以前多次提到“大拿迷局”,认为该迷局形象地反映了中国仿真的现实和困局,是导致“假仿真”的主要原因:      

对同一个问题,使用同一款仿真软件,两个大拿做出来的结果不同! 

同一个大拿,用不同的软件,做出来的结果不同! 

用试验进行验证,发现这两个仿真结果与试验都不同!

我们对比仿真在国际标杆企业和国内企业的价值体现时发现:在标杆企业,仿真是设计的必修课,是设计的必备手段;而在国内企业,仿真只是设计的选修课,不到万不得已就不用仿真。在标杆企业,仿真可替代大多数试验,在研发全程成为设计依据;而在国内企业,仿真只是试验的附属品,多数情况下是在研发后期进行设计校核。在标杆企业,“仿真驱动研发”已经成为企业战略。而在国内企业,仿真仍然是锦上添花。总体看来,仿真在国内企业的开发深度和使用效果远未达到预期。 

其实,国内企业和国际标杆企业的仿真条件差别并不大:首先,我们使用的软硬件几乎无差别,在数量和版本上甚至优于标杆企业。其次,国内企业中仿真软件的使用人员与标杆企业也无差别。标杆企业的仿真人员中,华人比比皆是。条件差别不大,但仿真的命运却有天壤之别,到底是为什么?

仿真体系是假仿真破解之道      
面对不简单的问题,一个有效的解决途径是从更高的层面和更广的视角进行系统思考。为此,我们引入了社会技术学,因为上文所述的现象让我们意识到,我们遇到的仿真问题是个典型的社会技术学问题。从社会技术学模型看,仿真的确不是一项简单的技术,是一项在人类社会中发挥作用的复杂技术,符合社会技术学特征。       

社会技术学是运用社会学的理论、观点和方法,研究技术对社会的影响、作用以及协调发展的科学。社会技术学认为,社会技术体系由一个中心(战略)和三个要素(组织、技术、流程)构成。在数字化和云计算时代,我们增加一个要素:数字化平台。 

该模型从战略、组织、技术、流程以及平台几个方面对体系进行分析。战略是中心,组织、技术、流程围绕战略中心展开,平台是战略实现和体系落地的支撑和载体。由此构成“1-3-1”结构模型

一个中心:战略,决定了体系的愿景和使命; 

三个要素:组织(人)、流程、技术,决定了体系的运行模式; 

一个载体:平台,利用了数字时代的便利性,为体系提供支撑。 

社会技术体系的发展通常从技术开始。当技术达到一定程度,需要进行社会化推广应用的时候,就必须明确战略体系,完善流程体系、组织体系及人才体系,最终形成完整和稳定的社会技术体系。在一个社会技术体系中,最不容易出问题的是技术,最容易出问题的是组织与流程。因此,建立完善的社会技术体系是保障技术良好应用的基础。 

基于社会技术学模型,我们提出企业仿真体系模型,其关键要素还包括:企业仿真战略、体系成熟度模型、仿真标准与规范、仿真人才及组织建设、软硬装备规划及选型,以及综合仿真平台的建设。

综合仿真体系模型

企业仿真体系参考架构      
从社会技术学角度看,仿真不仅仅是一项简单的技术。支撑企业仿真能力的,不仅仅是仿真软硬件系统,而是由许多相互依赖、相互联系的要素构成并相互作用的一个复杂整体。      

从构成要素来看,综合仿真体系包含:战略、成熟度、流程、标准、规范、人才、组织、软件、硬件及平台等。

     
     
综合仿真体系参考架构      
     
       

1.企业仿真战略制定

仿真发展战略的制定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,这决定了一家企业在仿真体系上以何种力度进行投资。并不是每家企业都应该在仿真方面做重度投资,这种判断需要根据企业整体战略和产品研发战略来做出。 

对于一家将产品研发和创新作为最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,仿真也许根本不需要做重度投资,甚至不需要做任何投资。 

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

在综合仿真体系的参考架构中,我们把成熟度和战略放到了同等位置,以示它的重要性。 

成熟度与战略是相伴而生的,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投资,不早不晚,不欠不溢。成熟度概念的提出,也是考虑到企业发展的渐进性,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,有助于企业明确其当前位置,便于确定下步工作方向和重点。

       

3.仿真标准及规范建设

仿真标准与规范是企业仿真最佳实践的结晶,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,是仿真驱动设计的具体体现。 

通过分析企业研发特点及仿真现状,基于其核心研发活动,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大的环节,将仿真技术嵌入到正确位置,并细化研发活动中各项仿真任务的技术标准和执行规范。

       

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,仿真技术涉及到数学、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,譬如仿真中心(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.仿真软硬件规划及选型

仿真软硬件是所有仿真活动开展的基础工具。仿真体系中的软硬件规划及配置,主要是基于仿真战略,与企业产品研发特点及仿真需求结合,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。如必要,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。 

       

6.综合仿真平台建设

综合仿真平台是将仿真体系相关的工具和技术、规范与标准、人才和组织集成而形成的一套数字化系统。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,开展更高效率、更广泛的多学科联合仿真。

企业仿真体系的规划与建设        
中国仿真“大拿迷局”和“假仿真”现象只有通过仿真体系的建设才能得到最终解决。通过仿真体系建设方法 论,将这些要素整合起来,才能发挥仿真的综合效能。让仿真具有研发赋能价值,才能让仿真成为生产力。        

1.仿真体系的规划

仿真体系规划步骤依次包括:现状诊断、蓝图设计、进化路线和路在脚下,如图所示。

仿真体系规划步骤

企业对发展速率的承受能力是有限的,因此,仿真体系发展会划分为几个阶段来逐步进行,这几个阶段则根据成熟度模型来设计。 

通常来说,仿真体系建路线和节奏并无一定之规,只要符合成熟度进化模型即可。但为了方便读者,我们给出一个典型的规划建议:将仿真体系建设规划为近、中、远三个阶段,各阶段的建设目标分别是评价设计、优化设计和驱动设计。

2.仿真体系建设路线图

企业仿真体系的建设是一个持续渐进的过程,其目标是,基于研发整体规划制定仿真战略,开展本企业的仿真体系成熟度评估,基于现有的软硬件技术工具及人才资源,针对企业研发活动中的仿真需求,寻找差距与不足。

通过仿真体系建设,优化配置现有仿真软硬件设备及人力资源,完善仿真组织结构,培养一支优秀的仿真团队,建立仿真技术标准与规范,完成软件与硬件的配置优化,形成一套适应企业需求的综合仿真平台,从而充分发挥仿真体系产生的综合效能。

仿真体系建设路线

       
           

3.仿真体系建设方法 论

       

作为一个综合系统,仿真体系的建设不是一场运动或一个项目,更不是一朝一夕所能完成。方法 论是这项工程的前提,是必不可少的基础。 

方法 论为体系建设提供了各类细分工作的规定、标准和原则,以及配套的工具和模板。其目的是给出企业仿真体系成熟度的每个级别的升级路线,每一级别给出5~7个阶段,每个阶段给出5~7个步骤。

仿真体系成熟度升级路线

每个阶段中每个步骤的工作相关信息内容用增强的社会系统模型(SIPOC模型约定:供应方(来源)-输入-过程-输出-客户(去向))表达,该模型由10个维度构成:来源(上游任务)、去向(下游任务)、输入数据、输出数据、咨询方工作、建设方工作、遵守的约束、工具与模板、参考的知识、参与人素质、标准工作量等。此处提出的“咨询方工作”,是考虑到仿真体系建设通常是在外部咨询机构的参与下完成的。 

仿真体系建设最终将形成包括仿真组织的架构图、仿真人员配置、团队培养计划、综合设计流程、多学科仿真集成流程、仿真标准手册、仿真规范手册、仿真软件硬件资源、综合仿真平台、仿真模板库等在内的调研报告、咨询报告、标准规范手册、建设规划和部署方案等一系列成果。

仿真体系是一种
能力更是一场修炼
     
综上所述,只有建立科学和完善的仿真体系,才能保障仿真结果成为产品设计的依据,企业才能将仿真变成生产力,才能真正拥有“仿真驱动研发”的能力!      

企业仿真体系是一种能力体系。从引进软硬件等条件开始,企业便初步拥有了一定仿真能力。但是,在企业仿真能力建设过程中的大量实践也表明,一些企业把仿真能力建设与软硬件采购等同,而忽略了构成体系的其他要素。仿真软硬件很容易采购,国内企业的仿真软硬件配置基本与国外先进企业保持同步和接近,但仿真体系所蕴含的软能力无法购买,需要基于企业自身研发特点,开展系统的规划和持续建设。 

仿真体系是一条能让我们看到未来的路,是让仿真成为生产力的唯一道路,确实能让企业逐步走出仿真迷局,慢慢一骑脱尘。但这件事情,绝不是多么轰轰烈烈,多么风光旖旎。恰恰相反,仿真体系实际上是一场修炼,需要像工匠那样一点点地凿开枷锁,清除障碍,日复一日、一点一滴地积累。实践证明,那些愿意用最笨的方法建立体系的企业,在体系能力上会越积累越厚实,并走向更大的成功。

     
来源:安世亚太
云计算理论仿真体系控制试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-05-11
最近编辑:1月前
安世亚太
精益研发助推中国智造
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