苦旅寻真：求索中国仿真解困之道

针对中国企业仿真效益不高的现状，提出企业仿真体系建设方法论，通过对企业仿真相关的战略、成熟度、流程、标准、规范、人才、组织、软件、硬件及平台进行综合规划和建设，强化企业仿真能力，从而提升仿真效益。

针对中国中小型企业仿真的经费和技术门槛太高的现状，提出发展仿真云生态的方案。通过仿真云生态，将仿真相关软件、硬件、开发者、服务者、用户、APP及微服务等凝聚在同一个平台上，形成一个利益共同体，建立一个志同道合的仿真社会。通过平台自营、加盟拓展和生态衍进三个过程，实现仿真技术服务化、仿真服务开放化，降低中小企业的仿真门槛。

针对我国自主技术的落后现状，提出中国仿真自主研发的双驱路线——“高点起跳，赋能开道”。首先，利用中国市场的吸引力，与世界先进机构合作开发，共享市场；其次，抓住国内企业对国外软件应用不深的时机，利用对企业的仿真赋能过程，实现用户现有软件的替换；

再次，建议国内改变以往采购政策，加大对仿真咨询和服务的采购，以保障“赋能开道”策略的实施；

最后，丈量了国际仿真*高水平，提出中国仿真技术发展的路线和节奏。

田 锋
安世亚太公司高级副总裁、轮值总裁，国家工业软件与先进设计研究院常务副院长，北京市综合仿真工程实验室主任，数字孪生体实验室主任，生态设计与绿色制造促进会首席技术专家，北京市工业互联网联盟副理事长，机械工程学会设计分会专家委员。
二十五年仿真应用、仿真体系咨询、仿真软件研发的经历，为数百家企业提供工程仿真咨询和仿真体系建设咨询，对仿真技术与工业品研制需求的最佳结合方案有深入研究。
二十年精益研发及知识工程体系的研发和咨询经历，为近百家企业提供研发体系建设和研发信息化咨询，对研发信息化技术与制造业需求的最佳结合方案有深入研究。
中国航空三大主机所、航天某设计研究所、船舶某研究院、中车集团等企业的精益研发、知识工程、综合设计、仿真体系、仿真平台、仿真云等项目的总设计师。工信部、发改委、科技部等部委多个项目的负责人。
精益研发体系和综合仿真体系创始人，撰写了《精益研发》《精益研发2.0：面向中国制造2025的工业研发》《智能制造时代的研发智慧：知识工程2.0》《制造业知识工程》等著作，曾发表精益研发、综合设计、综合仿真、知识工程、设计方法、复合材料等相关论文40余篇。

本书针对中国工业仿真现状，提出以下观点：
大型企业仿真效益安弱守雌
中小型企业仿真门槛高不可攀
中国仿真自主研发山重水复
作者试图在困局中求索破冰方案：
提出企业仿真体系建设方法论，以提升大型企业仿真效益
提出基于工业云的仿真生态衍进方案，以降低中小型企业仿真门槛
提出中国仿真自主研发的双驱路线——“高点起跳，赋能开道”

◆ 推荐序 ◆

面对这本《苦旅寻真：求索中国仿真解困之道》，我仿佛看到了中国成千上万名工业仿真软件开发者、实践者的急迫面孔，仿佛听到了他们几十年来为中国工业仿真软件发展呐喊的声音。在第四次工业革命的大潮面前，仿真软件的落后成为中国工业软件的切肤之痛。中国制造“大而不强”的核心问题是研发能力不强、中国智能制造“缺芯少魂”。“魂”就是工业软件；智能制造的难点是建模，焦点在仿真，因此大规模的工业仿真软件应用是基础。如何解脱仿真困境，本书作者给出了一条可供选择的道路。

瓦特蒸汽机是第一次工业革命的代表产品，发电机、电动机和内燃机则是第二次工业革命的代表产品。这些工业产品的实现离不开几百年来数学、物理、化学等学科定律、算法和方法的发现与确认，以及在工业产品研制过程中的持续应用。从手工设计绘图到工艺编制、试制出产品，再到用试验来确认产品的功能和性能，反复迭代，优化和修改设计、工艺、生产过程、试验过程，直到满足人们的设计需求，才可以投入批量生产。这就是爱迪生的典型“试错法”。

第三次工业革命是以电子计算机、核物理、激光、太空技术等为代表的革命，其中，最重要的就是电子计算机的出现。如果说机器的出现大幅度代替了人的体力劳动，电子计算机的出现则代替了人的大量脑力劳动。当我们把几百年来形成的大量成熟的方法和算法，以及产品研发中的知识和经验甚至技能变成软件和模型后，就可以用仿真软件的方法来大幅度降低产品研发成本，缩短研制时间，提高产品质量了。这已经被国内外众多产品的研发实践所证明。

2004年到2006年，笔者参加了复杂产品虚拟试验、仿真验证的论证工作，参加人员是国内众多高水平的专家，最后形成的总报告结论用一句话说就是：“用仿真和虚拟试验来指导、简化、减少甚至取消实物试验，必将在未来复杂产品研发中起到重要作用。”

2010年6月4日，“猎鹰”可回收式运载火箭发射成功，其机械分离式助推器的研发没有做任何实物验证试验，完全依靠仿真计算来保证合理性和可靠性。火箭分离器取消使用火工品是一种创新，而取消大量实物试验的原因就是将软件作为工具用于大量计算和仿真。大量工业软件的应用就是把人的知识和智能赋予软件，这也就是中国工程院周济院士所说的具备了新一代智能制造HCPS（Human-Cyber-Physical System，人–信息–物理系统）的基础。

最后，以我最尊敬的科学家钱学森的论点作为小结。1997年9月，钱学森先生已经预见到虚拟工程与科学在未来的重要性，他在为清华大学工程力学系（现清华大学航空航天学院）建系40周年的贺信中写道：“随着力学计算能力的提高，用力学理论解决设计问题成为主要途径，而试验手段成为次要的了。由此展望21世纪，力学加电子计算机将成为工程设计的主要手段，就连工程型号研制也只用计算机加形象显示,都是虚的，不是实的，所以称为‘虚拟型号研制’（virtual prototyping）。最后就是实物生产了。”

本书对中国仿真软件的过去、现状和未来做了详尽的分析，为中国智能制造的发展方向描绘了清晰的蓝图，是一本不可多得的好书，值得我们长期研读，深入思考。

是以为序。

宁振波

◆ 前言 ◆

要么仿真，要么被打败！

20年前，笔者踏入仿真领域时，仿真还是阳春白雪。但今天，工业产品的研制已经离不开仿真了。仿真的范围也从机械走向流体，从电磁走向多物理场，从物理仿真走向系统仿真，从研发走向工艺乃至生产，从后期确认走向前期预测，从“选修”走向“必修”，从学校走向科研和企业，从大企业走向中小企业，仿真从业人员也从散兵走向方阵，仿真组织从队伍化走向产业化……

然而，现在你看到的很多仿真都是“假仿真”。很多仿真都是锦上添花，无法成为设计依据，因为仿真人员自己都不清楚：怎么保证仿真够“真”？怎么能得到稳定的仿真结果？为什么不能与试验结果一致？

2018年至2019年的几个国际事件让国人突然发现：对于某些短板领域，如果别人愿意，卡你脖子是易如反掌。在这个短板领域清单中，工业软件赫然在列，仿真软件尤其脆弱。我国工业体系中普遍应用的仿真软件绝大多数都是国外的，尤以欧美的居多。从20世纪70年代起，我国就开始了这场仿真征途，但50年的苦旅走到今天，非但没有赶上国际同行，反倒眼睁睁地看着这些同行建起一座“珠峰”，而我们一直在“珠峰”脚下原地打转，甚至沉湎于强大易用的国外软件而乐不思蜀。

在我看来，今天中国的仿真困局体现在以下三个方面：

1）大企业“假仿真”。

2）中小企业“无仿真”。

3）全中国“邻家仿真”。

历数中国仿真困局不仅是恨铁不成钢，更是要问：中国仿真如何破冰，如何走出困局？这也是本书探讨的核心。

“仿真驱动研发”是仿真人的梦，但这场梦屡屡沦为黄粱梦。“假仿真”一日不破，梦想就一日不能成真。如果没有一个完善和科学的企业仿真能力体系，梦想只能沦为空想，这也是造成大企业“假仿真”困局的主要原因。本书提出了一套建立“企业仿真体系”的方法论，在适当引导和咨询下，企业可完成该能力体系建设。

“高质量发展”是产业界的共识，但在资金、人才和技术三大门槛前，中小企业“活着”是首要诉求。如果没有一股力量拉中小企业上岸，它们只能继续无奈地在激流中漂泊，“无仿真”的困境也将持续下去。今天，互联网给工业带来了便利，让我们有机会将技术和人才通过“仿真云生态”低成本地输送到“河中央”。政府在这个过程中将起到重要作用，我们愿意将“百万企业上云”工程视为一股重要的牵引力。

“核心技术自主可控”当属今天中国工业界的最强音，“仿真软件自主研发”也是中国仿真走出困局的必经之路。对于这件事，“为什么”“是什么”和“怎么做”很容易回答甚至无须回答，但“如何成功”却难以作答。没有商业成功路线，就没有技术成功的可能，“邻家仿真”就无法突破。这也是在自主研发面前，仿真业界专家一直顾左右而言他的主要原因。在本书中我们试图来回答这些问题。

本书取名《苦旅寻真》，没错，我们不仅要寻到仿真，还要触达仿真的真实，更想取得仿真的“真经”，拓得中国仿真解困之道。寻找的过程是一场苦旅，更是一场修行，只有坚持修炼，才能拨开迷雾，寻到真理。本书不仅要回顾中国仿真的艰苦旅程，而且要分析这种苦旅带给我们的体悟，最重要的是提出我们的解决方案。全书共分四篇：

第一篇　维谷叩天：仿真困局求解

第二篇　迷途破晓：仿真体系修炼

第三篇　云桥飞架：仿真生态衍进

第四篇　天路漫漫：仿真自主征途

第一篇综合讨论中国仿真面临的三个困局，并综述性地提出三项破冰方案。后面三篇就这三个困局及其破冰方案分三个专题展开介绍：第二篇就如何在大企业建立仿真能力体系提出一套方法论，以提升大企业的仿真效益；第三篇针对降低中小企业仿真应用门槛，提出仿真生态理念，论述如何开发一个仿真云平台和如何进行生态衍进；第四篇围绕中国仿真软件自主研发，测量了国际仿真“珠峰”的高度，提出了我们攀登“珠峰”的路径和节奏。