仿真作为工业生产制造中必不可少的重要技术，已经被世界上众多企业广泛应用到工业各个领域中，是推动工业技术快速发展的核心技术知识，在产品优化和创新活动中扮演不可或缺的角色。近年来，在工业4.0时代，智能制造、工业互联网、数字孪生等新一轮工业革命的兴起，仿真技术与现代新型制造技术的结合，催生了大量触动人心的新型应用，让仿真越来越成为“改变世界的技术”。

▌从正向设计视角看现代工业仿真

传统上，我们看到有多种分类仿真的方案，有人从技术类型上来分，有人从应用对象来分。但我主张用第三只眼睛——正向设计的视角看仿真，我认为从正向设计模型出发来解读才能真正触及到仿真的本质及价值。《苦旅寻真》一书中我以不同以往的视角综述现代工业仿真，从正向设计模型出发来审视仿真的所在及价值，把看似纷杂的仿真软件做了理清，了解了仿真该有的所有类型，并解释了为什么会有这么多仿真类型。

仿真处于产品设计体系核心位置

▌仿真技术的常规化应用

仿真是利用数字化手段对真实物理世界的模拟，在计算机中透视真实世界的各种现象，这种透视在物理世界往往成本高、难度大甚至做不到。

越来越多的企业已经充分理解仿真对创新设计能力提升的重要性。在汽车、航空、航天、船舶等工业领域的大量工程运用实践，验证了其适用性和准确性。仿真技术成为企业产品转型、研发创新和技术突破的最基本手段。

仿真技术的常规化应用主要体现在产品（设计）、工艺和试验领域的应用。

仿真驱动研发的过程

▌深层次应用：产品再设计

产品再设计是仿真技术在产品研发方面的体系化发展和深层次应用，是近几年业界提出的一套将仿真技术与突破性新工艺（本书称为称为精密制造，包括增材制造、精密铸造等）相结合的一套产品设计方法。

工业再设计是仿真技术的升华应用，是一种全新的工程设计思想和方法。让研发设计回归需求本源，重新审视原有设计，以最自然的方式来探索设计的本质，效法自然。剔除以前由于各种原因或限制导致的不合理之处，或纠正以往对客户需求的错误认知或满足偏差，重新设计核心零部件或整机，达到当前技术条件和认知水平下的最优。

工业品通过优化手段再设计后会获得明显优势，有可能颠覆大量工业行业。从已经完成再设计的产品来看，在维持原装备性能、不改变装备制造材料的前提下，通过再设计，普遍可以实现减重15%~60%。

▌深层次应用：增材仿真

增材制造俗称3D打印，是上世纪末出现的一种新的制造工艺。由于各种限制，没能在工业界普遍应用。在新工业时代的技术条件和应用环境下，这一技术被工业界重新重视，并得到快速应用，这种新工艺的仿真也自然而然成为仿真界的热点。

金属增材制造过程中涉及到的多尺度和多物理场

利用仿真技术提前获取打印产品的性能特性，是解决金属增材工艺质量问题的一个重要手段和方法。通过提前预测并在此基础上进行工艺优化，可降低打印失败概率，同时可较大程度地减少打印成本，不合格产品的数量和试错次数也大为降低。

▌深层次应用：虚拟实验

虚拟试验是仿真在试验领域更为体系化的应用，是试验仿真的深层次发展。随着现代技术的发展，产品越来越复杂，传统试验方法已无法满足客户对加速装备研制和部署、降低研制风险和成本、提高经济可承受性的需求。于是，在信息技术、仿真技术等飞速发展和广泛应用的推动下，从20世纪80年代起，各国开始寻求产品试验验证技术的变革，虚拟试验技术是其中一项重要策略。

虚拟试验是一种贯穿于复杂产品研制全生命周期，涉及关键系统数据产生、获取、分析和评价的系统工程。在产品研制过程中，采用虚拟试验技术可以解决大型试验设施能力不足问题，减少试验投资，缩短研制周期。例如，美国在研制第四代攻击机F-35项目时就提出目标：从设计到飞行试验全面数字化，研制周期比F-22缩短一半，风洞吹风试验减少75％，试飞飞行架次减少40％，定型试验周期缩短30%。

▌仿真新巅峰：数字孪生体

这几年，数字孪生体的概念炙手可热，越来越成为从工业到产业、从军事到民生各个领域的智慧新代表。在工业界，无论智能制造还是工业4.0，这些智能化体系都需要网络化和数字化两只轮子来支撑。在中国，工业互联网已成为其中一只，而数字孪生体将成为另外一只。在我看来，继《黑客帝国》开创仿真巅峰以来，数字孪生把仿真应用推向一个新的巅峰。

我们把数字孪生体的进化过程称为数字孪生体成熟度模型，即：一个数字孪生体的生长发育将经历数化、互动、先知、先觉和共智等几个过程。在每个过程中，仿真都扮演着不可或缺的角色。

数字孪生体成熟度模型

数字孪生体的应用十分广泛，在我们看来，至少在四个场景中将发挥巨大的作用：制造、产业、城市和战场，而数字孪生体也因为仿真也在这些场景中无处不在而成为智慧的源泉与核心。