2023制造业数字化仿真 通用管理要求

制造业数字化仿真 通用管理要求 （2023） 目 次 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 术语、定义和缩略语 1 4 管理原则 1 4.1 需求牵引 1 4.2 流程引导 1 4.3 效能提升 1 5 仿真体系策划 1 5.1 仿真体系整体设计 1 5.2 职责分工 1 6 仿真支持条件 2 6.1 人员保障 2 6.2 资金投入 2 6.3 硬件支持 2 6.4 软件工具 2 6.5 信息安全 2 7 仿真活动管理 2 7.1 仿真方案制定 2 7.2 仿真模型构建 2 7.3 仿真计算分析 2 7.4 仿真结果验证 2 8 仿真评测与改进 3 8.1 仿真评测 3 8.2 仿真改进 3 参 考 文 献 4 制造业数字化仿真 通用管理要求 1 范围 本文件给出一套制造业数字化仿真的通用管理要求，明确数字化仿真的管理原则和支持条件，引导制造企业开展数字化仿真体系策划，科学开展数字化仿真活动管理，并通过评测与改进逐步提升应用数字化仿真的水平和能力。 本文件适用于所有开展数字化仿真的相关组织，可为制造企业开展数字化仿真提供依据和指引，为仿真产品提供商、服务商及第三方咨询服务机构提供参考。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 230XX-XXXX 制造业数字化仿真 分类 GB/T 230XX-XXXX 制造业数字化仿真 分级 SJ/T XXXXX-XXXX 制造业数字化仿真 建模过程规范 SJ/T XXXXX-XXXX 制造业数字化仿真 仿真环境要求 3 术语、定义和缩略语 GB/T 230XX-XXXX界定的术语和定义适用于本文件。 3.1 仿真体系 simulation system 基于社会及数学模型，围绕仿真建立的、包括仿真战略、仿真工具与技术、标准与规范、组织与人才、综合仿真平台等要素的完整的体系。 4 管理原则 4.1 需求牵引 企业应基于业务需求进行规划和开展仿真工作，分析业务流程，明确仿真对象和范围，并保证确仿真结果满足业务需求，实现仿真技术与业务的深度融合。 4.2 流程规范 企业应按照规范的流程科学开展仿真工作，明确在业务过程不同阶段开展的仿真工作，以及每项仿真任务的工作要点、要素、步骤及要求，确保仿真过程规范有序、仿真结果合理可信。 4.3 效能提升 企业应利用数字化仿真手段优化业务流程，改进和创新产品，将仿真技术转化为生产力，提升企业综合效能。 5 仿真支持条件 5.1 人员保障 企业应具备一支可开展仿真活动、实现仿真目标的专业人才队伍，可具备一定数量跨学科、跨领域知识结构和技能的人才，以满足不断更新的业务需求，应设置有相应的赋能、考核和激励机制。 企业应从人才发展规划、岗位职责、任职资格、能力培养计划、规划职业发展等人才建设相关环节考虑仿真技能培养。 5.2 资金投入 企业应全面评估数字化仿真的效益和成本，据此建立数字化仿真资金投入预算，确保资金投入力度与业务需求相匹配、相适宜。 企业不仅考虑软件和硬件的建设预算，还应考虑人才发展、组织建设、标准规范建立等相关的预算。 5.3 硬件支持 企业为开展以业务需求为导向的仿真活动，应考虑不同仿真软件类型和核心算法的差异性的对硬件需求的差异，配备相应的硬件支持条件，并对硬件设备进行精益化的组合建设。 应充分利用私有云技术对硬件进行集成化、服务化、虚拟化改造提升硬件的使用效益，利用公有云平台降低高性能硬件的使用成本。 5.4 软件工具 企业应具备仿真活动过程中所必需的软件工具条件，包括支撑仿真活动开展的各学科应用工具、多学科集成系统、仿真数据管理系统、仿真业务协同平台等，实现构建仿真环境。 每个仿真软件的需求量应根据该工具的使用频度和使用人员数量计算获得。使用频度应根据该工具参与的仿真任务数量以及任务延续时间计算获得。企业应对前处理器、后处理和求解器进行软件需求的优化组合，以做到精准规划。 5.5 信息安全 企业应建立仿真相关信息安全管理制度，建立有效的仿真数据安全权限管理机制，定期对仿真数据进行备份，对仿真数据的安全性、完整性、有效性进行检查。 6. 仿真基本活动框架 企业应在充分分析仿真效能效益、明确仿真目标、确定仿真范围的基础上，开展各类仿真活动，制定具体的、可执行的仿真方案，构建满足应用需求的仿真模型，并对仿真模型进行测试、验证，根据需要改进、更新模型，运用模型进行计算分析，获得仿真结果，并对结果进行评价，给出改进方案，以不断优化仿真体系。 7 仿真活动管理要求 7.1 仿真体系规划 企业应根据业务需求，建立与业务相适宜的、完整的仿真体系，以保障仿真效用的发挥。具体要求如下： a）企业应充分考虑仿真定位的独特性，评估仿真对于企业发展的价值与效用，考察企业战略和产品战略与数字化仿真目的的一致性，明确企业对数字化仿真的定位，将数字化仿真作为提升企业核心竞争力的有效途径。 b）企业应将数字化仿真与企业战略业务相结合，制定以数字化仿真支撑核心业务发展的体系规划，并确保规划的适宜性、可操作性。 c）配备仿真规划、仿真执行、结果评测、安全管控、模型库/数据库维护等组织，为仿真活动提供固定组织和专职人员，确保仿真全流程活动的规范有序。 7.2 仿真方案制定 企业应制定适宜的仿真方案，明确仿真活动中仿真对象、仿真范围、仿真方法工具、仿真实验、仿真评价测试等的具体执行方案，在仿真方案制定过程中应满足如下要求： a）应以拟获取的仿真结果为导向，明确仿真的主体对象，分析与其有直接或间接影响关系的诸多因素，确定仿真范围； b）应分析仿真对象的特征，采用对应的仿真建模方法，并综合考虑易用性、经济性和可读性，选择或自建仿真软件工具、语言； c）应根据仿真精度、模型可信度等诸多影响仿真结果的因素，结合实验代价成本，确定仿真在实验中的权重比，制定数字化或半数字化验证方案； d）应对仿真结果进行测试、评价，并给出仿真优化改进建议，形成仿真全流程活动的闭环管控。 7.3 仿真模型构建 企业应根据仿真实施方案，明确建模范围，遵循易于理解、准确表达的原则，充分考虑模型可重用性、可信性等方面的需求，运用一定的软件工具开展模型描述、设计、创建，具体要求如下： a）在模型构建前，应采用数学语言、图形语言等适宜的语言进行模型的准确描述与设计； b）应采用合适的建模语言、软件工具，在安全的建模环境下，进行模型构建与运行； c）应按照规范的流程进行模型构建，并保留全流程文本记录，以便于问题回溯与改进； d）应构建精度、可信度满足业务需求的模型； e）应保障模型的可重用性，减少模型的重复建设投入； f）应采用图形、列表、三维立体、声光等多元化、不同的呈现方式，确保模型的直观、便于理解的呈现效果。 g）应建立模型库，至少包含基础的、业务中常用的模型，对模型进行分类管理，并提供查找、检索、调用等必要的功能。 7.4 仿真计算分析 企业应规范仿真计算求解的过程，在确保真环境条件可以匹配所建立模型的求解需求的基础上，仿真人员进行正确设置求解参数，并选择正确算法和求解器，获得满足业务需求的仿真结果并实时记录仿真运行数据。 a）应运用模型开展计算分析，并实时记录计算过程数据； b）应在保证计算精度的前提下，减少计算复杂度，并确保计算可收敛； c）应建立仿真算法库，至少包含基础的、业务中常用的算法，对算法进行分类管理，并提供查找、检索、调用等必要的功能； d）必要时，可根据业务情况，自开发一定的算法，以实现企业个性化业务仿真计算分析需求. 7.5 仿真结果评价 企业应对仿真结果的精度、可信度，以及是否达到业务要求进行评价，并以此作为仿真改进的依据。应利用数值分析和图形显示等手段，对仿真结果进行直观显示，保障结果评价的全面性。应对结果的正确性、求解的精度等进行评价，保障计算结果具有满足规范要求的精度。 a）应对仿真结果是否满足业务需要进行评价； b）应对仿真结果可信度进行评价； c）应对仿真结果的稳定性、可复现性进行评价； d）应对仿真结果的泛化性、可重用性进行评价； e）应针对仿真结果评价过程中发现的问题，给出改进建议。 8 仿真评测与改进 8.1 仿真评测 企业应对仿真及建模的精度、效率、可信性进行评测。评测范围涉及仿真方案、仿真模型、仿真计算、结果处理以及数据管理等仿真活动的各个方面： a）仿真方案应关注其系统性、可行性和有效性，确保涵盖仿真过程中的所有重要工作任务，任务间的逻辑顺滑，数据连贯，具有重大风险的规避策略； b）仿真模型应关注其构建的效率和可信度，确保规避了近似数字模型和真实工程模型之间的天然差异所带来的不确定性； c）求解计算及结果处理应关注结果与工程实际的偏差的范围和稳定性，保证计算结果和实际工程或试验结果的差异控制在可接受的范围内，并且在不同人员和软件之间，计算结果具有一致性； d）数据管理应关注其完备性、安全性和延续性，保证关键数据没有缺失，利用已管理的数据可以重现计算过程和结果，数据无遗失风险，保密数据无泄露风险。 8.2 仿真改进 企业应根据仿真运行情况及仿真评测的结果，按需对模型进行优化、拓展，对仿真模型、求解计算、结果处理以及数据管理等过程进行改进，确保仿真目标实现，并满足不断更新的业务需求。 7