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云上仿真,是潘多拉魔盒还是阿拉丁神灯?

在中国,中小企业对仿真一直是“敬鬼神而远之”,直到仿真云生态概念出现,因为云为降低仿真经费门槛和技术门槛带来了希望。但云桥飞架之后,是打开了潘多拉魔盒,还是擦亮了阿拉丁神灯?这是我及我的同事每天面对的灵魂拷问。这就是本文的主题:云生态告别“无仿真”时代!

今天中国的仿真困局,表现在以下三个方面:

1、大企业玩“假仿真”;

2、中小企业“无仿真”;

3、全中国玩“邻家仿真”。

求解中国仿真困局,我们提出:让大企业通过仿真能力体系建设,提高仿真应用效益;通过工业互联网、仿真云解决中小企业仿真高门槛问题;通过高点起跳、赋能开道的策略解决自主仿真发展问题。对于困局1和3,我们在其他文章中有所解答,今天重点讨论困局2。

中小企业仿真的高门槛

通常来说,中小企业要么制造简单产品,要么为大企业做配套,为整机制造零部件。在工业标准之下,很多零部件都是标准件,这种产品不需要复杂研发设计过程。即使不是标准的,也可能是根据大企业的图纸进行加工。因此,在设计创新方面的低需求决定了中小企业在仿真方面的需求明显低于大企业。

但是随着企业制造能力和生产效率的提升,市场上同类产品越来越多,产品同质化越来越严重。即使社会企业总数量不增加,但仍能感觉到竞争的不断加剧。中小企业不仅需要降低成本,更需要创新,研发出能符合大企业功能性能要求的低成本产品,甚至需要产品功能和性能方面具有独到之处,来赢得大企业的订单。因此,中小企业不能再满足于在标准之下的制造,也不能完全依靠大型企业的图纸来加工,需要对原来的产品进行创新。大企业的选择虽然多了,但产品功能性能和质量方面的保障变得复杂和困难,他们需要更多的手段和方案来确认自己的选择。

因此,研发创新不再是大企业的专利,现在越来越成为市场对中小企业要求,甚至出现“不创新就死”的现象。现在他们必须通过产业升级,提升品牌影响力,通过自主研发来增加产品附加值。与大型企业相比,虽然中小企业的研发创新基础较差,比如研发基础设施、人员储备、技术积累等方面,但是他们具有运营机制灵活的优势。如果能够有效利用先进科研方法和技术资源,仍然可以通过适度的研发创新提升产品附加值,提升企业竞争力。

与研发创新伴随的是仿真应用,但中小企业在仿真道路上所面临的困难却是冰冷和现实的。缺人、缺钱、缺技术是中小企业采用仿真技术的三大门槛,将其挡在仿真世界之外。没有仿真,中小企业的创新往往沦为“假创新”,即便不是脑筋急转弯式、给人做嫁衣的好点子,那也是瞬间被人复制、缺乏持续生命力的创新。

我们将中小企业采用仿真的困难总结为“高门槛”,具体表现在如下几个方面。

首先是缺经费。销售收入较少和研发投入比重低,造成中小企业的研发经费较少,无法购置先进的软硬件设备用于新产品的研发。仿真这样一个成本大鳄,当然是在排除之列;

其次是缺人。单从数量和比重上来说,中小企业中科技人员就明显低于大企业,往往很难说清楚一个人的工种是啥,是A是B也是C,仿真即使做也只能蜻蜓点水。

第三是缺技术。技术人员的技术积累和仿真经验相对较少,对仿真这样经验和积累要求较高的工作,工程师常常无法独立完成。

因此,中小企业走上仿真道路比大企业更加困难。过去二十年,我们服务的客户往往是大企业,主要是基于投入产出比的考虑。大企业的采购量可以支付供应商一对一服务费,但中小企业不能。他们不仅支付能力弱,由于技术上的缺位,以及行业和专业的分散,在供应商服务上需要的人均成本反倒要高于大企业。这种不经济的商业模式是无法持续的。

云是小企业仿真天梯

想帮助中小企业跨越仿真门槛,传统的做法肯定此路不通,只能不走寻常路。这条路,这二十年来一直没有踩出来,直到今天。工业互联和工业云时代的到来,让中小企业的仿真苦旅似乎峰回路转。在解决经费、人员和技术方面,云都具有独特优势。云计算,似乎就是那架让中小企业通向仿真的天梯。互联网思维带来了各行各业的变革,对于仿真这样的领域同样如此。之所以提出仿真云生态,是因为我们认为工业互联网赋予中国仿真最显著的改变是:让更大范围的中小企业告别了“无仿真”!

1.小企业的云上仿真路

首先,在互联网上,所有的技术都可以服务化,而软件技术具有天然优势。过去软件是用来卖的,现在却可以作为服务的载体,即所谓的SaaS(软件即服务,Software As A Service)。说仿真软件贵,其实是在说性价比低。中小企业一年内使用仿真软件的机会存在,但远不如大企业多。在非云时代,仿真软件的销售模式只能是买断或年租,这两种模式对于大部分时间闲置的资源来说,性价比都很低。通过SaaS模式,软件可以通过订阅、时租甚至免费的方式提供给用户。因此,中小企业订阅仿真软件的资金门槛基本消失。

其次,在互联网上,所有的服务可以社会化。过去产品相关服务只能由供应商或者供应商的代理来提供,通过有限的供应商提供服务,不仅贵,而且存在瓶颈。但在云时代,任何人都可以通过云平台为其他人或组织提供服务。通过这种有偿服务,社会上所有具备一技之长的人均可以获得一定经济收入。而且,通过互联网提供服务,服务的对象也可以认为是无穷多的,每个服务对象收取少量服务费就可获得可观的收入。社会上的技术力量近似认为是无穷大的。其实,能为你提供最解渴且低成本的服务的人往往是你的同行甚至是同事,而不是供应商。投入产出比最高的服务对象也是你的同行或同事,因为你已经掌握了他们需要的技术而不需要额外学习,少量的服务成本即可获得不错的收益。特别是如果你能把知识和技术封装成APP,让APP成为你的智能服务代理,提供更多的服务却不需要额外成本,这种投入产出比就更高了。因此,在云时代,中小企业缺少仿真人员的问题也有可能得到解决,因为也许你根本不需要自己雇人来做仿真。这种模式下,中小企业“缺技术”的问题随之解决,企业的仿真积累已经不再是必须的。在云上,你随时可以雇到掌握技术的人。

当然,工业云从技术上提供了可能,但如何利用该技术达到目的,则需要打造一种新的产业模式。该模式我们称为“工业仿真生态”。

2、仿真云生态是解决之道

仿真云绝不仅仅是把仿真软件云化,放到网上让人订阅这么简单,这样不可能成功。云计算模式与传统工业软件的运营方式不同,也正是这种不同为中小企业的仿真应用提供了可能。两者最大的不同是云计算提供了生态衍进的土壤。

所谓生态,就不仅只有一个物种,而是有很多利益相关的物种聚集在一起,形成一个或多个相互支持的完整闭环,称为生态链。

互联网的疆土无限大,地广人稀。在没有经营之前,一个领域就好似沙漠。在形成绿洲之前,把什么种在沙漠里都会死。城市里的商业地段之所以贵,是因为那里已经被经营的人流似水。有人便有市场,在这里卖什么东西应该都不会差。

生态意味着具有自生长特性,只有有了绿洲,生态才可能自维护自生长。所以在考虑仿真生态的时候,我们首先要考虑,到底是在一个现成的绿洲中做仿真生态,还是先设法创立并经营一个绿洲,然后再长出仿真子生态。今天,在中国甚至世界范围内,工业互联网尚处在萌芽期,众多平台逐鹿中原都是为了跑马圈地,尚未产生一家被广为认可的绿洲平台。所以,仿真云生态的只能创立而生,无法借助现有生态。

我们设想的理想仿真生态(图1)包括以下物种:软件供应者、知识提供者、软件应用者、APP开发者、APP应用者、线上服务提供者、线下服务合伙人、服务消费者、知识赞助者、知识消费者、PaaS提供者、IaaS提供者等。多角色相互提供对方需要的东西,形成正激励,推动生态逐步长大繁荣,生生不息。这种生态也不是一朝一夕形成的,需要较长实际的经营,从一点一滴做起,从种子生态做起,从小微生态起步。

图1 仿真云生态示意图

3、云平台是仿真生态基础

当然,仿真生态各物种的生存需要一个特殊环境——仿真云平台,该平台为仿真生态需要提供以下支持:应用软件、APP和底层硬件的应用环境,并对它们的订阅进行计费和付费;进行知识评价、赞助和收益计算;对服务交易进行担保、估价和交易管理;为开发者提供APP开发环境、微服务调用和计费服务;为合伙人在进行线上线下服务客户时提供收益计算、结算和管理等。这些都是生态运行不可或缺的。

因此,仿真云平台(图2)应该需要提供类似的模块或功能:

仿真云桌面:是应用人员可进行三维仿真软件交互式操作的平台;

仿真云超算:提供大规模求解计算,支持各种仿真求解器及其并行计算;

仿真云数据:提供仿真数据的个人数据存放和组织(企业)数据的管理;

APP开发环境:可调用微服务、算法、求解器,可进行交互式界面设计;

应用商店:仿真软件及APP的上传、管理、下载、配置和计费;

仿真社区:仿真知识在这里无障碍地有偿分享。技术服务者也可以在这里开店,有需求的人到此购买服务。仿真APP开发者可以在这里交流经验和分析技术。

图2 仿真云平台界面

总结来说,仿真云生态为中小企业带来的价值包括:随时仿真捕捉灵感,高性能计算资源无限调用,软硬件资源精益使用,以及全社会服务资源对接和企业仿真资产的积累等。

图3仿真软件全站式提供

既是阿拉丁神灯,又是潘多拉魔盒

可见,进入云时代,并不代表我们什么都可以不做,中小企业的仿真问题就迎刃而解。恰恰相反,跨越门槛之后,你面临的往往是百业待兴。仿真云降低了门槛,让我们有了拨云见日的机会。在没有机会之前,大家反倒相安无事,因为本来就无事可事。机会出现后,摆在我们面前的,恰恰是大量的工作,而且每一件都需要从头做起。

所以,云桥飞架之后,对于中小企业来说,是出现了一盏一擦就亮的阿拉丁神灯,但对像我这样的仿真世界的战士来说,却是打开了潘多拉魔盒。不过,不经历风雨,怎能见彩虹。磨难再多,也无法摧毁那个留在盒底的“希望”带给我们的坚定信念!

作者简介

田锋,安世亚太公司高级副总裁,国家工业软件与先进设计研究院常务副院长,北京市综合仿真实验室主任,数字孪生体实验室主任。

作者拥有二十多年研发、技术、管理与咨询经历,为近百家企业提供研发体系规划、建设和研发信息化咨询,是中国航空三大主机所、船舶工业某研究院、中国中车等企业的精益研发、知识工程、仿真体系建设项目总设计师,著有工业与智能制造热门图书《精益研发2.0》、《知识工程2.0》、《制造业知识工程》和《苦旅寻真》。

作者动态

由综合仿真实验室主任,田锋先生撰写的《苦旅寻真——求索中国仿真解困之道》已经进入机械工业出版社的出版阶段,将于近期上架发行。

本书基于中国工业仿真现状,提出了中国仿真发展的困局,并试图在困局中求解破冰方案:提出企业仿真能力体系建设方法论,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”。

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