本文為寧振波先生發表于中國互聯網協會會刊《互聯網天地》（月刊）2016年6月號文章，寧振波先生是中航工業集團信息技術中心首席顧問，智能制造名家，《三體智能革命》作者之一，是《走向智能論壇》核心專家顧問團隊成員。作者認為信息技術和工業技術的深度融合就是兩化融合，兩化融合內容非常豐富，按照中國制造2025的部署，就是創新驅動，提質增效，綠色發展，兩化深度融合為主線，智能制造為突破口。智能制造的基礎是網絡化和數字化，數字化離不開數字模型和過程仿真。我們要建設的工業體系，一定是人、機、物交互與深度融合的一個體系，其核心是CPS。仿真的發展剛剛開始，這個行業是朝陽行業，其目標是：縮短產品周期，降低產品成本，提高產品質量。未來的研制方式，就是仿真驅動的設計、研制方式。

　寧振波先生是中航工業集團信息技術中心首席顧問，智能制造名家，《三體智能革命》作者之一，是《走向智能論壇》核心專家顧問團隊成員

中國講兩化融合，第一個化是工業化，英文的IndustryTechnology就是工業技術，由于中國的工業技術和世界先進水平差距較大，因此我們要補工業化的課；第二個化是信息化，InformationTechnology中文叫信息技術，因為有華為這樣的世界一流的公司，可以說中國的IT技術和世界是接軌的；實際上，信息技術和工業技術的深度融合就是兩化融合。兩化融合內容非常豐富，按照中國制造2025的部署，就是創新驅動，提質增效，綠色發展，兩化深度融合為主線，智能制造為突破口。

智能制造的基礎是網絡化和數字化，網絡化連接人、機、物，也就是物聯網或者叫工業互聯網，也有叫第二代互聯網的。提起數字化就離不開數字模型和過程仿真，本文主要論述數字模型和過程仿真。當然，數字模型是仿真的基礎，過程仿真是我們航空航天大規模應用幾十年以來特別擅長的領域，也是取得巨大成效的領域。

數字模型有兩類，一類是工程模型，另一類是管理模型。工程模型也分為兩類：其一是產品模型，其二是產品研制過程模型。這里我們重點講產品模型和過程仿真。CAD（ComputerAidedDesign）技術是建立模型，CAE（ComputerAidedEngineering）技術就是模型的確認，也就是過程仿真。CAE的發展一直隨著計算機的硬件、軟件、操作系統、數據庫的發展而壯大。工業技術無非就是三大類，設計、制造和試驗，從我們的產品需求和市場調研開始，就可以做仿真，下來做方案設計的時候當然也要做仿真，做方案的特點是方案不只一種，要用多種方案來做優化設計，要做大量的仿真對比，然后進入工程研制階段的設計、試制、試驗過程，再進行工程研制完成以后的設計定型，生產定型，批量生產，產品交付，最后到服務保障。整個工業體系中，仿真必不可少。

傳統的工業體系是物理或者叫實體（PHYSICAL）,基于物理的原型和模型，設計制造試驗，試驗的時候檢測產品的功能和性能若是滿足不了要求，就扔掉，再來一遍，這就是典型的以愛迪生為代表的傳統工業體系的試錯法。當進入了現代工業社會，就要在CYBER空間用模型表達，CAD做機械系統和電氣系統，流體模型和過程模型，當然，管理也有模型，如人力資源模型，財務模型，統計模型，質量模型。有了模型，才有了美國機械工程師學會（ASME）提的Y14.41的標準，也就是MBD（ModelBasedDefinition）的標準——基于模型的定義，后來美國又提出MBE（ModelBasedEnterprise）——基于模型的企業。這樣就完整了。一個企業，它既有產品又有管理，這就是打造一個全數字化的企業。還有我們的系統工程,過去的系統工程現在提升為MBSE（Model-BasedSystemsEngineering）——基于模型的系統工程，當然基于模型的系統工程之上還有架構設計如企業架構等等。

我們在CYBER空間中，有了完整的數字模型，進入CYBERPHYSICALSYSTEM（CPS）,直接從數字樣機映射成物理產品。當然，我們試驗方式有了一個轉變，原先的試驗方式，100%的實物模型，做實物仿真，或縮比模型，隨著發展，實物仿真太貴了，怎么辦，半實物模型，縮比模型，半實物仿真和半物理仿真。隨著我們未來的發展，一定是基于全數字模型的虛擬仿真，現在很多產品已經不要物理模型了，設計制造試驗實現全模型化。

講到智能，必須考慮人的問題，世界萬物，只有人有智能。第一次第二次工業革命解決什么問題呢，蒸汽機也好，電動機也好，解決的是機器取代人體。第三次第四次工業革命呢？電腦和現在的工業4.0，它取代的是人的腦力勞動。我們要建設的工業體系，一定是人、機、物交互與深度融合的一個體系，其核心是CPS。

如何建立新的工業體系呢？首先，是在CYBER環境中，完成產品的一系列流程：概念設計，方案設計，初步設計，詳細設計，產品的分析仿真，工藝設計，工藝仿真，工裝設計，工裝仿真，裝配設計，裝配仿真，最后形成完整的產品數字樣機。在計算機上建立的虛擬實驗環境中，不斷地找出產品設計的問題、工藝的問題等等，然后改進計算機模型。第二方面，是再映射實物的試驗過程，這個不就是CYBERPHYSICALSYSTEM嗎？這就是完整的CPS架構。但需要說明的是CPS可小可大，小到一個智能化小產品PLC處理器，大到整個地球，都可以用CPS來形容，這個智能系統一定是人機物關聯的一個系統。

1997年9月，錢學森給清華大學工程力學系建系40周年賀信中寫道：隨著力學計算能力的提高，用力學理論解決設計問題成為主要途徑，而試驗手段成為次要的了。由此展望21世紀，力學加電子計算機將成為工程設計的主要手段，就連工程型號研制也是用計算機加形象展示，稱為“虛擬型號研制”（VirtualPrototyping），就是我們現在說的數字樣機（DATAPROTOTYPE）。

如液壓虛擬鐵鳥的研制。首先用機械CAD和CAE設計了鐵鳥的結構樣機，用電子CAD和CAE設計了鐵鳥的控制系統數字樣機，由液壓系統CAD、CAE形成液壓子系統的數字樣機，把控制數字樣機和液壓數字樣機裝配到結構數字樣機上。這三個樣機，結構、電子和液壓，形成一個完整的全飛機液壓系統的數字樣機。這個數字樣機和物理液壓試驗的臺架、試驗數據做關聯性分析，最后形成了一個液壓的虛擬鐵鳥。這個系統完成后，在其上作虛擬實驗，可減少20%的物理試驗成本。實際上在下一代飛機中，虛擬鐵鳥技術已經推廣到了飛控系統、電氣系統、電子系統、機械系統和飛控系統中。這就是過程仿真的力量。

我個人認為，仿真的發展剛剛開始，這個行業是朝陽行業，其目標是：縮短產品周期，降低產品成本，提高產品質量。未來的研制方式，就是仿真驅動的設計、研制方式。

通過對數字樣機的仿真分析和虛擬試驗來指導、簡化、減少、替代部分實物試驗，從根本上說，就是要解決計算的數字模型和分析是否正確，是否反映真實產品的特性，這就必須通過大量的科學的驗證試驗并形成數據庫、模型庫，從而改進并保證產品設計和分析的正確性。