认识仿真（二）：什么时候需要进行生产系统仿真？

首先我先讲结论：

1，仿真不是简单的动画，仅仅用于展示
2，仿真不是万能的，不是什么场景都适合仿真
3，仿真不是模型的堆叠，需要明确解决的问题
4，仿真不是简单的建模，需要经验积累与专业知识背景支持

1，仿真不是简单的动画，仅仅用于展示

首先解释第一点，在智能制造领域的从业人员应该或多或少都知道仿真这回事，数字孪生就离不开建模仿真，但是可惜的是真正懂仿真的人却很稀缺。

在我接触过的相关人员中，很多人将仿真和动画联系起来，在设计方案展示的时候千方百计地想把方案做成仿真模型用于展示，要求炫酷第一，以简单直观生动形象的画面在汇报或展示过程中吸引眼球，获得关注。也有人直接把仿真叫做仿真动画，认为这就是一个动画制作过程，在模型中想做成什么效果就能“杜撰”成什么样子，纯粹就是好看嘛。如图：

但是事实中人们往往忽略的问题是，在仿真“魅力容颜”的背后，有着一颗细腻的内心，它就是建模和数据分析作为坚实的灵魂支撑。其实一开始的仿真并不是现在这个样子注重外在的精致，你现在所看到的仿真模型运转的画面，其实体的背后实质是一套数理模型在不停运作。所谓的仿真模型其实更像是一个黑盒，这个黑盒就是依据实际问题建立的模型，用数学表达式子可以描述为Y=F(X)。通过改变输入决策变量X，黑盒模拟f(X)，预测并输出最终可能得结果Y，通过数据分析得到最终想要的答案。

其实动画背后的建模，数据，和分析才是仿真的真正内在，炫酷的动画只是为了让非专业的人员能够形象化认识，理解并接受仿真这种技术。

源自plant simulation的仿真分析工具

2，仿真不是无所不能的

曾经有人对我说，你能不能用生产系统仿真软件plant simulation 给我仿真一下机械手最佳的抓放路径? 还有甚者，帮我们模拟一下机加单元在加工新型零件的工艺时间? what⁉️OMG，这个绝对不是这个软件能做的呀！就如同人各有所长，仿真也是有能力边界的呀。也就是说，不是一种仿真软件能够打天下的，不然为什么现在市场上会有这么多种类型的仿真软件，前面提到的问题当然能够仿真，但是仿真也是有很多细分领域的。拿西门子来说，工业软件家族拥有包括Siemens Simcenter仿真平台，Teconomatix等系列的仿真软件；专注于离散制造生产系统的plant simulation只是其中之一。

其次，简单的问题也不需要通过仿真来模拟。比如一个典型的数学问题，已知小车的加速度与速度，求已知距离point A 与point B需要的运输时间?

但是当我们把小车的数量增加到10台，把它放在工厂车间物料配送的背景中，路径有干涉碰撞情况，且小车还存在可靠性问题，充电问题。那么这个问题就体现出来仿真的价值与意义。总结一下就是，生产系统仿真如Plant Simulation主要适用于复杂随机生产系统，在这种情境下最能发挥仿真的优势。

3，仿真建模要以解决问题为导向

仿真就是模拟，不可能完全代替实物，具有一定的偏差是正常的，因为会涉及到不同的假设条件。因此在建模的过程中一定要树立以问题为导向的建模思路，不要一味追求将模型建的大而全，炫而酷，最重要的是还原本真的逻辑，应当简化不必要或对目标不产生影响的次要部分内容。对于建模的针对性，准确性及效率有极大的帮助。

4，建模需要专业知识，对场景的理解与经验支持

有些模型细看就只是徒有华丽的外表，缺乏魅力的灵魂。一方面，仿真技术是有一定门槛的，拖拉一下建一个简单的模型是半天就能入门的事情，但是建模的架构，仿真的分析是需要经验与技术支持的。另一方面，随着自动化，智能化风潮涌动，自动建模与仿真，或者傻瓜式建模的方法在学术中已经比较常见，不可否认自动建模与仿真已经能够对特定场景进行结构化抽象，使得未经培训的技术人员也能参考指导手册对模型进行参数修改与重构。或者通过元模型及语义分析进行程序自动建模。但是从本质上来说，这还是对于A场景的一种客制化开发，如果换了一个差异较大的B场景，这种自动建模的可移植性和复用性是难以得到保证的。这种定制过程不是自动化的，仍然是专业人员智力的结晶，所以说离开了专业人士与应用场景的理解，仿真的价值也将大打折扣。

认识仿真第二期就到此结束啦！本文内容纯属个人学习总结与个人观点，供参考，欢迎指正！

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文章来源：知乎作者Charles Zhou