仿真学科与系统仿真综述

仿真学科与系统仿真综述

一．前言

系统仿真以建模与仿真理论为基础，以计算机系统、物理效应设备及仿真器为工具，根据研目标建立并运行模型对研究对象进行认识与改造，是工业化社会向信息化社会前进中产生的信息类科学技术。它是一门以建模理论、计算方法、评估理论为基本理论，以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑的综合性交叉科学。

系统仿真通过构造既能反映系统特征又能符合系统研究要求的模型，并在该模型上进行所关心的问题研究揭示已有系统和未来系统的内在特性、运行规律、分系统之间的关系并预测未来。仿真极大地扩展了人类认知世界的能力，可以不受时空限制，观察和研究已发生或尚未发生的现象，以及在各种假想条件下这些现象发生和发展的过程。它可以帮助人们深入一般科学及人类生理活动难以到达的宏观或微观世界去进行研究和探索，从而为人类认识世界和改造世界提供了全新的方法和手段。系统仿真方法、技术及其应用已扩展到人类活动的大部分领域。

近年来，系统仿真技术方法、技术及其应用研究吸引了越来越多的国内外学者的关注，研究内容也越来越广泛，应用覆盖了工程、社会、管理、军事等领域，逐渐形成了多学科交叉融合的研究趋势。

二．仿真学科概念

1.仿真的定义

在1982年中文版中“仿真”的定义如下：“仿真(Simulation)是指研制和使用计算机模型，用以研究实际或假设的动态系统”。上述定义强调了建模、计算机、动态系统三个重要的组成部份，在定义描述中还强调了计算模型的支配地位。1978年，中国成立大百科全书“仿真”的定义如下：“仿真：利用复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或在设计中的系统”。上述定义强调了系统、模型和实验。强调了模型的广义性和实验的复杂性。在定义描述中认为计算机模型是仿真系统中重要的模型之一。

两种定义，在技术内涵上大同小异，但侧重点有区别，前者强调现代建模与仿真技术的特殊性，即认为计算机模型在仿真中占支配地位。后者虽也承认计算机模型在仿真中的重要性，但更强调仿真模型的广议性及仿真实验的复杂性。[10] 从普遍意义来看, 仿真的研究对象是系统, 系统是由相互联系、相互制约、相互依存的若干组成部分( 要素) 结合在一起的具有特定功能和运动规律的有机整体。构成系统的各组成部分可称为子系统或分系统, 而系统本身又可看作它所从属的那个更大的系统的组成部分。

为了研究系统,从理论上讲可以用实际系统来做试验,但往往出于经济、安全及可能性等方面的考虑,或者系统还处于设计中、实际系统尚不存在等原因,需要借助系统模型进行试验,故系统的模型化是进行仿真的核心和必要前提;而对复杂系统的模型处理和模型求解,离不开高性能计算机;于是仿真的3个基本要素是系统、系统模型和计算机,进而联系这 3 个要素的基本活动是模型建立、仿真模型建立和仿真试验, 如图 1.[5]

图1仿真的3要素及3项基本活动

仿真一方面为多学科耦合的复杂系统提供了理解、认识和设计系统的强有力的工具，另一方面为各应用领域提供了一个可控、可重复的多学科模型的集成实验、实物（或模型与实物混合）动态试验的环境。

仿真通过将多学科的理论研究成果集成为一个虚拟系统，为理论研究提供了一个理解系统、分析系统、评价系统和设计系统的有力工具，作为一种基于模型的实验，为多学科综合系统的设计提供了一种有效的手段它还是强有力的动态试验手段。[8]

三．仿真理论

仿真就是构造反映实际系统运行行为的特性的数学模型和物理模型在仿真载体（可以是计算机或其他形式的仿真设备）上，复现真实系统运行的复杂活动。这样可将仿真活动归结为三个组成部分：实际系统、模型、仿真载体，和三个关系：建模、仿真、评估。建模主要处理的是实际系统与模型之间的关系；仿真主要考虑计算机和模型之间的关系；评估主要是对仿真结果进行可信性验证；因此我们可将系统仿真的基础理论总结为：仿真的模型论、仿真算法、可信度评估理论。[3]

1.模型论

系统模型的建立是系统仿真的核心问题。系统模型是实际系统或过程在某些方面特性的一种表现形式，它能反映出该系统和过程的行为特性。我们认为模型论作为系统仿真的基础理论，主要包括以下几个问题：

（1）系统模型具有什么样的形式

要对一个实际系统建立它的模型首先应该确定所建模型具有什么样的形式。实际上，这很大程度上取决于仿真任务，根据任务不同模型形式也是多种多样的。

（2）系统模型建立要采用什么样的建模方法

目前系统建模方法主要有两大类，即机理建模方法和辨识建模方法，或采取两者相结合的方法，也有人称其为混合建模方法。对于同一系统，根据仿真要求不同可采用不同的模型形式及相应的建模方法，也有可能同一模型形式而采用不同的建模方法。而对于不同的系统，也要根据各自的特点而采用不同的模型形式及相应的建模方法。

（3）模型的有效性验证

一个实际系统的模型建立完成后是否可信或有效，是否能够真实地反映实际系统的各种动静态特性，还需要进行有效性验证。如果不满足仿真任务要求，还将进行相应地修正。因此，建模和模型验证是一个相互交替的过程，而且贯穿于仿真过程的整个生命周期之中。

2.仿真算法

要对一个实际系统进行仿真研究，仅仅完成了数学模型的建立是不够的，还必须将原始系统数学模型变换成能够在计算机上进行运算或试验的仿真模型，这就涉及到仿真算法问题。因为实际系统的模型形式是多种多样的，状态方程、微分方程、差分方程、传递函数等。在求解时都是通过计算机采用数值计算方法求取数值解，因此仿真算法是系统仿真的又一个重要的基础理论。仿真算法主要有如下几个方面的问题:

(1)算法的收敛性和数值稳定性;

(2)算法精度

(3)算法速度

(4)实时性

(5)并行算法

(6)刚性问题和微分代数问题

3.仿真可信度评估

仿真系统的性能评估是系统仿真领域研究的一个重要问题。性能评估包括仿真系统的可靠性、可维护性、仿真系统的功能、可使用性、仿真系统的可信度等。但作为一个仿真系统，其仿真可信度是最重要的一个性能指标仿真可信度能否达到要求，直接关系到仿真系统应用的成败。因此，仿真可信度评估是仿真理论中要研究的另一个重要内容。

（1）仿真可信度的概念

定义如下：“仿真系统的可信度是仿真系统的使用者对应用仿真系统在一定环境、一定条件下仿真试验的结果，解决所定义问题正确性的信心程度。”

几点说明

1）仿真系统的可信度的主体是仿真系统的使用者反映的是仿真系统的使用者应用仿真系统的一种信心程度。

2）仿真系统的可信度受到仿真系统所处的外界环境因素的限制。仿真系统不可能反映整个真实世界（或人脑中构想的世界)，其反映的只能是真实世界的一部分，在仿真系统中体现的真实世界（或人脑中构想的世界）就构成了仿真系统所处的环境。仿真系统所处的环境包括政治、经济、自然等等因素。3）一定条件：仿真系统的输入是有一定条件限制的，仿真结果是在满足一定条件的仿真系统输入下得到的仿真系统的输出结果，在讨论仿真可信度问题时

必须指明仿真系统的仿真结果是在什么样的输入条件获得的，对于同一个仿真系统，不同的输入条件，仿真结果的正确性有可能不同。

4）所定义问题：仿真系统的可信度是针对仿真系统的使用者所定义并要解决的问题而言的，仿真系统所要解决的问题通常是有限问题的集合，仿真系统的可信度与仿真系统的使用者所定义并要解决问题的明确程度有很大关系，问题越明确，仿真系统的可信度就可能越高。仿真系统的可信度是解决所定义问题的正确性在仿真系统的使用者头脑中的反映。

（2）仿真可信度与VV&A 、T&E等的关系

仿真可信度问题不仅仅局限于对仿真模型的校验，仿真系统本身是由代替实际系统的模型，进行模型运算的仿真软件，产生物理效应的硬件设备、人机接口界面和软硬件接口、通信软件以及开发与使用系统的人构成的复杂系统。其可信度评估研究应该从整个仿真系统角度出发，全方位地进行可信度评估。随着对仿真可信度评估研究工作的不断深入，仿真系统的评估和管理人员逐渐认识到，仿真系统开发的各个阶段都对仿真可信度均有重要的影响。因此对仿真系统可信度评估是仿真系统全生命周期中的一项非常重要的工作。[12]

1）仿真系统校核、验证与验收的概念与原则（VV&A）概念

对仿真系统的VV&A必须建立在正确的概念基础上。仿真系统的可信度可以通过有计划的校核与验证工作来加以测量,并通过验收来正式地加以确认,可以为某一特定的应用服务,这个过程就是建模与仿真的校核、验证与验收（VV&A）。校核是确定仿真系统准确地代表了开发者的概念描述和设计的过程。

验证是从仿真系统应用目的出发,确定仿真系统代表真实世界的正确程度的过程。

验收是官方地正式地接受仿真系统为专门的应用目的服务的过程

校核(Verification)与验证( Validation)从字面上理解的意义非常接近，但在仿真系统的 VV&A中,它们的含义要有一定的区别。校核关心的是“是否正确地建立了仿真系统”的问题,更详细地说,校核关心的是设计人员是否按照仿真系统应用目标和功能需求的要求正确地设计出仿真系统的模型；仿真软件开发人员是否按照设计人员提供的仿真模型正确地实现了模型。而验证关心的是“是否建立了正确的仿真系统”。更详细地说,验证关心的是仿真系统在具体的应用中多大程度地反映了真实世界的情况。仿真系统的验收是在校核验证的基础上,由仿真系统的主管部门和用户组成的验收小组,对仿真系统的可接受性和有效性做出正式的确认。

校核、验证与验收之间有着十分密切的联系：核工作为验收系统的各项功能提供了依据,验证工作为系统有效性评估提供了依据,而系统性能的好坏可能是校核与验证都关心的问题。VV&A的核心问题就是仿真系统的可信度评估,即建模与仿真的发起者( Proponent)和用户对应用仿真系统解决具体的问题的信心。

2)原则

讨论VV&A的原则可以深化对仿真系统VV&A的概念的理解,对仿真系统的VV&A 理论研究和实践都有重要的指导作用,仿真系统 VV&A应遵循的主要原则包括: ①相对正确原则②全生命周期原则③有限目标原则④必要不充分原则⑤全局性原则⑥程度性原则⑦创造性原则⑧良好计划和记录原则⑨分析性原则⑩相对独立性原则和数据正确性原则

3）仿真系统的 VV&A 过程模型

仿真系统的VV&A是仿真系统生命周期中的一项重要活动,VV&A工作必须做好

计划和文档记录工作,这是仿真系统 VV&A的一条重要的基本原则。

以分布交互仿真系统VV&A的9步参考模型为例,对仿真系统VV&A过程作简要的介绍。分布交互仿真系统VV&A的9步参考模型如图2所示:

第一步, 设计VV&A计划草案

第二步, DIS标准兼容性测试

第三步, 验证系统概念模型

第四步, 校核系统结构( 概要)设计

第五步, 校核系统详细设计

第六步, 校核软件系统功能

第七步, 验证系统试验结果

第八步, 验收系统

第九步, 准备有关文档

图2分布交互仿真系统的 VV&A9 步参考模型

4）仿真系统的校核与验证方法

仿真系统的校核与验证方法是在仿真系统VV&A过程中为完成VV&A工作各阶段目的而采用的各种技术、工具、策略等的总称。美国国防部公布的VV&A建议规范中归纳总结了 76 种校核与验证方法,分为非正规方法、静态方法、动态方法和正规方法四大类,其中动态方法中包括了11种统计技术,为这方面的研究提供了全面的指导(见图 3)。随着信息领域的各种新技术在仿真系统中的不断应用, 包括:面向对象技术、人工智能技术、模糊技术、计算机网络技术、虚拟现实/环境技术等等,这些新技术的应用大大增强了仿真系统的功能和性能。[9]

图3仿真系统的校核与验证方法

根据有关资料对仿真系统的校核验证与验收（VV&A）、仿真软件工程、仿真系统的测试与评估以及仿真系统的全面质量管理的概念说明，认为仿真系统的可信度评估与上述问题的关系如下图所示

图4仿真可信度评估与VV&A、软件工程

系统测试与评估及全面质量管理的关系

（3）仿真可信度评估研究的主要内容

目前关于仿真可信度评估的研究工作主要集中在以下几方面：

1）仿真系统可信度评估概念框架

关于仿真可信度的基本概念有许多不同的看法，有人认为仿真可信度是仿真模型与其模拟的真实系统的相似程度；有人认为仿真可信度是仿真结果与实际系统实验结果比较的误差的倒数；也有人认为仿真可信度是仿真结果的可信程度；而目前比较权威的定义是仿真可信度反映了仿真使用者应用仿真来解决实际问题，进行决策的信心。

2）仿真系统可信度评估过程模型

仿真可信度评估不是在仿真系统建立以后才进行的而是伴随仿真应用系统的立项、设计、开发、调试、、应用、维护整个生命周期的一项重要活动。目前提出的模型仍然比较粗略，只大致规定了仿真系统生命周期中需要完成的可信度评

估工作。从仿真技术发展的长远目标考虑，有必要建立统一的可信度评估过程模型这有助于提高仿真系统可信度评估的效率和准确程度。

3）仿真系统可信度评估指标及量化方法

仿真系统是利用模型代替实际系统进行实验的系统，其仿真结果必然同实际系统的实验结果存在着一定的差异，如何定量衡量两者之间的差异？这是仿真系统可信度评估研究的重要问题之一。

4）仿真系统可信度评估方法

仿真可信度评估方法是在仿真可信度评估过程中为完成可信度评估工作各阶段目的而采用的各种技术、工具策略等的总称。仿真系统是融合了建模技术，系统科学软件工程和其他有关专门领域知识的比较复杂系统。因此仿真可信度评估应该充分吸收有关领域成功方法。

5）仿真系统可信度评估计算机辅助工具

仿真系统可信度评估要涉及到大量的仿真数据、实验数据、测试数据和大量的有关文档的处理这些都是十分艰巨和繁琐的工作。如果完全依赖人工操作完成必将消耗大量的人力和物力资源，而且效率十分低下，因此世界各国都将利用仿真系统可信度评估计算机辅助工具，提高可信度评估的自动化水平和效率作为一个研究重点。[12]

四仿真学科的诞生与发展

有两个关键的因素对推动现代仿真学科的诞生与发展起了重要作用。

·二次大战后，航天（太空)工业的兴起，对于大型的复杂的太空飞行器地面仿真实验有了迫切的需求。

·20世纪40年代中，电子模似(类比)和电子数字(数值)计算机的相继研制成功，为现代仿真应用提供了新的建模与仿真工具和手段。

学术界一般认为AICA与SCSI的建立，意味着仿真作为一个新的现代技术学科已经诞生。

1972年，5个新兴学科[包括AICA；IFAC(自动控制，1957年成立)；IMEKO(测量，1959年成立)；IFORS(运筹学，1959成立)；IFIP(信息处理，1960成立)]，在联合国科教文组织UNESCO的支持下，成立了五协会国际协调委员会（FIACC)。进一步确立了仿真作为20世纪新兴学科的地位。

80年代后期，IMACS的学术方向逐步转向以科学计算为重点,1989年欧洲各国仿真学会通过联合成立了欧洲仿真学会联合会EUROSIM(Federation for EUROPEAN．Simulation Society)。SCSI；IMACS；EUROSIM这三个学会的学术活动，对于仿真学科的建立与发展起到了重要的推动作用。

1．仿真学科发展的几个重要阶段和主导技术

仿真学科的发展，有几个重要的阶段，形成了一定时期的主导技术及学科方向。·1945年-1975年，模拟计算(包括混合计算)及类比(相似)仿真方法与技术·1975年-1985年，数字计算及数值仿真方法与技术

·1985年-1995年，网络计算及分布交互仿真方法与技术

·1995年至今，一般建模与仿真理论及方法论

模拟计算及类比(相似)仿真方法与技术是基于不同系统之间所具有的结构上

的相似性原理，即数学模型上的相似性。1945年研制成功的电子模拟计算机就是一个通用的类比仿真器，可用以建立具有微分方程数学结构的一类动力学系统模型。1956年AICA的成立表明了类比仿真技术主导地位。在随后的10年中，大量的模拟仿真专著出版，也说明了类比仿真方法与技术的成熟。

数字计算及数值仿真方法与技术是基于对系统数学模型的近似计算，即通过一组算法，把各种复杂的数学模型转化成为一组可迭代计算的算术运算。数值仿真的工具是数字计算机，一个可高速迭代运算的算术运算器。一般称这种模型为计算机模型。70年代后期，数值仿真在交互性、实时性、精确性、灵活性、通用性等方面都基本上超越了类比仿真方法，取代了前者的主导地位。1976年AICA 更名为IMACS，并召开了主题为“系统仿真”的第九届世界大会。标志着面向系统的数字计算及数值仿真方法技术主导地位的确立。

网络计算及分布交互仿真方法与技术：从严格的角度讲，它应是第2阶段技术与工作的一种延伸，因为从建模理论和方法学上看并没有根本的变化。核心问题是建立一个基于分布计算机网络的交互仿真环境，从1985年～1995年十年间，它一直主导了这时期仿真学科发展的主要方向。

一般建模与仿真理论及方法的建立：1976年，Zeigler出版了他的成名作“建模与仿真理论”一书。1980年Zeigler，Karplus和Dekker等5位著名学者在比利时国家基金和IBM的支持下，举办了以建模与仿真为主题的计算科学系列讲座。这次讲座的重要性不仅再于讨论了建模与仿真技术的现状和发展趋势，更重要的是它明确提出了：

·解决复杂系统的管理与控制问题是仿真技术正面着的越来越大的挑战．

·建模的研究方法反映了人类构思最本质的特征．

·突出建模在仿真中的重要性，提出了建模方法学的理论框架

1999年“建模与仿真理论”一书再版。Zeigler对全书做了重要修改和补充，值得注意的两点：

·提出了连续与离散事件建模与仿真的综合框架(第一版明显是以DEVS为基础)

·探索了仿真建模的数学基础(“探索”两个字较为准确的反映了目前的研究水平与状态)

2．仿真学科在现代科学技术体系中的定位

传统的仿真在科学技术体系中的定位(80年代以前)，一般都把它放在工程技术这个层次和自然科学这个部类。如：“科学技术百科全书”就把它放在“计算机与信息处理”学科中。在中国大百科全书则放在“自动控制”学科中。

80年代以后，有3个因素影响了仿真的定位：

·Zeigler的“建模与仿真理论”一书出版，提出了建模与仿真一般理论。观念上有突破。

·钱学森先生提出“系统学”的问题，并把它列为现代科学技术体系中的一个部类，作为系统研究的重要方法，建模与仿真的定位自然会受影响。

·复杂性科学研究中提出了。“推理，实验，计算机仿真”是人类三大科学实践的观点也推进了对仿真学科定位的研究。

五．现状与展望

1.国外现状

以美国为代表的发达国家高度重视仿真技术的发展和应用。10 多年来美国国防部一直将仿真和建模技术列为国防关键技术。1997 年度的“美国国防技术领域计划” , 将建模与仿真列为提高军事能力的四大支柱 ( 战备、现代化、部队结构、支持能力)的重要技术。

美国三军先后建成了 :为满足红外成像制导武器仿真需要的红外制导半实物仿真系统。为满足雷达寻的制导的毫米波半实物仿真系统MSS -2 , 它是当今世界上规模最大、技术最先进的射频仿真系统。可以满足地空导弹毫米波精确制导仿真的需要。目前，用于爱国者 PAC -2 和 PAC-3 型导引头半实物仿真。1983 年 , 美国国防部国防高级研究计划局( DARPA)和美国陆军共同制定了 SIMNET 研究计划 , 此计划是将分散在多个地点的地面车辆 ( 如坦克、装甲车等)仿真器用计算机网络联结起来 ,进行各种复杂任务的策划和训练，以演示、验证实时联网的人在回路中的作战仿真和作战演习的可行性，最终达到降低训练成本、实现作战想定、提高训练安全性及减小对环境的不良影响的目的。1989年 , SIMNET 最终移交给美国陆军时，已经联结了 9 个操作性仿真结点和 2 个开发仿真结点，大约 250 台套地面车辆模拟器和飞机飞行模拟器。SIMNET 作为一套训练系统 , 目前仍在发挥作用。SIMNET 计划的完成 , 标志着仿真技术进入了分布交互仿真阶段 , 为分布交互仿真的发展奠定了基础。

2.国内状况

通过几个五年计划的努力 , 我国仿真技术得到了快速发展 , 并取得了突破性成果。

在国防工业领域,建成了不同类型的半实物仿真系统。半实物仿真系统的应用在国防工业产品研制、生产、使用、维护过程中发挥了巨大作用。在军事领域建立了指挥、作战、训练的仿真系统及半实物仿真试验室。仿真技术的应用为我军部队指挥、作战、训练提供了有效的工具，为我军现代化建设做出了重要贡献。在先进分布交互仿真技术方面，我国初步建了分布交互综合仿真系统。该系统是一个含有灵境技术的、开放的、支持分布交互仿真的支撑环境 , 支持复杂系统设计、运行和评估 , 并开始应用于实际系统的研制和开发工作。

3.展望

建模理论和方法，仍然是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。它是系统仿真可持续发展的基础。美国等发达国家在仿真领域一直是将建模理论和方法的研究工作列为重中之重。另外，无论是武器系统还是工业系统，都向大型化、复杂化方向发展，相应的必须开展支持复杂大系统建模的理论和方法研究。

仿真系统将是支持研究各类复杂大系统全生命周期的必要手段。大型复杂工业系统，都需要预估其安全性，从安全性出发设计实施。仿真系统是预估其安全性的有效工具，因此仿真系统自身的可信度就变得非常重要。从理论上建立仿真系统的评估体系及相应的方法、工具是推动仿真技术应用的重要研究方向。

虚拟世界所需要的转换技术也是建立跨行业具有虚拟环境仿真系统的有挑战性的研究发展方向。仿真技术是极具挑战性的新兴技术之一 , 它将广泛的应用

在军事、工业、生物、医疗、人类行为、生态环境、农林、牧业、城市规划、空间探测等领域。在 21 世纪，它的发展将对经济、社会以及人们的观念产生巨大影响。

六．仿真学科的应用

1.仿真应用的广度和深度

最初，仿真技术主要用于航空、航天、原子反应堆等代价昂贵、周期长、危险性大、实际系统实验难以实现的少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统、体育娱乐等一些非工程系统领域[1]。在各类应用需求的牵引及相关学科技术的推动下，仿真技术已经逐渐发展为一门综合性学科，成为人类认识和改造世界的重要手段之一。

目前仿真学科涉及的应用领域十分宽广，包括航空、航天、军事、医学、信息、生命科学、材料、能源、先进制造等高新技术领域和工业、农业、商业、教育、交通、经济、社会服务和娱乐等众多领域，以及多种领域之间的交叉应用，如工程和经济领域的相互交叉（产品与市场总是密切相关的）、工程和军事领域的相互交叉（战争与武器也是密不可分的）等。[8]

仿真学科的应用渗透到决策、管理、科研、生产等的各个层次,大体可分为 3 个层次的应用.

顶层应用主要是在各个领域的顶层，对系统的效果评估与辅助决策等方面起到重要作用。如对国家的某项经济政策可能会引起的整个国民经济的反映进行评估; 对某大型水利工程(如三峡工程)、对生态环境、经济发展等的影响进行评估;对某项大的军事行(如美军对伊战争)的效果进行评估等。

中间层应用主要指各种项目的方案论证,从总体技术方案到具体的实施方案的论证。如某项产品(如新型汽车的设计)的投资决策、市场分析、产品性能/价格比分析,某类武器型号或某工程项目的立项论证等。

底层应用指仿真作为产品的辅助设计、性能考核、故障定位等强有力的工具, 在各领域的各类产品的研制开发过程中,为研究人员提供了重要的技术支撑。如某具体产品(如陀螺仪、汽车发动机等)的故障定位、性能指标调整等,某型汽车的虚拟样机设计、试验、评估,投产决策等等。

顶层与中间层的应用属于系统级的,底层应用则属于产品级。[5]十年以前，，可以说国内仿真的应用更多注重在底层应用上，随着科技的发展和进步，中间层和顶层对仿真的需求越来越迫切，国外亦有相同的发展趋势。[8]

2.仿真应用工程

仿真应用工程研究问题的核心是针对各应用领域的不同仿真目的,如何构成仿真系统,以及如何应用仿真系统进行仿真,以达到预期的目标。

当前,仿真应用发展的方向是网格化、虚拟化、智能化、协同化、普适化。研究重点包括基于现代网格技术的分布建模与仿真的研究与应用、智能系统建模及智能仿真系统的研究与应用、综合自然环境的建模/仿真研究与应用、复杂系统/开放复杂巨系统的建模/仿真研究与应用、虚拟样机工程技术研究与应用、嵌入式仿真研究与应用等。仿真应用工程正向服务于系统的全寿命、全系统和管理的全方位方向迅速发展。以下是仿真应用工程的几个研究热点：[8]

（1）复杂产品虚拟样机工程支撑平台

（2）综合自然环境的建模与仿真

（3）石油化工生产过程安全评估与故障诊断平台

七．总结

仿真作为一门正在蓬勃发展的综合性学科,它的3大研究内容,即仿真建模与模型验证方法、仿真支撑系统和仿真应用工程构成了仿真学科的3大支撑。随着科技的进步,仿真学科主动与计算机及数据处理、图形图像等相关学科飞速发展的新技术相结合, 激发出仿真技术新的飞跃。仿真学科正在向服务于系统的全寿命、全系统和管理全方位的方向发展;仿真学科与应用领域的紧密结合, 使得仿真正在从试验室走向国民经济的主战场,成为仿真工程, 从仿真学术研究发展到仿真产业; 仿真的确已经成为人类认识和改造世界的重要手段之一。可以预见,在不久的将来,仿真学科必将为科技进步和国民经济的发展做出令人瞩目的贡献它将系统模型与动态实验紧密结合的方法为复杂系统的设计问题提出了有效的解决方案。随着仿真学科主动与计算机及数据处理、图形图像等相关学科飞速发展的新技术相结合，激发出仿真技术新的飞跃，仿真学科与应用领域的紧密结合，使得仿真正在从实验室走向国民经济的主战场，成为各行各业竞相应用的有力工具。可以预见，在不久的将来，仿真学科必将为科技进步和国民经济的发展做出令人瞩目的贡献。

参考文献：

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