时基赋能，工业仿真软件的“软”崛起之路

据中国商业研究院数据，2021年我国工业软件市场规模约占全球比重7.95%，达到2414亿元。受益于制造业大国优势及工业制造业对信息化需求的提升，我国工业软件市场规模从2016年1194亿元增长到2021年2414亿元，年复合增长率为15.1%，增速远高于全球的5.3%水平。

长期以来，我国工业软件的自主研发之路可谓坎坷，在国际新常态下，在工业4.0、智能制造转型升级的当口，被称为现代工业“灵魂”的工业设计和仿真验证软件行业中，“缺芯少魂”的现状依然没有得到彻底改变，市场长期被国外仿真软件占据，这更加迫使国内公司构建具有良好平台独立性和规约性的复杂产品设计和仿真验证软件平台，进而更好、更快地完成产品设计，降低产品研发成本，以应对激烈的市场竞争，从而解除“卡脖子”的困境。

系统设计和仿真验证软件在国内面临的困境无疑是多重的。一些坚持长期自主研发的公司在“危机即生机”的环境下逐渐崭露头角，成为了新赛道中的佼佼者，赢瑞科技便是其中之一。赢瑞科技长期深耕基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering，以下简称MBSE）和多学科工业设计和仿真技术领域，在国内首创了基于时间轴技术的“多时基多学科设计和虚拟综合验证平台（WRP-ARTSTUDIO）”。该产品以复杂系统架构设计和仿真为基础，结合动态行为分析和时序分析，统一复杂系统设计过程中的新技术、新流程、新方法，迅速被多个国家重点型号项目采用。

基于多年来实践迭代的经验，“多时基多学科设计和虚拟综合验证平台（WRP-ARTSTUDIO）”的诞生初衷即是为了解决国内仿真系统软件的三大核心难题：

首先是解决现有模型集成方式无法表现被仿真系统在不同时间维度中并行或有精确时间先后关联的行为，这会导致由于时间行为不准确导致的无法承受的故障和事故在设计上的识别和验证。通过WRP-ARTSTUDIO对学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一虚拟时间轴中进行仿真和验证，用以精确模拟分布式实时系统中时间行为强相关的系统行为逻辑，从而确保目标系统设计中在时间性能维度的逻辑正确性。

其次是解决现有仿真技术无法模拟在微观时间中的各种行为（如纳秒级）。对单学科模型的各类执行任务进行独立时序建模，并将其综合在统一时间轴中进行仿真和验证，由此促使精确仿真模型可以模拟在微观时间中的各种行为。

 最后是解决现有仿真技术无法将多学科、仿真步长不同的模型有效集成的问题，以及无法精确模拟组成目标系统的各学科模型之间的调度和数据交互“时机”问题。通过独立的时间维度建模，将不同学科模型的调用时机与各学科特定的的行为模拟有机结合，以此能够精确模拟系统真实工作状况下各个学科模型之间的交互时机，从而做到更真实地虚拟模型综合与仿真。

在解决了多个痛点的基础上，以MBSE 为基础、专注正向研发，用模型来定义设计并进行快速系统验证的“多时基多学科设计和虚拟综合验证平台（WRP-ARTSTUDIO）”，通过“仿真架构建模”，基于时间轴（Timing）驱动、多学科的虚拟综合与联合仿真，将研制过程中的多学科知识以模型的形式进行知识复用，以快速实现系统的设计验证。同时，WRP-ARTSTUDIO也突破了1D、2D和3D仿真的思维惯例，从虚拟时间维度进行建模，把模型推向了时间维，极大简化了复杂系统的建模难度。更重要的是，虚拟时间维度的加入，突破了1D、2D和3D的仿真限制，实现了模型在时基中的并行和精确时间先后关联的行为，由此能在产品生命周期不同阶段映射并得到相应的学科模型，很好地解决产品不同阶段反复建模，增加产品设计成本的不足，大幅度缩短了产品设计周期。

谈及自身优势，赢瑞科技总经理曹宏晖表示，“工业软件本质是工业，软件是手段，我们的产品一定要符合工业部门真正的业务需求，才能最大程度帮助客户解决工程问题。赢瑞的产品是从客户的业务中摸爬滚打成长起来的，我们的每一行代码都是产生于客户一线工程师的业务实践。”

“正是因为长期不断的坚持创新，我们才得以在国内首创了基于时间轴技术的产品，填补了国内空白，真正解决了复杂系统设计验证前移的老大难问题。”他说，“‘WRP-ARTSTUDIO’的价值在于，它首次运用时间维度实现了模型集成与虚拟的有效综合，能够独立的从时间维度进行建模，从仿真架构建模的角度，实现了模型集成和虚拟综合，这是目前其他联合仿真技术所无法达到的。”

在曹宏晖看来，“国产化”不能够仅仅停留在“综合”，“传统的MBSE是遵循从战略使命、业务需求，再到功能识别、系统划分、系统设、系统实现的逻辑，迄今为止我们的产品也更偏重‘仿真’，而未来我们的目标是趋向‘设计’，通过打造‘T-MBSE（时基MBSE）’，即在MBSE中融入‘Timing’的概念，让时间轴成为模型中的重要一环，由仿真进行逆向延伸，打通系统工程设计的全过程。我们希望能够打破目前由于系统设计过于依赖于国外设计软件，导致实际落地过程过于复杂的现状，降低学习门槛，将‘象牙塔’里的理论降维到普通业务人员能够理解操作的方式。”

“国产化”自然也不仅限于技术，更需要注重人才培育。2021年，赢瑞科技与电子科技大学签约共建全国首批“特色化示范性软件学院”，以政府为指导、产业需求为导向，以高端装备工业软件的自主可控核心技术需求为抓手，形成聚焦工业软件领域的技术创新和协同育人生态链。“我们之后还会考虑与大学合作搭建联合实验室，以及产业研究院等，去做更有前瞻性的一些尝试。”曹宏晖说，“从大学开始培育、挖掘人才，持续为国家工业软件高质量发展提供人才与智力支持，是我们的责任，也是最终目的之一。”

立足于基于模型的系统工程，赢瑞科技将战略布局整数字孪生和数字化工程的各个领域。下一步，赢瑞科技计划推出全方位的分布式高性能实时仿真环境和数字化一体机解决方案，贯通数字化工程全生命周期；此外，针对传统系统工程工具“曲高和寡”的现状，也将打造领域化视图建模工具，帮助设计人员高效落地基于模型的需求分解、指标推导、设计优化、仿真验证、知识提炼等能力。以技术之力，筑数字之基，赢瑞科技秉承为中国智造更好赋能的决心和姿态，为我国工业软件实现“换道超车”、腾飞发展贡献力量。