数字仿真技术依靠高性能计算系统，结合有限元、离散元等概念，通过数值计算、图像显示等手段，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的。数字仿真技术的工程应用范围极广，包括机械、电子、建筑、冶金、交通、气象、地质、海洋、生物、医药等领域，由此形成了众多的数字仿真技术应用分支。数字仿真技术以解决具体工程问题为出发点，不仅可对工程和产品的性能和安全可靠性进行分析，还可对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，从而形成系统化的技术解决方案，以支持复杂工程或产品的优化设计。

数字仿真技术的理论基础起源于20世纪40年代，随后大量的人力和物力被投入相应分析程序的开发中，到20世纪80年代，随着计算机的迅猛发展以及计算数学与应用数学的长足进步，数字仿真的功能和计算精度都有很大提高，各种数字仿真软件得到了蓬勃发展，尤其至20世纪90年代以来，开发商对各数字仿真软件的功能、性能、可用性和可靠性以及运行环境的适应性等方面进行了改进，数字仿真技术在各行各业的应用范围越来越广，在有色金属的采、选、冶等相关生产过程中也都有所涉及，与工业试验相比，该技术以较低成本解决了有色金属行业科学研究、设计、生产、管理等方面存在的大量难题，取得了显著成果。

在我国有色金属行业目前还没有形成完整数字仿真标准的情况下，不同的仿真工程师对于同一有色金属行业涉及的流体、结构、电磁、颗粒等仿真问题的仿真分析结果有一定差异，这时往往需要对整个计算和分析过程进行反复校核，浪费大量人力物力。与此相比，仿真规范已在汽车行业得到了广泛应用，并按照学科、车体部件等进行了细分，从而实现了上百人集中在一起从事仿真分析，数字仿真被简化为了流水线式的简单工种。

由于有色金属行业缺乏相应的数字仿真标准规范，为了得到准确一致的仿真结果，仿真工程师被迫陷入了无增值重复劳动的泥潭，更不必说再进一步做深入的分析和技术创新，这一问题极大限制了数字仿真技术在我国有色金属行业的推广应用和创新发展。因此形成统一的有色金属数字仿真技术标准迫在眉睫，尤其在主观性较强的模型建立、网格划分、边界条件处理、计算模型选取等方面亟需形成行业共识，降低仿真工程师由于自身掌握的相关专业知识、软件掌握能力、对产品本身的理解程度等差异对仿真结果的影响，为实现仿真过程的科学管理奠定基础。通过有色金属行业数字仿真技术规范的建立，一是可以用以指导、规范仿真工程师在技术上保持高度的统一和协调，建立稳定的秩序，促进仿真技术全面有序健康发展，使其更加广泛地应用于有色金属行业科学研究、设计、生产和管理；二是可以形成自身的知识积累，便于其他仿真工程师快速进入标准的工作流程中，使仿真工作更加高效、快捷和准确；最后标准化是科研、生产、使用三者之间的桥梁，将有色金属数字仿真技术过程获得的成果标准化，使仿真技术在有色金属行业迅速推广和应用，从而促进整个有色金属行业的科技进步。

为解决有色金属数字仿真过程不规范、认识不统一、结果差异等问题，切实推进仿真技术在有色金属行业应用，特申请编制《有色金属行业数字仿真通用技术要求》。针对有色金属行业特点，总结以往的仿真分析经验、参照试验数据、借鉴其它行业相关标准，制定出适用于我国的有色金属数字仿真技术标准，其制定能够补充有色金属数字仿真技术标准的缺失，形成完整的有色金属行业标准体系，规范数字仿真技术的开发与应用，使有色金属数字仿真技术有章可循，有法可依，推动数字仿真技术和相关系统规范开发、快速发展。

本标准结合有色金属行业工艺特点，尤其是流体、结构、电磁、颗粒等涉及有色金属的数字仿真流程，规定了有色金属数字仿真技术的范围、术语和定义、类型、流程、一般要求、仿真需求条件、模型建立规则、分析、结果评估、结果输出、报告编写、模型复用等内容。其中：

（1）范围规定了有色金属数字仿真技术标准适用于有色金属选矿厂、冶炼厂等涉及的相关设备、部件或工艺流程数字仿真的实施过程。

（2）规范性引用文件列出了对本标准必不可少的规范性文件。

（3）术语和定义包括几何建模、网格划分、节点、网格数量、网格质量、材料属性、边界条件、简化假设、控制方程、单位制、求解设置、结果后处理、交付物等。

（4）类型给出了该设备、部件或工艺流程适用的数字仿真方法，主要包括流体、结构、电磁、颗粒等主要方法。

（5）流程包括有色金属数字仿真不同方法的一般数字仿真工作流程。

（6）一般要求给出了进行有色金属数字仿真的分析方案制定、几何模型、简化原则、网格、计算方法、计算硬件要求、结果验证等要求。

（7）仿真需求条件，包括仿真需求流程、清单要求、计算所需要的的一般设计条件和工艺条件需求。

（8）模型建立规则主要包括坐标系、单位制、几何模型建立、网格划分、材料属性、边界条件、模型检查等规则。

（9）分析主要包括根据不同的仿真方法，制定不同的仿真分析内容。

（10）结果评估包括表象评估、数值评估、试验评估等。

（11）结果输出包括针对不同仿真类型，结果应包含的关键内容。

（12）报告编写包括报告名称、分析对象、分析问题、任务概述、引用文件、符号及公式说明、分析过程、结果分析和讨论、结果合理性验证、结论、参考文件等。

（13）模型复用包括该仿真模型的应用条件和准确性评估等。

1、仿真技术应用

在国外仿真技术早已成为工程设计的必备手段，它可以替代大多数昂贵工业试验，大幅降低试错成本，提升企业改革创新能力，仿真技术已是国际标杆企业创新和转型的最基本手段。国内早在上世纪就已引入仿真技术，随着国内仿真工程师在仿真技术推进方面的努力，仿真技术应用的领域和范围在不断扩大，同时仿真技术的精度和可信度也在逐年提升。

2、国内外标准

国际上尚未制订专门针对有色金属数字仿真的相关行业标准。国际上现存的与仿真相关的标准大都是针对特定的研究对象而提出的，如美国航空航天学会AIAA G-077-1998(2002)《Guide for the Verification and Validation of Computational Fluid Dynamics Simulations》，美国机械工程师协会ASME V&V 10 2006《Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics first issuance》，ASME V&V 20-2009《Standard for Verification and Validation in Computational Fluid Dynamics and Heat Transfer》，以及ASME V&V 10.1-2012《An Illustration of the Concepts of Verification and Validation in Computational Solid Mechanics》，国际标准化组织ISO/TR 16730-3:2013《Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods Part 3:Example of a CFD model》，ISO/TS 10303-1375:2014《Industrial automation systems and integration — Product data representation and exchange — Part 1375: Application module: Cfd conditions、Part 1376: Application module: Cfd equations、Part 1377: Application module: Cfd model、Part 1378: Application module: Cfd results》，ISO/TS 18166:2016《Numerical Welding Simulation — Execution and Documentation》，ISO/TS 10303-1379:2019《Industrial automation systems and integration — Product data representation and exchange — Part 1379:Application module: Cfd specified general property》，德国标准化学会DIN EN 15026《Hygrothermal performance of building components and building elements — Assessment of moisture transfer by numerical simulation》，这些标准分别针对航空航天、机械工程、消防安全工程、工业自动化等行业的数字仿真过程中涉及到的流体、结构以及传热问题的求解进行了规范，并得到了广泛的认可。截至目前，以美国为首的西方国家在建立了仿真体系的基础上，强化仿真标准规范制定，建设通用化资源模型，支撑了本国仿真体系的迭代发展。

我国在仿真标准方面的工作还很缺失，直到近几年在与国外企业的合作交流中才逐渐意识到仿真标准的重要性，在此基础上逐步开展我国建模与仿真过程的标准化研究，通过各方努力逐渐形成了GB/Z 28283-2012《热加工工艺仿真与模拟技术导则》，GB/T 31054-2014《机械产品计算机辅助工程 有限元数值计算 术语》，GB/T 33582-2017《机械产品结构有限元力学分析通用规则》，GB/T 38918-2020《民用飞机起落架结构设计与仿真》，NB/T 31066-2015《风电机组电气仿真模型建模导则》，NB/T 31075-2016《风电场电气仿真模型建模及验证规程》，TB/T 3503.4-2018《铁路应用 空气动力学 第4部分：列车空气动力学性能数值仿真规范》，SJ 21313-2018《电子装备结构动力学仿真分析通用要求》，QJ 20060-2011《基于ADAMS的机构动力学仿真通用要求》，YY/T 0859-2011《均匀径向载荷下金属血管支架有限元分析方法指南》，YY/T 1714-2020《非组合式金属髋关节股骨柄有限元分析标准方法》等仿真相关的国家或行业标准，此外还有正在批准中的国家标准计划20171020-T-604《高海拔电气设备电场分布有限元计算导则》。以上标准的制定和实施为相关行业仿真人员、测试评估人员、仿真使用人员和机构提供了指导，促进了行业仿真水平和质量的提高，有色金属数字仿真技术标准目前仍暂缺。

由于数字仿真技术具有强烈的行业和企业特点，各行业之下细分专业学科众多，并无一个标准可适用于所有专业学科，即使同一学科，因采用不同仿真分析软件，以及具体的分析对象间存在差别，也不存在同一标准放之四海而皆准的可能。因此，制定出适用于我国的有色金属数字仿真技术标准是十分必要的。《有色金属行业数字仿真通用技术要求》的编制可以借鉴上述标准编制中的先进经验，由于以上标准是综合考虑国内外体制而建立的，加之其具有极强的行业特点，在实际编制过程中还需结合我国有色金属行业的自身特点进行吸纳。

3、申报单位情况

中国恩菲工程技术有限公司（原中国有色工程设计研究总院，简称“中国恩菲”）成立于1953年，是中华人民共和国成立后，为恢复和发展我国有色金属工业而设立的第一家专业设计机构，现为世界五百强企业中国五矿、中冶集团子企业，拥有有色行业唯一的全行业工程设计综合甲级资质。在30多个国家和地区建设了1.2万个工程项目，立足有色矿冶工程，依靠科技创新驱动，高端咨询引领，发展科学研究、工程服务与产业投资三大业务领域，深耕非煤矿山、有色冶金、能源环境、新高材料、城市矿产、智能装备等九个业务单元，是国内少有具备咨询、设计、建设、投资、运营“五位一体”服务能力的企业之一。

中国恩菲是最早将数字仿真技术应用于有色金属工程设计的设计院之一，随即提出了依托数字仿真、数字孪生、深度学习等技术，助力有色行业智能化转型解决方案。近些年，逐年加大数字仿真软硬件平台的建设投入，成功搭建了先进的数字仿真软硬件平台体系，依托于公司在有色金属行业的核心专长技术，经过多年仿真技术沉淀，培养了大批有色金属行业数字仿真工程师。数字仿真技术工程已广泛应用于中国恩菲工程项目投标、设计和研发等工程一体化各个环节，特别是针对传统技术手段难以解决的一系列工程、研发难题进行重点攻关。工程仿真由单一物理场仿真向多物理场、反应机理等纵深方向实现突破，为工程项目提供全方位多领域综合仿真分析。先后完成有色行业相关对内、对外数字仿真项目百余项，在数字仿真技术方面更是形成了一整套标准化的工作流程。

4、本标准不涉及专利。