400-866-0713
数字孪生下的“虚拟试验”~蒙特卡洛仿真及其应用
参加对象:研发、生产、制造、工艺、采购、质量相关的经理/主管/工程师;项目经理/助理、运营管理者、数据分析师;有 “数据化决策” 需求的管理者;需补充 “仿真工具” 技能的相关人员。
培训价格:4500元/人(含税,费用包括课程、讲义、午餐、茶点等)
培训时长:2天
授课形式:线下公开课
联系电话:400-866-0713 19121713555(小元)

本课程可针对企业需求,提供内训服务,欢迎咨询!

近期开课 课程背景 课程收益 课程大纲 讲师介绍

近期开课
  • 2026年04月16~17日上海
课程背景

把工作场景搬进电脑做数字镜像(数字孪生),通过简单的概率实验,提前算出事情的各种可能结果,再也不用靠经验赌决策。

在当下的工作场景中,几乎每个人都曾面临过拿不准的难题:项目负责人担心工期因突发任务延期,成本核算员怕原材料涨价导致预算超支,工程设计师要反复权衡安全冗余成本控制的平衡——这些问题的核心,本质都是不确定性带来的决策困扰。

过去应对这类问题时,我们多依赖经验拍板静态计算:比如按历史数据定死项目工期,用固定价格估算成本,靠单一公式预测风险。但现实往往更复杂:原材料价格受国际供需影响波动,项目进度会因人员、设备等多变量交叉影响,市场风险更是牵一发而动全身。传统方法要么忽略了变量的随机性,要么因无法模拟多种可能性,导致决策要么保守浪费资源,要么激进埋下隐患,甚至出现计划得很好,结果完全失控的尴尬局面。

随着数字技术的普及,数字孪生成为破解这一困境的重要趋势——它能把物理世界的场景(比如一个项目、一条生产线、一个金融产品)复刻到电脑里,构建出1:1的虚拟镜像。但光有虚拟镜像还不够,我们更需要在这个镜像里做试验:比如模拟1000种原材料涨价的情况,看成本会如何变化;测试2000种任务延误的组合,算项目按期完成的概率——这种不花真实成本、不耗实际时间虚拟试验,正是应对不确定性的关键。

而蒙特卡洛仿真,就是实现这种虚拟试验的核心工具。它不像传统计算那样算一次得一个结果,而是通过大量模拟随机场景,从成千上万次试验中找到规律:比如通过模拟10000次市场波动,算出收益在不同区间的概率;通过复刻工程场景的变量交互,测出结构失效的风险值。简单来说,它能让我们在数字孪生的虚拟环境里提前试错、精准预判,把凭感觉决策变成用数据说话

但目前多数人对这种虚拟试验的认知仍有断层:要么知道数字孪生是趋势,却不知道如何落地试验;要么听说过仿真,却觉得它是程序员或数学家的专利,担心自己学不会。实际上,蒙特卡洛仿真早已能通过ExcelMinitabJMP或一般AI工具实现,且核心逻辑并不复杂——只要能明确哪些变量不确定”“它们可能怎么变,就能搭建基础的虚拟试验模型。

正是为了帮更多人打破技术壁垒,把数字孪生+虚拟试验的能力用在实际工作中,我们设计了这门课程:不纠结复杂的数学公式,而是从解决问题出发,教大家用蒙特卡洛仿真做项目风险预测”“成本预算优化”“收益概率分析,让每个人都能通过虚拟试验提前掌控不确定性,做出更靠谱的决策。

课程收益

课程目标:

Ø 让学员清晰理解蒙特卡洛仿真的基本原理、核心思想与数学基础,建立对随机模拟方法的系统认知。

Ø 使学员熟练掌握至少一种蒙特卡洛仿真工具(如ExcelMinitabJMP、一般AI工具或其它软件)的操作流程,能独立完成简单场景的仿真建模。

Ø 引导学员将蒙特卡洛仿真技术应用于实际领域(如成本预算、工程概率、项目管理等),提升解决复杂不确定性问题的能力。

Ø 培养学员对仿真结果的分析与解读能力,能基于结果提出合理的决策建议,助力实际工作与项目开展。

课前准备:

Ø 建议带电脑听课,MinitabJMP软件至少安装一个,其中Minitab建议15以上版本,JMP建议14以上版本,中英文均可;

Ø 如果没有软件,建议带个人电脑(讲师提供软件,方便安装)。

课程大纲

第一天:蒙特卡洛仿真基础与工具实操

上午:理论入门与核心原理

Ø 模块1:蒙特卡洛仿真概述(1.5小时)

² 蒙特卡洛仿真的起源与发展:从曼哈顿计划到现代各领域应用,梳理技术演进脉络,展现其跨学科价值。

² 核心思想与适用场景:以通过大量随机试验逼近真实概率为核心,结合案例分析其在不确定性问题、复杂数学计算、多变量交互场景中的应用优势,对比传统确定性分析方法的局限性。

² 典型应用领域案例分享:成本预算领域的生产总成本风险评估、工程领域的结构可靠性分析、项目管理中的工期风险评估等,让学员直观感受技术价值。

Ø 模块2:蒙特卡洛仿真的数学基础(1.5小时)

² 概率分布基础:重点讲解均匀分布、正态分布、泊松分布、指数分布等常用分布的特征、适用场景及概率密度函数,结合实际案例(如原材料价格服从正态分布、设备维护成本服从泊松分布)加深理解。

² 随机数生成原理:解析伪随机数的生成机制,对比不同随机数生成算法(如线性同余法、梅森旋转算法)的优缺点,强调随机数质量对仿真结果准确性的影响。

² 仿真误差与收敛性:阐述仿真结果的抽样误差概念,介绍如何通过增加试验次数来降低误差,讲解收敛性判断的基本方法。

下午:基础工具实操与简单建模

Ø 模块3Excel在蒙特卡洛仿真中的应用(2小时)

² Excel随机函数运用:详细讲解RANDRANDBETWEEN函数生成均匀分布随机数的方法,以及通过NORM.INVPOISSON.INV等函数生成特定分布随机数的操作步骤,结合实例进行手把手教学。

² 数据表格与模拟运算表:演示如何利用Excel数据表格功能设置仿真参数(如试验次数),通过模拟运算表批量生成仿真结果,实现自动化计算。

² 简单场景建模实战:以产品成本预算风险分析为例,引导学员搭建仿真模型——确定成本构成变量(如原材料价格、人工成本、能耗费用)及其概率分布,设置仿真次数,生成成本预测结果,完成首次仿真实践。

² 其它软件的仿真:一般AI工具(ChatGPTDeepSeek、豆包、Kimi等)生成随机数;Python生成随机数(如用numpy.random.normal生成正态分布随机数)。

Ø 模块4:专业统计软件(MinitabJMP)仿真入门(1小时)

² Minitab基础操作:随机数生成实操:演示通过“Calc>Random Data”菜单生成指定分布随机数,设置种子值确保结果可复现。

² JMP基础操作:通过列属性-初始化数据列属性-公式选择概率分布,自定义试验次数与变量参数,一键生成多组仿真数据。

² 简单仿真试验:让学员生成10000组含原材料单价+单位人工成本的随机数据,自动计算单位总成本并绘制直方图,直观呈现成本分布特征,对比与Excel操作的效率差异。

第二天:蒙特卡洛仿真应用与案例实战

上午:进阶技术与多领域应用

Ø 模块5:蒙特卡洛仿真应用(1.5小时)

² 场景1:概率计算——赶火车的生活场景

目的:学会通过蒙特卡洛仿真解决实际生活中的问题,结合结果给出决策建议;对比不同试验次数(1000次、5000次、10000次)下的概率变化,说明收敛性。

² 场景2:过程能力预估——某零件尺寸加工的能力预估

目的:通过仿真提前预估过程能力指数CPK,评估当前设计能力,为试生产和量产做好准备。

² 场景3:公差分析和设计——某装配组件的公差设计

目的:讲解如何通过仿真提前发现零件公差合格但装配超差的问题,避免实际生产中的装配失败,降低成本损失。

² 场景4:回归模型优化——优化产量x-成本y”的回归模型

目的:说明如何用蒙特卡洛处理回归模型中自变量的不确定性,提升模型对实际数据的解释力和预测准确性,为成本预算、产量规划提供更可靠的模型支持。

Ø 模块6:各领域深度应用案例解析(1.5小时)

² 成本预算领域:以制造业批量生产总成本风险评估为例,解析如何定义成本变量(原材料、人工、设备折旧、能耗)及对应分布,通过仿真模拟不同变量波动下的总成本分布,计算总成本超预算10%”的概率,为成本管控提供数据支撑。

² 工程领域:以桥梁建设成本与结构可靠性联动分析为例,兼顾材料成本波动与结构强度随机变量,通过仿真同步计算建设成本超支概率结构失效概率,实现成本与安全的平衡优化,讲解如何基于结果调整材料选型与预算分配。

² 项目管理领域:以软件开发项目成本与工期双风险评估为例,分解项目各阶段成本(如研发、测试、人力)与工期任务,确定各成本项及工期的概率分布与依赖关系,通过仿真预测成本超支且工期延期的联合概率,识别高成本高风险任务。

下午:综合案例实战与成果复盘

Ø 模块7:综合案例实战(2.5小时)

² 案例背景与需求分析:提供制造业零部件生产总成本预算与方案优化综合案例,明确需求——基于原材料价格(含供应商波动)、生产工序人工成本(含技能熟练度差异)、设备维护成本(含故障概率)等随机变量,预测零部件单位总成本分布,评估自主生产外包生产两种方案的总成本期望及风险(如超预算概率),为生产模式选择提供依据。

² 分组建模与仿真:学员分组开展实战,完成从成本变量定义、分布假设(如关键原材料价格服从对数正态分布)、变量相关性处理、模型搭建(使用Excel/Minitab/JMP/其它软件)、仿真运算到结果分析的全流程,教师巡回指导,解决学员建模过程中的技术难题(如成本变量相关性量化、仿真次数优化)。

² 结果可视化与报告撰写:指导学员利用图表(总成本分布直方图、成本变量敏感性排序图、不同方案成本对比图)展示仿真结果,撰写简短分析报告,包含成本模型假设、仿真过程、总成本风险结论及生产方案建议,培养成本决策输出能力。

Ø 模块8:成果展示与课程总结(0.5小时)

² 小组成果展示:各小组(分 Minitab 组和 JMP 组)选派代表汇报实战成果,对比不同软件在建模效率、结果可视化方面的差异,分享成本变量识别及解决方案,其他小组进行提问交流。

² 课程总结与知识梳理:回顾课程核心内容(原理、工具操作、应用场景),对比 ExcelMinitabJMP 等工具在蒙特卡洛仿真中的适用场景(个人轻量分析 / 企业标准化建模 / 高端动态可视化),强调工具选择与实际需求的匹配性。

讲师介绍
郑老师

讲师介绍:郑老师

Ø 国际认证美国AIAG精益六西格玛黑带教师和黑带大师、美国SigmaPro认证六西格玛黑带大师。

Ø 国内认证CAQ中国质量协会注册六西格玛黑带、CAQ中国质量协会六西格玛黑带讲师、CAQ中国质量协会注册质量经理、上海质量协会六西格玛黑带讲师和资深顾问、广东质量协会特邀讲师、日本工学会Taguchi专案改善工程师。

郑老师拥有丰富的行业经验和项目经验,曾在精密电子、食品加工、机械制造、汽车和化工等多个行业从事六西格玛项目的培训和指导工作。郑老师对六西格玛DMAICDFSS理论和实践有着深入的研究与理解,擅长解决复杂的技术与管理问题,助力企业提升产品质量与设计效率。

专业领域:

郑老师专注于DFSS(六西格玛设计)和DMAIC(六西格玛改进)项目的培训和指导,擅长运用DOE(试验设计)、DFX(面向 X 的设计)、TRIZ(发明问题的解决理论)等工具和方法,帮助企业解决复杂的技术和管理问题,提升产品质量和设计效率。

特色:

Ø 实战辅导,六西格玛等咨询项目尾款的回款率99%

Ø 精准识别项目关键问题,帮助学员解决与促进实践落地;

Ø 项目合作中,郑老师超高配合度,积极响应各方需求,助力企业HR、销售、需求部门省心放心合作。

服务过的部分企业

Ø 整车制造:长安汽车、上汽集团、华晨宝马、蔚来汽车、理想车和家、吉利汽车、上汽大众、一汽大众、东风本田、通用五菱、上海通用、南京依维柯、宝沃汽车......

Ø 汽车零部件:上柴、潍柴、蜂巢传动、天润工业、库博标准件、大陆汽车、麦格纳、佛吉亚、现代摩比斯、延峰百利得、本特勒、奥托立夫、采埃孚、福耀玻璃、酷思滤清系统、超力高科、上海空调国际、艾尔多、李尔、博世、德纳、富士通天、海德世、索密克、爱斯达克、华立仪表、马勒、博泽集团......

Ø 通用机械:徐工集团、株硬集团、富世华、伍尔特、天成机械、铁锚明信、格兰富、南方普惠、范德兰德、山特维克......

Ø 新能源电池/材料:宁德时代新能源、超威电池、许继电源、邦普循环、中信国安盟固利、新世电子、蜂巢能源......

Ø 化工/化学行业:万华化学、邦普循环、大安化工......

Ø 家电/电器/家居行业:美的、海尔、星星家电、箭牌家居、追觅科技、海立集团、科德宝家居......

Ø 半导体行业:日月光封装、长江存储、海力士、群芯微电子、康普通讯、威视半导体、通用半导体、嘉盛半导体、Ferrotec(中国)、中车半导体......

Ø 光伏行业:阿特斯、协鑫、大全集团、高测、爱旭、隆基、晶澳......

Ø 消费电子/电子制造:小米、罗技、歌尔、立讯精密、光弘科技、禾邦电子、上声科技......

Ø 电子元件/零部件:维信电子、嘉联益、华丰电子、宁波三星电气、长威电子、AEM 科技、智见科技、华旃电器、舜宇光学、泰科电子......

Ø 显示面板/显示材料:京东方、华星光电、长阳科技......

Ø 食品及包装:茅台、苏酒集团(洋河)、汉波公司、伊利、统一、康师傅、紫江彩印、顶正包材......

Ø 医疗行业:华润医疗、施乐辉、捷迈医疗(原巴奥米特)、埃斯特维华义制药、鹍远生物、万孚生物......

Ø 钢铁/重工:梅山钢铁、宝武钢铁、金海重工、南方锰业……

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