中国版的TechSoft3D,国产CAD/CAE开发组件提供商有哪些?
林雪萍老师在其著作《供应链攻防战》中提到
工业软件行业也是一个地地道道的装配制造业,其实跟大飞机的装配制造过程并没有什么不同。只不过工业软件将大飞机的发动机、机翼和座椅等零部件,换成了代码模块的“软性零件”。
在工业软件生态中,人们更多把目光放到了“链主”们的角逐上,也就是开发面向终端用户的软件产品的厂商们。但是还有一些企业或个人选择往供应链的上游走,为工业软件开发商们提供技术组件和服务,帮助他们快速补齐技术短板。
这些组件供应商的出现不仅能繁荣工业软件的开发生态,也让更多工业软件开发团队专注打磨自己的长板,为用户提供更高质量的产品。
工业软件产业链示意图(来源:山涧果子)
CAD/CAE软件就如同一台复杂精密的汽车,如果每一个零部件都能由主机厂自己制造固然有优势,但是会大大增加研发难度和成本。
如下图所示,一款完整的CAX产品需要集齐不同层次不同功能的各类组件,如数据转换器、几何约束器、几何建模引擎、网格剖分器等,一家公司很难掌握所有的技术点,所以常常需要外部协助。
CAX软件的架构图示意图(来源:全球工业软件产业发展资讯,易赋)
国外比较知名的CAD/CAE基础组件提供商有 Tech Soft 3D 和 Spatial。
Tech Soft 3D公司旗下产品包括 HOOPS 和 CEETRON 系列组件,涵盖CAD和CAE的数据转换、图形渲染、网格剖分、求解等一系列功能。Spatial 是达索的子公司,提供的 3D 组件主要包括:造型组件 ACIS 、数据接口组件 InterOp ,以及网格划分组件 VisTools/Mesh 等。两家公司的组件应用于许多耳熟能详的CAD/CAE/CAM软件中。
这两家公司的功能组件比较丰富,也有专精于某一方向的提供商,比如专注于CAD数据转换方向,或者专注于网格剖分引擎的公司。这些公司的产值或许没有工软巨头们那么大,但也是不可或缺的“小巨人”。
与国外厂商相比,国内的CAX开发团队同样会遇到此类问题。出于成本或自主可控的考虑,很多团队或许会通过开源软件来补足自身的短板,但是开源软件仍存在着一定的风险性,部分开源软件的学习资源不够丰富系统,也需要开发人员花费较多时间去学习和理解。
因此,国内也出现了一些专注于为CAD/CAE软件商提供开发工具包的厂商,他们结合自身优势,专注于工业软件业务流程中的关键环节,为独立软件开发商、科研院所及制造业企业提供组件化产品和服务。
本文列举了国内提供CAD/CAE开发组件的厂商及其组件产品,他们之中既有以提供组件产品为核心战略的公司,也有将核心技术打包售卖的“链主”企业,本文仅介绍各家公司提供的技术组件类产品。
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1. 云境智仿
关注领域:CAE全链路
公司简介
云境智仿专注于云原生高性能CAE协同仿真平台及核心组件产品研发,致力于以GPU并行计算、云原生、计算机图形学、人工智能等技术赋能CAE仿真计算,践行“云化、组件化、并行化、智能化”的产品与技术创新模式,提供CAE全链路技术解决方案。
云境智仿自主研发的一款面向CAD/CAE应用的高性能Web3D引擎,支持二次开发,具有丰富的CAE后处理计算功能与高性能的渲染能力。基于YJVis,可快速构建Web端的3D应用程序。支持包括:vtk、Nastran(*.bdf)、Abaqus(*.inp, *.odb)、 OptiStruct(*.fem)、Ansys(*.cdb)、Fluent(*.msh, *.cas, *.dat, *.cas.gz, *.dat.gz, *.cas.h5, *dat.h5) 等在内的多种格式相互转换。基于曲面细分关键技术,实现了曲面细分核心算法,提供基础模型构建、模型编辑修改等功能。细分建模结合了多边形建模和NURBS建模的优势,使得复杂形状的创建编辑更加快速方便,满足CAE仿真的前处理建模需求。采用自研GPU并行网格划分技术,支持三角形、四面体、四边形等主流单元类型的网格自动生成,网格质量对标主流商软,相较于CPU划分,性能提升数十倍。支持结构、流体、多体动力学、弹性杆动力学等多物理场求解,同时基于前沿人工智能研究成果实现的通用智能求解器。只需极少样本,即可快速训练智能模型。一次训练,多次复用。一款基于React/Qt的UI组件库,为开发者提供高质量、灵活性强的UI组件,提高开发效率 。
2. 格宇科技
格宇是一家专门从事工业软件研发的高新公司,公司目前拥有完全自主版权的国内独家工业级多场景网格生成引擎、业界领先的超大规模有限元可视化引擎以及丰富的几何清理和修复算法工具包。ArcherMesh是由上海格宇软件有限公司独立自主开发的通用有限元网格剖分引擎。ArcherMesh 主要由虚拟几何、曲面剖分、实体剖分、基于离散几何的包面算法、网格控制以及Python接口等主要模块构成。ArcherMesh目前在几何接口和几何特征简化内容与商软接近,在大模型(测试过4.5G的整车数模)导入明显优于商软。几何处理部分功能和性能上需要进一步优化打磨。
支持三角形、全四边形、混合2D单元和多边形单元生成,提供了多种控制参数,同时提供自动和交互剖分控制。三角形面单元生成质量和效率已经持平商软,全四边形和混合单元生成效率持平商软,网格质量有待进一步优化提升。
支持四面体、六面体、边界层和多面体单元生成,提供了多种控制参数,同时提供自动和交互剖分控制。目前实体网格能够应用于结构、电磁、流体等领域。四面体单元生成质量和效率已经持平或优于商软,六面体生成质量和效率有待进一步优化提升。
3. 数巧科技
数巧科技主要从事云端CAE软件的研发,通过数值仿真技术、最优化算法和基于云的协同系统,开发了一系列云端CAE仿真软件和协同仿真平台。根据数巧科技官方推文,可看到数巧也在将其技术组件化,并被集成于其他CAE软件中。来源:数巧科技公众 号
CAE格式转换工具Simright Converter提供了完整的节点和网格转换功能,并且提供了部分的约束、载荷、材料和截面属性转换功能,减少了用户在划分网格及设置材料和其他参数上所耗费的时间,提升了用户的工作效率。Simright Converter的模型转换品质明显优于市面上其他软件,节省了大量转换后的修补工作时间。具体情况不详,此处以数巧官网WebMesher产品介绍为主,不过介绍很久没更新了可能有误差。WebMesher是一款在线的有限元前处理器。它支持导入多种CAD格式,交互式的网格剖分,定义荷载与材料,以及导出为主流的CAE格式。4. 圜晖科技
北京圜晖科技有限公司成立于2019年6月,是一家多源异构三维产品数据转换技术研发商,现有主导产品包括通用三维数据转换、处理、多平台浏览套件及其集成开发插件,支持28种主流CAD/BIM格式的400多个版本,支持中国市场90%以上的三维产品数据格式。提供系列3D模型轻量化转换器,支持Autodesk、PTC、达索、西门子、Adobe等三维设计软件的数据格式,支持STEP、IGES等中性数据的转换,还提供工程设计平台、VR组件、深度渲染器、交互文档出版平台以及多种跨平台阅读器软件。圜晖科技的产品体系主要围绕着其自主研发的三维轻量工程化文档格式(CLE, Common 3D Light Engineered Document)而形成。
5. 华天软件
山东山大华天软件有限公司(简称“华天软件”)成立于1993年,拥有三维设计、智能管理、可视化三大技术平台和创新设计、卓越制造、数字化服务三大系列产品线,业务范围包括 PLM、PDM、CAPP、CAD, CAM、MES 等。2016年起华天软件开始基于云架构的CAD研发,并于2019年成立子公司华云三维科技有限公司(简称“华云三维”),研发云 CAD产品。DGM研发源于2011年,经历了十年的迭代和打磨,于2021年9月8日发布。DGM使用全新的技术框架,具备优良的兼容性和鲁棒性。DGM具备100%源代码,拥有完全自主知识产权,其功能可以对标国外主流几何引擎并与其兼容。全新的技术框架,易扩展、易维护、先进稳定,几何定义完备,几何算法丰富稳定,具备完备的SDK开发包,开放给用户C/C++ 形式的API。
DCS的研发始于2017年,经历了五年多的迭代和优化,于2021年9月8日发布。DCS具备100%源代码,拥有完全自主知识产权,其功能可以对标国外主流几何约束求解器并与其兼容。DCS包含2D和3D几何约束求解器,具备完备的SDK开发包,可以开放给用户C/C++形式的API。6. 中望软件
中望软件是国内领先的研发设计类工业软件供应商,致力于CAD/CAM/CAE等研发设计类工业软件的研发、推广与销售,搭建了以“自主二维CAD、三维CAD/CAM、电磁/结构等多学科仿真”为主的核心技术与产品矩阵。中望三维几何内核Overdrive是中望3D的核心模块,它是一款具有38年发展历史的三维几何建模内核,是国内少有的实现商业化应用、在工业设计领域被大规模实践验证过的内核引擎技术。Overdrive内核以其用户友好性为设计核心,不断扩展其高性能建模工具集,覆盖广泛的用户场景,优化用户建模体验,解决实际工业问题。
ZGS 由中望软件联合广东省工业软件创新中心共同研发。首先,ZGS支持包括曲线和曲面在内的所有二、三维几何元素的定义,并提供易于集成和使用的API,100%覆盖DCM的约束功能。其次,ZGS支持多种操作系统,包括但不限于Windows、Linux、Mac等,并特别针对信创环境提供了全面支持。再次,从研发初期起,ZGS便与中望CAD、中望3D、云3D等产品及信创项目深度融合,累积了近45000个工业级测试案例,确保其稳定性和可靠性。最后,在设计架构时,中心研发团队已前瞻性地考虑到了与AI技术的结合,为未来CAD设计过程的创新提供了更多可能性。