上海交通大学何援军：国产CAD软件重启之路

CIMS编辑部按：

导读

1）发展历史

以较多的史实，回顾了我国CAD发展历史。我国CAD的起步几乎同国外同步，但后来国产CAD软件大部分都销声匿迹了，这个教训是深刻的，我们应该记录这段历史。

文中，特别展现了在实施“CAD应用工程”期间，我国科技人员曾经付出的努力，以及前辈们孜孜不倦奉献精神、家国情怀。我们仿佛听到梁友栋教授在南通会议上为建立我国CAD产业的震撼发言，仿佛看到董光昌教授正在深夜伏案撰写曲线“光顺”的定义，......老一辈科学家那种胸怀祖国，勇攀高峰，科技报国的精神永在。（文中有一小段讲述董先生为给出“光顺”的确切定义而奋斗30年的文字，科学研究的进展不是一朝一夕的事，科学家需要安静，大学需要清静！）

在这一节中，我们也看到，在上海市科委领导下的上海市CAD应用工程专家组和CIMS应用工程专家组，这两个专家组对发展我国工业软件有比较深刻的认识。例如，他们早就认识到，用户对一个软件产品的发展和成熟所起的重大作用；已经考虑到“开放性”了，当时的设计理念已很超前，这可以由当时的广告词为证：

实用有效方便灵活独具一格易使用!

交互系统用户功能合二为一两分钟!

2）研发基础

本文详细介绍了我国在CAD软件开发的理论、方法、技术、算法和系统设计及应用等方面雄厚的研发基础，这是国产CAD软件的重启之本。

文中，详细介绍了一种“形计算”机制，它是鉴于图形/图像已经成为重要的计算源、计算对象与计算结果，成为解的一种表现形式而提出的一种用于几何计算的机制，作为辅助数计算的补充。

形计算的提出基于以下认知：

CAD的主要处理对象是“形”，形的本质是几何间的关系，用回归几何，几何问题几何化的策略去处理几何问题，解决几何奇异，提高几何计算的稳定性。

形计算注意到了以下几个问题：

（1）问题空间（3D）与表示空间（2D）不统一的维度矛盾。

（2）几何空间（3D）与计算空间（Linear）不统一的维度矛盾

（3）思维空间（3D）与实施空间（2D或Linear）不一致的维度矛盾。

在计算的实施中体现为：

用一维的数计算解决三维的形，几何属性被打得面目全非，形的关系和变化难以完备地获得、理解和表达，这是几何退化/奇异问题的根源，它导致几何引擎的研制变得异常困难。

形计算将思维、几何、代数和计算分别定位在4个不同的层次，即思维为设计层次、几何为表述层次、代数为处理层次、计算为实施层次。人脑（设计）、计算（算法）各司其职，发挥各自的特长。

经过在平面与空间的裁剪计算、几何相交计算等大量的实践表明，形计算机制是可行的、有效的。特别，它从理论上解决了几何奇异问题，为研制几何引擎提供了理论支撑^{【何援军，几何计算[M]，北京：高等教育出版社，2013年3月】}。

3）重启之路

本文还讨论了国产CAD软件的重启基础，探索了一些重启策略。

重启基础

（1）建设我国自主版权软件已经成为共识

（2）有CAD软件的理论和算法基础 

（3）有开发大型软件系统的技术基础

（4）有开发CAD大型软件系统的人才基础

重启策略

讨论了CAD软件的发展趋势、技术发展、形计算之用、应用定制（行业定制、教学定制）、开放源码、校园计划、运行机制等，给出了一些设想和方案。

结语

正是基于早期扎实的系统基础工作、精准而稳定的基础算法、软件设计的开放性思想以及业已实施的CAD系统和它在多个领域的深度应用，才有今天的重启一说，有底气说说未来，说说国产CAD软件的重启之路。

重启国产CAD软件不是我辈能够决定的事，作为一个科技人员，就是坐下来，研究科学问题、解决方法问题、攻克技术难题。

在中国，不会一切都是无声。工业软件的黎明也不是静悄悄。相信我国以CAD为代表的工业软件，会有未来，太阳总会升起！ 

致谢

在本文发表之际，作者特别感谢CIMS期刊和编辑部的各位同仁，他们对待文章、对待文章作者（当然不是我一个人）的态度令我十分感动。

真是“大刊物、大伺候”，所谓专家伺候。

我们需要有国产CAD、有国产工业软件，我们更要有“国产”的刊物，高水平的刊物团队。

最后，我要对CIMS编辑部说：

感谢CIMS编辑部的各位同仁！

谢谢你们，感谢你们的工作，和付出的辛劳！

让我们一起为我国工业软件的重启和兴起摇旗呐喊，擂鼓助威！

原文 

引用

何援军. 国产CAD软件重启之路[J]. 计算机集成制造系统, 2021, 27(11): 3057-3075.

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本文发表历程

2）网络版。本文（录用稿）网络首发时间2021年7月26日，预发布在“计算机集成制造系统”网络版：

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=JSJJ20210723009&uniplatform=NZKPT&v=EfDktvpY4SBKH2XC1iXRMsj1pfiQOJgi_6l4X0hwNHDoSuD-awIrvJQwegv0jMby

https://mp.weixin.qq.com/s/yqRQd2ZvJ4fUAcgxPoNy3g