梅敬成博士谈CAD几何引擎#国产CAD几何引擎#
- 梅敬成 华天软件CTO、华云三维 总经理 -
梅敬成，法国国立工艺学院机械工程博士，归国前曾就职法国马特拉资讯、达索系统等世界知名CAD软件公司，参与Euclid、CATIA、OpenCasCade等产品和内核的研发，在复杂曲面造型、实体造型、参数化设计等领域有深入研究和造诣。2011年初回国全职加入山东山大华天软件有限公司，担任首席技术官&技术研究院院长，带领团队研发具有自主知识产权的国产三维CAD软件SINOVATION、三维模型轻量化浏览器SView。2019年在济南市各级政府的直接关怀下、在华天软件的大力支持下，创办山东华云三维科技有限公司，出任总经理，致力于国内首款、完全自主的基于云架构的云CAD产品CrownCAD的研发和应用推广。主持、 参与国家重点项目12项。分别入选“国家人才工程”、山东省“泰山产业领军人才”、济南市“5150”海外引进人才。获得中国航天科技集团公司授予的“2015年度航天创新奖”、中国图学学会首届“优秀科技工作者奖”、2020年度“北京市技术发明一等奖”。
几何引擎是CAD软件的核心模块。我国的CAD软件在系统稳定性和生态完整性上与国际先进水平尚有一定差距，特别是在自主产权的CAD几何引擎上呈现卡脖子和研究断档态势，链条式地影响到航空、航天、国防等核心制造领域。近年来，国家重启了对CAD几何引擎和CAD软件研发的战略部署。
山东山大华天软件首席技术官梅敬成博士带领大家回顾了三维CAD的发展历程，然后以他的团队研发的国内首款、完全自主的基于云架构的三维CAD平台CrownCAD为例，展望了三维CAD的未来趋势、介绍了三维CAD的共性关键技术。
讲者随谈（图形学与混合现实研讨会）
i. 我们国家现在大力倡导发展中国自主知识产权的CAD几何引擎， 您对此怎么看？
发展中国自主知识产权的CAD几何引擎非常有必要，因为三维几何建模引擎是CAD产品的基础、核心组成部分，没有的话，人家就能够“卡脖子”。
同时，CAD几何引擎也是CAE和CAM的重要基础，因此对构建自主的工业软件生态也非常重要。而且，随着中国制造业的不断发展，对CAD产品会提出更高的要求，国外的CAD产品也无法满足，没有自主的CAD几何引擎的持续改进和发展，很难满足这些要求。
ii. 您觉得高校、科研院所与企业合作是否对CAD工业软件的发展有推动作用？
高校与企业合作对CAD软件的发展有非常大的推动作用。尽管CAD软件发展已经很多年了，还是有不少基础理论和尖端技术问题需要解决，这个方面高校能够发挥积极作用。
另外，CAD的未来发展肯定要与新一代信息技术紧密结合，比如人工智能、大数据处理、云计算等等，因此也需要掌握这些前沿技术的高校和软件企业密切合作，来推动这些先进技术的落地。
当然最直接的合作就是人才培养，CAD是一个交叉学科，需要数学、计算机图形学、机械工程、计算机技术等方方面面的人才通力合作，才能够开发出有市场竞争力的CAD产品。
iii. 可否谈谈几何引擎中哪部分的研发比较困难？
随着CAD产品的不断发展，对几何引擎的要求越来越高，研发几何引擎面临非常多的困难。从几何算法的角度来讲，高级曲面创建，尤其是满足多种约束条件的曲面创建是比较困难的。从算法的稳定性和效率来讲，布尔运算、消影、倒圆角、抽壳是比较困难的。从面向参数化设计来讲，拓扑命名是比较困难的。从造型的鲁棒性、兼容性来讲，容差建模是比较困难的。
iv. 您在国外多个著名CAD公司有过工作经历，您看到国外工业软件发展有哪些经验值得我们借鉴？
工业软件来源于工业，也脱胎于于工业。国外工业软件的研发首先是为了解决来自工业界的实际问题，这样软件才有生命力，才有应用市场，才有用户反馈，才有持续发展，形成良性循环。
工业软件研发要持之以恒，目标要久远，不能急功近利。工业软件的算法需要长时间的使用和打磨才能稳定，因此研发队伍要稳定。
国外工业软件注重设计、注重架构，从一开始就考虑到可维护性、可扩展性，这也解释为什么很多国外的软件，一开始到中国水土不服，但是凭借我们的二次开发，最后发展壮大，导致我们离不开了。
还有就是一定要有创新，创新的东西才有价值，这样即使产品推广受阻，公司也能被收购、被兼并，投入能够得到回报。
v. 很多人说国产CAD这条路是非常艰难的，您怎么看？
这条路确实很难。首先是市场推广很难。国内CAD市场基本被国外软件所垄断，已经非常成熟，用户已经习惯了国外软件的使用方式和方法，因此加大了国产软件的推广难度。 同样，CAD软件经过多年的推广和应用，国内用户也习惯了国外软件的先进性、稳定性、生态圈，国产软件如果达不到国外软件的基本要求，很难有用户愿意使用，软件也就没有打磨和发展机会，进入了恶性循环。
Q&A
i. 我们国家现在大力倡导发展中国自主知识产权的CAD几何引擎， 您对此怎么看？
发展中国自主知识产权的CAD几何引擎非常有必要，因为三维几何建模引擎是CAD产品的基础、核心组成部分，没有的话，人家就能够“卡脖子”。
同时，CAD几何引擎也是CAE和CAM的重要基础，因此对构建自主的工业软件生态也非常重要。而且，随着中国制造业的不断发展，对CAD产品会提出更高的要求，国外的CAD产品也无法满足，没有自主的CAD几何引擎的持续改进和发展，很难满足这些要求。
ii. 您觉得高校、科研院所与企业合作是否对CAD工业软件的发展有推动作用？
高校与企业合作对CAD软件的发展有非常大的推动作用。尽管CAD软件发展已经很多年了，还是有不少基础理论和尖端技术问题需要解决，这个方面高校能够发挥积极作用。
另外，CAD的未来发展肯定要与新一代信息技术紧密结合，比如人工智能、大数据处理、云计算等等，因此也需要掌握这些前沿技术的高校和软件企业密切合作，来推动这些先进技术的落地。
当然最直接的合作就是人才培养，CAD是一个交叉学科，需要数学、计算机图形学、机械工程、计算机技术等方方面面的人才通力合作，才能够开发出有市场竞争力的CAD产品。
iii. 可否谈谈几何引擎中哪部分的研发比较困难？
随着CAD产品的不断发展，对几何引擎的要求越来越高，研发几何引擎面临非常多的困难。从几何算法的角度来讲，高级曲面创建，尤其是满足多种约束条件的曲面创建是比较困难的。从算法的稳定性和效率来讲，布尔运算、消影、倒圆角、抽壳是比较困难的。从面向参数化设计来讲，拓扑命名是比较困难的。从造型的鲁棒性、兼容性来讲，容差建模是比较困难的。
iv. 您在国外多个著名CAD公司有过工作经历，您看到国外工业软件发展有哪些经验值得我们借鉴？
工业软件来源于工业，也脱胎于于工业。国外工业软件的研发首先是为了解决来自工业界的实际问题，这样软件才有生命力，才有应用市场，才有用户反馈，才有持续发展，形成良性循环。
工业软件研发要持之以恒，目标要久远，不能急功近利。工业软件的算法需要长时间的使用和打磨才能稳定，因此研发队伍要稳定。
国外工业软件注重设计、注重架构，从一开始就考虑到可维护性、可扩展性，这也解释为什么很多国外的软件，一开始到中国水土不服，但是凭借我们的二次开发，最后发展壮大，导致我们离不开了。
还有就是一定要有创新，创新的东西才有价值，这样即使产品推广受阻，公司也能被收购、被兼并，投入能够得到回报。
v. 很多人说国产CAD这条路是非常艰难的，您怎么看？
这条路确实很难。首先是市场推广很难。国内CAD市场基本被国外软件所垄断，已经非常成熟，用户已经习惯了国外软件的使用方式和方法，因此加大了国产软件的推广难度。 同样，CAD软件经过多年的推广和应用，国内用户也习惯了国外软件的先进性、稳定性、生态圈，国产软件如果达不到国外软件的基本要求，很难有用户愿意使用，软件也就没有打磨和发展机会，进入了恶性循环。
再就是CAD软件研发人才匮乏，很多优秀人才去了互联网、游戏等行业，而且浮躁、稳定性差，而工业软件研发需要长期积累，久久为功。
