国产CAD守望者：一代人的坚守

对于工业软件CAD(CAE,CAM)这块，零件建模可以做，中国是设计第一的国家，这个有大量的素材。装配更不是问题，中国有大量的工业产品。唯一的困难在系统和加工体系上，我们在于整合过程还不完善。

那些明示或者暗示中国在某个领域不行，应该躺平直接使用西方研发成果，接受西方领导的文章，无论用语再巧妙，伪装得再专业，也不可信。其观点的本质就是“中国人没有科研的基因，科技研发就应该以西方为尊”，这种观点既不符合逻辑，也不符合历史和事实，科技领域，中国在古代领先全球上千年，仅仅因为在近代落后了百年左右，就认为中国人不行了，再也无法恢复过去的荣光，这就是一种被洗 脑后的奴才心态嘛。

中国的教育、科技等领域确实存在很多问题，但这些问题不足以从整体上否定中国这个国家，不足以否定它的前途。西方国家就没有问题吗？是不是因为西方有问题，就要否定它们整个国家？

纠缠于某些技术细节、某一个技术领域而不能自拔，只看当下或者某一时，用静止的眼光看问题，不用发展的眼光看问题，不根据历史和现实来判断事物发展趋势，其实就是没有抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，其结论必然也是荒谬的，不符合事实和事物发展规律的。

有些人会说：“存在即合理”，“存在即合理”原意是“任何存在的事物都有其存在的原因，存在的一切事物都可以找到其存在的理由。” 现在中国有的人是将其歪曲为存在的就是合乎理性的，应该尊重现实，让它自然发展，不应该主动去改变。现在经常批判“夹带私货”，这种曲解就是一种带私货的形式。

工业软件是理论学术，经验积累，行业验证，系统整合，行业跨度极广的一个行业。任何人抛弃自主自研的想法都不可能持久，更不可能长久。妄图喊几句口号，然后PPT销售，根本就不可能得到客户的正面回应。

一个企业在市场上的口碑好坏不是一件事造成的，要想有好口碑，就得不断做出出彩的事儿，让用户看出你的产品能力。

1.对于工业软件，首先消除轻浮轻视心！

业软件不管从行业，从体系，从流程来说，都是团队使用的软件，属于系统级软件。具体功能不够强，体系不够系统，应用不够充分,这是目前国内软件的通病。

部分企业承担了CAD这块国家核高基，砥砺前行，打好地基，早日脱离欧美最基础的核心组件，实现完全的自主可控。

三维建模软件的功能可以向下深入到二维求解器。例如草图轮廓群组功能就能分解出至少三个子功能。这样就是二维装配图的规则开发基础。然后三维装配图的功能就能和二维制图软件进行同步设计。这是下一步，国外软件的研究目标。看似不起眼，实际上，这些都是智能化的一部分。

俄罗斯(ACSON:C3D)的算法，在于对逻辑的掌握。数学不是解题，而是逻辑。错误的也是逻辑的组成部分。开发软件不但要考虑对的部分，还要考虑错的部分。

同步建模对于软件开发，更像是一种测试功能。同步建模不算技术，只是一种参数化，一种算法解构。同步建模更多的用在加工和装配上，自己设计验证阶段，而不是建模阶段。只要打破二维三维之间的技术理论壁垒，那么整个软件格局和工业格局都会发生深层次改变。

搞工业软件，需要军团化的集约火力。走毛主席“农村包围城市”以及朝鲜战争战术"“穷则战术穿插,达则给老子炸”，重视科研人才以及用户，惠及他们才能更长久持续。

生于忧患，死于安乐。这个社会，都有一条主干。不可能因为旁枝末节，而失去主干。主干不存，就生存不下去。发展也是这样。任何软件，必须依托主干，才能发展生存。以发展图生存，是对的。但不是无视主干的理由。任何寄生生物都会因为主干的剥离，而失去生命力！

永远记住，人才不是教育出来的，是培养出来的！

2.不要僵化地人为限定软件之间的边界

在工业软件发展初期，计算机是很昂贵的，人才环境比例是较低的，行业门槛林立，计算机语言发展还是起步阶段。所以那时候的软件之间的边界，因行业因环境而非常明显。现在不一样了。开发工具，数学应用交叉，软件硬件的关联性互补，越来越紧密。但是有一点，我们部分观点，认为，这跟行业垄断和资本驱动有很大关系。这些都是变量。不是绝对变量，更不是恒量。

这个功能在AUTOCAD里有类似功能。上面是国内中望CAD2023版本的边界功能。

事实上，该功能在早期，个人开发的AUTOCAD外挂里，已有运用。这项功能是运用图形填充，图块功能，进行多次重叠开发出来的即时即取的个人版功能。很多软件基于这些基础功能，联系实体建模，联系图层，联系群组，联系特征树，开发了以下功能。

（1）面域

（2）多义线

（3）多段线

（4）客户端 CAM边界遍历算法（有别于软件底层算法）

（5）同步建模功能

（6）图素奇异算法的强化版

（7）包裹体，毛坯体的智能计算

（8）CAM一些特定策略开发，比如四轴动态刀路策略

3.沉下心来搞工业，这是时代新的职业定义

三维几何建模引擎是三维CAD软件最核心的底层技术，是目前三维CAD领域最关键的“卡脖子”技术，受到了国家的高度重视。

几何约束求解引擎是公认的CAD参数化设计的关键核心技术，是CAD的关键基础组件，技术难度大，可靠性要求极高，目前被国外垄断。

几何约束求解器：广泛应用在草图轮廓表达、零件建模参数表达、装配约束以及碰撞检查等场景中，为快速确定设计意图表达、检查干涉、模拟运动提供了强有力的支持，可帮助最终用户提高生产效率。约束求解引擎也是最基础的核心组件，目前主要的产品有D-Cubed DCM（西门子），CDS(达索），LGS（LEDAS）和DCS（华云三维）以及俄罗斯ASCON：C3D Solver。

目前三维建模内核引擎和约束求解器主要厂家如下：

众所周知，在国外软件里，有款软件 在某些方面，值得学习。这就是CROE(Pro/Engineer简称Pro/E)。

我们工业建模软件里，一般分为机械建模装配设计，和产品模具设计两个大类。这里面就有这今为止，各个软件难以解决的平衡问题。这就是机械精确工程图和曲面造型工程图的几何投影。

例如，草图模块和建模模块的参数联系，建模模块和工程图之间的参数联系，草图模块和工程图之间的参数联系。这种联系是单向的，还是双向的。是闭环的，还是开环的。

之所以有闭环和开环之分，主要有两个方面，一个是数据系统内，一个是数据与数据之间，软件与软件之间。这就关系到数据格式之间的关联识别，以及数据格式版本之间的关联传递。

例如，step格式。Step分国际标准和美国军方标准。每个数据格式，必然有用途划分的各种版本。3D打印所需的快速识别与快以及主体尺寸的边界表达能力。产品曲面和覆盖件曲面的弹性系数和参数精确表达能力。数据间转换的准确性和完整性。生产制造分解保真能力。实体与曲面混合表达能力，以及规则几何公式化的互通能力。

“例如，step格式转为3D PDF，甚至于转为3D照片能力的尺寸标准和尺寸精度表达等等例如，特殊场景的高速补偿后勤保障问题。如发生战争，特殊零件的数据比较能力和平台互换能力等等，从人脸识别倒物品识别的属性计算例如，建模设计，从标记式建模到装配式建模所需要各种本地数据化通识能力。

例如，从图层到群组，从操作性图层到参数式图层的规则转换等等我们所需要关注的点，以及发展的方向多种多样。从软件技术层面，不见得哪个功能取向和社会价值取向就有高低轻重之分。今天淘汰的技术未必不能在其他方面成为扛鼎之用。这个技术未必不能成为新技术的基础部分。

所以，求解器，内核的重要性就变得极为突出。我们不可能到处购买外来技术，当量变多到一定质变的阶段，很多重真性技术，会形成技术内卷，无休无止的BUG，将是软件开发团队的疆梦。

另外还有一个重要的实例，来表达我的另一个观点。

下图锚链产品，肯特卸扣。

这个产品实际要求并不高。但是数量级的质量合格率非常高。在海上钻井平台，所需要的系泊链，有强度和寿命要求，也有一定的节数和重量要求。在这个产品制造过程中，一般采用浇铸和锻造工艺。为了提高抗压上限，现在国际大多采用钢圆锻造工艺。这样就有一个塑形和再加工要求。学过锻造工艺的都知道，钢材在热加工过程中，尺寸膨胀和收缩，都与钢材的重要尺寸有关系。尺寸越大，实际收缩就会越大。这在高精度锻造模具生产中，是个地狱级难度。锻造后，还需保证后期机械加工的批量生产效率。怎么办？

就这一点，就得研究很多年。因为怎么寻找不规则轮廓的实际关系，每个软件都有不同。UG, CREO同一张图纸，建模出来的可能完全不一样，而且这种差异，在高精锻造模具设计与制造领域，就是致命的差异。

目前来说，UG和CREO差别不大了。中望3D的草图将来必须换掉,这是使用西门子DCM求解器已经限制了它的不足。至少可以肯定的一点，中望的界面开发工程师，还是有水平的。换句话说，中望只要下血本开发求解器，实际上，问题并不大。尤其是曲面与草图之间，在行业建模，有很多内在逻辑差异。在这一点上，华天的求解器，还是略微显得薄弱一点。目前华天求解器，应该不比UG差。但是在内核的参数化方面，还是需要完善!

国内工业软件专家：

（1）上海交大教授何援军，强在，数据解析。主要搞几何计算的，研究几何奇异的，数据也搞,是快刀手的存在。

（2）华中科技大学教授陈立平，强在参数化方面，主要成就有约束求解器CBA，MWORKS/Modelica和直接建模技术。

（3）华云三维CEO梅敬成博士，强在功能逻辑，数学逻辑（数学算法）。主要成就：CAD曲线曲面，回弹补偿，OCC内核和达索内核，自主可控三维建模内核DGM以及约束求解器DCS.

（4）精雕SurfCAM曲面模块科学家之北京航空航天大学宁涛副教授

研究领域为几何造型理论与技术，基于平面向量场理论实现了曲面求交算法，提出了用优化方法和微分几何理论解决NURBS曲面曲面拼接问题，提出了保形曲线插值算法、实现了扫成曲面造型技术，提出了面向数控加工的曲面光顺方法。基于以上算法实现了曲线曲面库，已应用于北京精雕集团有限公司和广联达股份公司的应用系统。

何教授，强在，数据解析。陈教授，强在参数化方面。梅博士，强在功能逻辑，数学逻辑。何教授连接理论实践,正好横贯数学软件的三个层面。

CAD软件参数化越来越严重。何教授可以跟陈教授和梅博士形成铁三角。这个具有历史意义，远大于实际战术意义。

我们的优势在于，国内统筹规划优于世界。这样就能发挥国内集中发展的优势。

国内需要有一款能够追赶媲美ASCON(C3D)和PTC(CREO)的求解器,才能为内核的开发创造条件！

如果国内软件公司要开辟新天地，关键核心组件就不要采用外来技术。

4.我们的思维可能会因为懒惰懦弱而失去生命力

据我了解，国内很多团队，已经意识到，数据格式，数据平台的重要性，以及格式标准互换定义的沟通能力非常重要。但是，令人忧虑的情况，非常耐人寻味。比如国内某团队，参与国际标准的数据制定这么多年，自己的软件平台，在实体曲面数据互换时，经常出现破面和特征不识别的情况。还有国内CAM领域，很少出现能够跨各种机床的加工软件。大家心里都清楚，曲面MESH是关系到CAM功能，能不能在各平台通用，同样也关系到CAM加工质量的关键性技术。从轮廊，到实体，到曲面，到万格盘。从2D CAM，3DCAM，再到特征加工，高速加工，万象加工。对于数据格式的规则二进制辨识度和完整度，提出极高的要求。

经过实际调查，国外的，不管欧美的一些建模软件，还是西门子的JT格式，还是老毛子的ASCON（KOMPAS-3D），都已经完成MESH的规则重建和参数化解构工作。这也是最近几年，SOLIDWORKS，CREO，UG/NX同步建模和特征追溯重建功能普及的事实依据。

我很难想象，美国的STEP格式，是不是已经具备目前所有数据格式拥有的规则和逻辑属性。

据我了解，欧洲很多软件大多是从木工行业发展而来。按照最近几年欧洲的环境绿化速度，我是不是可以猜测，如果发生战争，欧洲就地取材，实现后勤木材替换的可能性非常大。因为，欧洲的木器加工业非常发达。（没有天然气，可以烧木材做饭取暖！）

5.软件并不是实体的附属品，与实体制造业是螺丝与螺母的关系。

工业是个技术积累性行业。我们国产软件必须下到基层。从最基础的开始吸纳工业经验，重现工业技术。

企业，机床，软件，产品，上下游客户，技术前瞻，等等，都与软件息息相关。我们国产软件，怎么成为整个工业体系，从上到下，从里到外，人人不可或缺的工具，我想这样的意义，远比软件OEM化来得提人心气。

实际上，国内工业软件，有这几个重要，也必须重点开发，材料类分析软件，铸造类软件，CAD装配工程图工艺类，cam加工制造类软件。唯一的材料类分析软件现在还是空白。（CAM编程：精雕CAM,千机智能CAM。CAD装配工程图工艺类：数码大方，开目软件，华天软件，天瑜软件）

软件的重现能力对于我们工业圈来说，才是最重要的伙伴。有些企业的做法难让人做到喜欢的。如果他们向实际生产制造发展CAM软件，即使采用OEM策略，也没人会有意见。CAM只看中实际生产能力。至于你怎么来的，大家不会在意。

国产CAD没人认同，就像国产汽车。主要原因，就是工程图和CAM，这是认同的门槛。(目前国内完全自己开发工程图这块没用使用ODA/ITC技术的，就我调查来说是数码大方和华天软件）

十万青年十万兵，国内理工科毕业生不少以3500万吧。如果无视国内技术人员的偏执狂性格，就会永远找不到出路。

从国内文章和调研报告就可以看出来，崇尚欧美（一个写国产软件的调研报告，欧美软件的历史以及图标能占全文的6成以上），看不起老毛子（俄罗斯），这不是舆论影响导向，导致很多国人误判吗。实情是老毛子工业软件研发及应用并不差，主要还是老毛子没钱，欧美市场很重要，但是跟老毛子合作才能长久。

国内搞工业软件，动不动失落的三十年，言必资本不投入。言必称资本，是盲目的。中国可以走集中注意力，进行基础性开发，再分散开来，进行行业跟踪的方式进行软件后期开发。

目前国产工业软件，需要产学研融合，目前工信部和教育部在一起推这个事儿，各个知名学校都有信创任务，统信、华为等企业与学校合作，一起搞信创，说白了就是企业作为产品经理给企业下研发任务。高校找不到客户需求点，也没人严格要求它们、评测它们的产品，产品太粗糙，得牛逼企业给学校提需求，布置任务，最后再评测它们的产品才行，评测过程中会让用户参与。

中国可以从大学，龙头企业，软件公司进行同步开发。大学对工具书进行软件化。龙头企业对软件最高抗力进行衍生开发。软件公司再基于市场进行综合性开发。

目前国内企业中望软件，数码大方，华天软件，华天九天等也在制定相关行业标准/数据格式，交流经验，交流信息。不仅有这种经验，还有方法论。关于提出的标准化话题非常重要。如何找到正确的算法，对其进行验证，并在某种意义上将其分发给每个人。（实情：目前就差数据格式和内核深度客制化）

工业软件的校园计划，一定要吸取历史教训。MATLAB对一些高校禁用在国内产生了很大影响。早期 AutoCAD的免费使 用，计划摧毁了几乎同时起步、正在成长中的我国CAD软件的发展，这个教训深刻而惨痛。后车不忘前车之师，新技术的推广均从教育领域开始，要在图学教材中大力宣传国产CAD软件，增加CAD软件开发基础教学。目前同元软件MWORKS对标MATLAB，CrownCAD对标Solidworks/CATIA,中望3D对标UG。。。

国内工业软件最大的毛病就是学生用也要收费。国产软件真正想要崛起，必须个人，培训机构和学校必须免费 使用自学，但培训可以另外收费，企业使用收费的模式。养成这些人的使用习惯，然后到社会找工作，倒逼企业购买国产软件。就像国外软件对盗版放任不管，让你们形成使用习惯，导致企业也只能采购国外软件，当然企业也有盗版现象，但是被抓的话还是要付出很大代价，就这样国外软件公司赚的盆满钵满的。

国产工业软件(CAD/CAM/CAE),这个东西吧，不收费吧，软件公司受不了。收费太低吧,又不甘心。收费高吧,没人愿意用。国外软件盗版盛行，对国内软件推广是个不小的打击。

个人免费是个好办法，这也是国外软件之所以闭眼让盗版横行的原因。盗版的破解软件，很有可能就是软件公司放出来的。一个全球性的公司开发出来的软件，不可能会让一个不知名的小公司或个人给破解了。毕竟不赚钱还犯罪!

国产工业软件（CAD/CAM/CAE）必须和产业一起成长起来的，有大把的机会试错。中国在技术上要想从根本上崛起，也必须要走同样的路，不吃苦搞底层技术研发是不行的。有坚守的，不过有的成了先烈，有的熬过来了，有的还在熬呢！技术可以引进，但技术能力引进不了，必须下苦功夫琢磨底层技术，自己亲自研究。说白了，人家就是掌握了最底层的技术，能够触类旁通。