GAMES Webinar 222期CAD工业软件——梅敬成博士访谈:三维CAD的发展历程、未来趋势及共性关键技术

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以CAD/CAE/CAM为代表的计算机辅助技术 (CAx) 及其软件研发在现代工业中发挥着极为巨大的作用。3月24日至4月12日,GAMES 执委会CAD/CAE/CAM专题组邀请了八位相关领域的知名专家学者,与大家分享工业软件、CAD几何引擎、设计建模、网格生成、数值仿真、结构优化、智能制造等方向的关键瓶颈问题与研究进展。

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。中望软件副总经理兼研发总工程师李会江总工介绍了中望的发展历程,并深入讨论了工业软件中的关键问题及面临的挑战,最后深度思索了工业软件与AI, AR, VR, MR的结合及实现未来仿真驱动的工业设计元宇宙的可能性。

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。
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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。

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