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云道智造:探索用工业互联网模式解决工业软件“卡脖子”难题

作者:       来源:       发布日期:2021-07-20      

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       发展工业软件,路如何走?工业互联网的发展给突破工业软件“卡脖子”现状提供了一个新的思路和模式。

  中国工业报走访发现,作为国内垂直于CAE领域的工业软件企业,云道智造以自主仿真内核为本,以工业互联网平台为基(工业仿真PaaS平台),以大众化、零门槛仿真APP为载体,推进CAE关键技术创新及商业模式创新,实践普惠仿真的理念。

  7月9日,由工业和信息化部信息技术发展司指导,中国工业互联网研究院联合工业互联网平台创新合作中心发起的“领潮而行·中央媒体零距离探访工业互联网平台企业行活动”到访北京云道智造科技有限公司。

  北京云道智造科技有限公司创始人屈凯峰说:“互联网与工业的融合,一方面是万物互联的工业物联网,另一方面则是以互联网的模式重构工业软件。互联网与仿真的融合,将真正对仿真软件产生巨大的冲击。”云道智造正是采用工业互联网的模式重构仿真软件,解决仿真软件“卡脖子”难题,推动实现仿真技术的普惠应用。


  布局自主CAE,剑指国产替代

  中国工业技术软件化产业联盟于6月发布的《中国工业软件产业白皮书(2020)》指出,我国工业软件存在缺乏体系化竞争力、核心技术缺失导致产品竞争力不足、人才短缺师资严重流失、以及工业软件和工业深度融合不足等问题。其中,研发设计类工业软件国产化率不足5%。

  以CAE为例,近些年,通用CAE产品市场有所突破,但关键技术自主可控程度较低,产品化、集成化、规模化严重不足。专用CAE软件、系统级设计仿真软件在仿真内核方面自主程度较高,但覆盖度、成熟度、易用性仍有待时日。

  一方面,制造强国、质量强国战略推动着大量制造企业转型升级,激发了企业对工业软件的内生需求;另一方面,严峻的国际环境使工业软件国产替代日渐高涨,然而供给侧不足的现状,形成客观掣肘。

  2012年,屈凯峰提出“仿真平台+仿真APP”的工业软件发展模式,是第三代仿真软件系统的典型代表。2014年3月,云道智造在清华科技园成立,致力于实现仿真软件自主化和仿真技术大众化。

  CAE的关键技术之一是求解器,可以通俗理解为一个复杂的算法模型,一个通用的求解器,内置了通用的物理规律及数学算法。而针对不同物理场的计算,需要开发不同的求解器,以便得到最佳的求解结果。

  基于自主统一的求解器架构,云道智造开发了固体力学、流体力学、电动力学和热力学四大物理场通用求解器,目前已实现主流商业仿真软件的大部分常用功能,为仿真软件的自主化打下基础。2017年,公司推出基于自主仿真内核的仿真PaaS平台Simdroid V1.0,如今已更新迭代至4.0版本。Simdroid提供图形交互式的仿真建模环境和完全无代码化的仿真APP开发环境,从而实现建模仿真和仿真APP便捷开发。

  基于Simdroid开发的海量各行各业仿真APP将集中在仿真APP商店Simapps(www.simapps.com)中呈现。对于广大用户来说,不用理解仿真PaaS平台和仿真APP的开发过程,不需要安装任何仿真软件,只需登陆仿真APP商店,就可以找到所需的仿真APP,在云上完成计算,或将仿真APP编译下载到本地长期重复使用。



       云道智造以工业互联网的模式打造仿真软件,突破了大型软件本地化部署的传统。这带来了一系列的变化,其中之一,就是仿真技术的普惠应用成为可能。


  工业互联网:工业软件新赛道

  2012年,工业互联网(工业物联网,IIoT)概念初起,互联网等新技术应用及平台经济影响日甚,制造业+互联网的理念日渐成熟。经过多年发酵,在政府引导、市场主导、应用推动下,工业互联网走向体系化。

  平台是工业互联网的核心,是面向制造业数字化、网络化、智能化需求,构建基于云平台的海量数据采集、汇聚、分析服务体系,支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置。这其中,就包括工业软件的平台化配置。

  传统上,CAE的部署和应用成本高昂,一是资金二是人才。一方面,随着软件技术的发展及应用推动,仿真分析一体化逐渐主导主流市场,通用型设计仿真软件日渐“大众化”;另一方面,2012年以来,传统设计研发类工业软件代表企业如达索系统、西门子、PTC、Autodesk等,先后启动和落实不同的云化战略,路径略有不同但方向相近。

  在这种情况下,尤其是在国产化率极低的不利局面下,新兴的国产CAE软件要想占有一席之地,业务模式创新是必由之路。仿真技术+互联网,不仅能降低应用成本,还将使“大师”走下“神坛”,普通的工程师也能做仿真分析。尤其是低代码平台的应用,提升了平台的供给能力。

  工业软件国产化最大的难题是用户的切换成本。工业互联网+仿真软件,天然解决了这一问题。与此同时,由于仿真模型是数学模型,容易做成互联网化,有助于形成海量的APP。

  在产品路线上,传统仿真软件经历了从面向学科、面向行业到面向产品的演进,如今,结合互联网,其基本形态将向“通用仿真平台+专用工具(仿真APP)”发展。这就是说,工业互联网提供了新的工业软件的供给形式。

  这确实是一条新路。虽然走的人(企业)已经很多,但起点基本相同。同时,互联网客观上还创造了新的供求关系,将催生巨大的增量市场。例如大量中小企业对工业软件的“散、专、快、廉”的需求汇集。

  这给未来市场格局的变化增加了变数。而正是因为国产化率不足,工业软件还是价值洼地。“互联网技术与工业的融合,给中国工业软件的发展提供了开辟新赛道的机会。”屈凯峰说。


  打造自主仿真软件新生态

  屈凯峰强调,云道智造着力打造“工业苹果/安卓”系统,以一个统一的开放不开源的仿真引擎作为底层平台(仿真“操作系统”),支持面向各种工业仿真应用场景的仿真APP开发和运行。

  这个体系的软件架构,采用“操作系统+应用软件”的分层解耦模式,使主要依赖基础理论的“数学层”、依赖软件开发的“软件层”和依赖工业应用场景知识的“物理层”解耦分离,在技术上支持各个层面的分层协同开发。

  在商业模式上,放弃了单纯的卖软件模式,通过多层次商业协作机制和平台,使数学层的求解器、物理层的专业场景化应用(APP)都能够实现大规模社会化交易和复用,用“众创、众包、共享”的生态化模式发展互联网时代的工业软件。

  最后,众多仿真APP在仿真APP商店中集中呈现,用户直接在仿真APP商店中搜索、购买、使用所需的仿真APP。如果没有找到合适的APP,可以联系类似APP的开发者进行定制开发。

  发展过程中,云道智造拒绝了一些诱惑,例如不做代理业务。当然,作为新的商业模式,必然存在冷启动的问题,产品的发展、APP的积累都需要时间。

  LNG(液化天然气)全容储罐是石油化工企业的一个个性化定制的基础设施,该产品尺度大,结构复杂,需要对该复杂系统进行数值建模,完成复杂工况的计算和组合分析。中海油与云道智造合作开发的全容储罐分析设计系统,实现了全参数化建模、基于规范的载荷工况定义与工况计算、非线性校核计算以及优化设计,是业内首款全容储罐快速建模、仿真、校核一体化系统。

  在电子信息行业,通用CFD软件在建模、前处理和求解设置上都过于复杂,难以实现快速的建模和分析,不能满足行业发展需求。云道智造独立开发的电子设备热可靠性分析专用软件Simetherm,解决了电子设备在各类复杂环境下的可靠性分析难题。该软件可成熟应用在通讯制造业、电子元件制造业、军工以及航空航天等工业中,帮助企业进行热设计方案对比验证,识别潜在设计风险,缩小试验范围,从而降低产品设计周期。

  《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》指出,要利用工业互联网平台,突破研发、生产、管理等基础工业软件,加速已有工业软件云化迁移,增强工业软件供给能力,提升供给质量。加强工业互联网与传统技术的融合与带动提升。

  6月7日,工信部信息技术发展司司长谢少锋在2021中国工业软件大会上表示,将强化对工业软件关键技术软件的重点支持。在提升产业链,坚持补短板方面,推动工业软件、行业应用软件、新型平台软件、重点领域的体系化攻关,提升产品和服务,推动全产业链优化升级,引导产业走向中高端。

  屈凯峰直言,云道智造做的不是科学研究,也不是后期的锦上添花,而是填补“死亡谷”。自己“热爱做一个伟大的产品”。未来,希望带动数百万的开发者,共同打造自主仿真软件新生态。