近期，在国产大型工业软件生态建设大会上，来自中国航天科技集团、中国航空工业集团、中国船舶集团、中国兵器装备集团、中国航空发动机集团等军工单位的20余家研究院所，均在会上指出了国外工业软件的应用问题，并发布了对国产工业软件的相关需求。
下文，我们从将几个典型的问题和需求中总结：军工单位对国外软件的共性问题和担忧、军工单位对国产工业软件的共性需求，以及国产软件发展的现状和挑战。
共性问题：
军工单位对国外研发设计软件使用担忧
中国航空工业集团某研究所相关负责人指出了研发设计工业软件的四个现状：
1.重大装备的研制中广泛应用结构分析软件，其中90%以上仍依赖进口；
2.国内结构分析软件整体对外依存度高，受制于人的状况严重；
3.国外软件的后门问题严重影响我国的国家安全；
4.国外软件的核心敏感模块和数据库对我国实施禁用风险。
中国船舶集团某研究所相关负责人也指出了同类的问题：
1.目前使用的设计工具、专业分析软件等大多数为国外产品；
2.部分专业软件大部分功能相近，重复建设问题严重；
3.软件升级费用高、升级难度大等现状问题突出；
4.有些真正有用的功能模块面临着禁用风险；
5.部分软件存在“后门”，数据安全面临危险、泄密风险大；
6.各软件数据格式不统一，数据共享和交互难度大，集成应用难。
针对以上两个单位指出的现状，某军工集团的计算所从软件的使用角度提出了一些堵点和痛点：
1.老产品的二维CAD图纸需要很多人工操作才能转换成三维模型；
2.目前不断更新的新技术、新工艺没有相应的设计仿真工具支持；
3.产品的部分性能指标还依赖实物试验验证，没有对应仿真手段；
4.设计与仿真工具依赖于成熟商业软件，不能完全符合产品特点；
5.同一个CAD设计模型需要根据不同仿真生成多种CAE简化模型；
6.结构、电路、电气等多专业相互之间的协同设计仿真程度不高；
7.设计与仿真的手动操作比较多，耗时占据了大是个人工作时间。
现场某专家称，根据各专业仿真分析需求，他们配置了涵盖结构力学、流体动力学、热工水力、声学、核动力装置、复合材料、发配电、电磁兼容、电子热学等主要专业领域的70余种CAE仿真分析软件(国外商用软件为主)，实现多专业高精度定量分析。
除了以上三个研究院所外，其他单位也提出了相关的使用现状。从中不难发现，军工单位普遍担忧的问题有三：
第一，国产软件可替代性问题，尤其是应用于不断更新的新技术和新工艺方面的需求；
第二，工业软件的数据一致性和安全性的问题，不断成为智能化、自动化变革的掣肘；
第三，国外软件的费用较高、关键功能模块面临着禁用风险，但是国产软件重复建设严重，选择合适的软件比较困难。
共性需求：军工单位对国产研发设计软件的需求急迫
针对以上问题，他们也都提出了相关需求。比如某研究所指出产品研制的紧迫需求：贯穿了“预发展-设计-制造-试验-服役”全环节的数据协同和关键功能。由于通用分析需求和专用分析需求共有40余项，本文仅以结构设计分析的维度为例说明：
1.预发展阶段的结构方案选优、结构布局设计等需求；
2.设计阶段的公差分析、非线性分析等需求；
3.制造阶段的装配变形分析、超差件处理等需求；
4.试验阶段的试验件变形分析、仿真一致性等需求；
5.服役阶段的服役状态评估等需求。
同样，中国兵器集团某研究院所也提出了各环节之间的优化和数据连贯性问题，他表示在装备设计研发过程中，各种指标之间严重耦合、多目标冲突，给设计-工艺-制造一体化协同带来了极大困难。故此，他们亟需设计-制造-试验多目标优化技术来改善。
除此之外，他还提出数字孪生体的建模与管理技术，如高保真度的数据收集、存储及处理技术的实验方式，不同数据孪生数据中有效信息的提取和综合及安全管理等。
某院所对国产软件在工业设计平台、模型驱动的工艺准备/设计，以及复合材料设计与分析软件等领域提出急迫需求。
当然，不同专业场景和行业领域的需求也不尽相同。在船舶领域则对专业模块的三维设计软件的需求较为迫切，同时还对结构、流体、声学、电磁兼容等专业CAE分析软件，多领域、多学科的全船虚拟验证平台，以及全数字模型驱动的跨系统联调试验平台的需求。
共性挑战：
国产工业软件迎来最佳时机但也面临挑战
针对以上提出的担忧和需求，中国航空工业集团某研究所相关负责人又谈到了国产工业软件的发展环境：
在市场需求方面，装备研制已经从逆向分析到正向研发转变，对工业软件的需求成倍增加，尤其是国内企业的特定需求，亟需国产软件打造差异化竞争产品，形成有力支撑，并有机地融入装备研发流程。
在政策支持方面，政府对国产软件的发展持支持态度，为国产强度分析软件提供了政策保障和发展机遇，而且各大部委持续投入，多渠道支持自主工业软件。
在技术进步方面，软件研发团队拥有解决装备研制问题的自主代码，掌握软件架构、程序源码、软件产品。另外，国内在软件开发和计算机技术方面取得了长足的进步，为国产软件的应用提供了强有力的支撑。
其中，工信部专家也对国产工业软件现有产品及体系化发展提出了三个困难：一是几何建模、约束求解等核心技术“卡脖子”问题突出；二是工业化进程滞后，工业知识技艺积累薄弱，工业技术软件化能力仍不足；三是工业软件产品生态化部署不足，自身缺乏统一软件标准，企业的产业链上下游采购不同主流厂商软件，数据格式、接口标准难以协同，缺少工业数据共享标准规范。她还指出，研发设计类国产软件历经近5年的发展，已达到10%的市场份额，主要是个别细分领域的拉动效应明显，如CAT公差分析软件赛道的诚智鹏科技，在新增市场占有率已达33%，并且增长势头良好。
紧接着，他针对结构分析CAE软件提出了三大挑战，侧面反映了国产工业软件发展的共性难题：
挑战一：从工具到平台跨越难，一是体现在功能开放扩充难、软件持续发展难等环境多样化；二是体现在仿真数据类型多、计算数据规模大等仿真数据巨量化；三是场景交互扩展难、流程规范融入弱等用户交互广泛化。
挑战二：从单一到体系跨越难，一是体现在全机尺寸规模大、构型复杂细节多等；二是体现在生源机理差异大、传播分析效率低等；三是体现在强度评估精细化、设计要求精准化等。
挑战三：从数据到知识跨越难，一是体现在材料数据库少、关键性能缺失等数据完备性；二是体现在建模标准化匮乏、模型标定校验差的分析标准性；三是体现在准则适应性不明、经验化问题突出等理论先进性。
作者：坤少；来源： 坤少说微信号
回顶部