首页 生活消费 自主创新助力国产工业软件自立自强――云庐科技非线性多物理场耦合仿真云平台“云F”通过技术成果鉴定

自主创新助力国产工业软件自立自强――云庐科技非线性多物理场耦合仿真云平台“云F”通过技术成果鉴定

  2022年11月2日,北京云庐科技有限公司(以下简称云庐科技)。


  当“关键技术指标达到国际先进水”的鉴定结果传出会场的一刹那,会场外翘首以盼的人群中瞬时爆发出热烈的掌声与欢呼声。


  在中国电子学会组织召开的科技成果鉴定会上,以中国工程院院士倪光南领衔的鉴定委员会一致认为,云庐科技自主研发的非线多物理场耦合仿真云――“云F”“代码自主率100%,研发周期长、研制难度大,具有显著创新,关键技术指标达到国际先进水,为解决我国工业CAE软件‘卡脖子’问题作出了贡献”。


  至此,十年磨一“件”的云庐科技首战告捷。


敢啃“硬骨头”


  计算机辅助工程软件(CAE)是对多种类型的工程和产品进行物理、力学能的分析、模拟、预测、评价和优化,以实现产品技术创新的软件。因其广泛应用于土木、机械、航空航天、电子等多个行业和领域,因此有着“工业之魂”、工业软件“皇冠”的美誉。


  长久以来,工业软件市场被欧美巨头垄断,德国西门子、美国ANSYS及法国达索等的产品占据了工业CAE软件行业绝大部分市场份额。欧美行业巨头的显著技术优势加之市场垄断,使得本就架构不够完善、研发力度不大、成果转化不高的国产CAE软件行业雪上加霜,只能在夹缝中苦苦求索。


  当前,我国已基本实现工业化,进入到新型工业化的重要发展阶段。工业软件作为工业化和信息化融合的粘合剂,已成为加快推进“两化”融合及步入新型工业化道路的切入点、突破口和重要抓手。可以说,国产工业软件自主化已经到了刻不容缓的关键发展期。


  年来,国家高度重视工业软件行业发展。2021年5月,在两院院士大会上,发展工业软件等关键核心技术被摆在了突出位置。在打造以国内大循环为主体的“双循环”新发展格局大背景下,软件强国战略为我国工业软件行业带来了新的发展机遇。


  一面是外商的技术封锁与市场垄断,一面是国家发展的战略需要与政策“东风”,抓住机遇、乘势而上向来是先锋者的特质,即便深知面对的是一块难啃的“硬骨头”。


  作为一家立足于工业软件行业的国家级高新技术企业,云庐科技自成立以来,始终专注于工业CAE软件技术的自主创新与应用。在新的历史机遇下,云庐科技基于十余年的CAE仿真技术积累成果,以强烈的创新责任和创新自信,毅然做出一个重大决定:自主研发“非线多物理场耦合仿真云”。


  问及初衷,云庐科技创始人兼董事长王长欣坚定而自信:“作为‘国之重器’的关键核心技术,只能立足自主创新、自立自强!”


突破“卡脖子难题


  难得的机遇和乐观的心态远远不够。云庐科技一直都很清楚,工业CAE软件创新,一定要有过硬的实力。


  为了保证项目的顺利开展,提高研发效率,保障项目质量,把控项目风险,在立项之初,云庐科技便未雨绸缪,根据项目中的不同责任和义务,分别成立领导小组、技术小组、研发小组及监督小组。各小组分工明确、相互协调,调动所有资源共同为项目研发保驾护航。


  依托多年来在工业CAE软件行业的探索与积累,云庐科技项目团队在充分考量仿真技术的发展趋势后,最终决定将产品研发思路对准“非线多物理场耦合仿真云”。在之后的多年时间里,项目团队一仗接着一仗打,逐一突破算法和程序实现方法等多个瓶颈,誓要底层内核上敲下的每一行代码都具有完全自主的知识产权。


  功夫不负有心人。2021年9月3日,在中国国际服务贸易交易会第一个成果发布日当天,由云庐科技完全自主研发的非线多物理场耦合仿真云――“云F”正式亮相并迅速引发市场关注。


  迎难而上的云庐人克服研发周期长、研制难度大的重重困难,十年磨一“件”,打造出的“云F”仿真云不仅将多物理场耦合仿真能力提升到一个全新高度,更实现了真正意义上的“自立自强”――产品拥有完全自主产权,代码自主率达到100%!


  在产品先进和创新方面,“云F”提出采用有限元耦合有限体积方法求解流体力学方程,实现了较传统软件更高的计算效率;提出非线索单元将支座反力直接引入单元进行计算,实现了非线索单元计算与现有有限元整体框架的统一;提出运动波似和扩散波似方法,突破了有限体积法求解浅水波方程在干枯单元和极浅单元处理上不稳定的桎梏。


  在计算精度和计算速度方面,“云F”同样表现不俗:在基于可靠度的优化设计能力的加持下,“云F”的综合计算能力得到加倍凸显。系统内核支持并行计算,目前已通过亿级自由度万核并行测试,并行效率高于75%,在大规模、超大规模仿真分析方面具有领先优势;经清华大学机械工程系专家测评,内核的计算精度与知名大型通用CAE软件相当。


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(清华大学机械工程系专家软件测评结果)


  2022年11月2日,云庐人迎来了一场至关重要的期中考试。在“云F”仿真云公开亮相后的400多天里,产品研发团队仿进入了一场无穷无尽的循环:测试、改进、应用,再测试、再改进、再应用……为的就是让“云F”以绝佳的状态迎接这场名为成果鉴定的检阅。


  说不紧张是假的,但忐忑之余更多是期待:期待一个为“云F”正名的机会,期待一个来自于中国科学院、清华大学、哈尔滨工业大学等科研院所的业内最顶级专家团的肯定。而这份期待,正是源自于云庐人对于自家产品的绝对自信。


  “代码自主率100%,关键技术指标达到国际先进水,为解决我国工业CAE软件‘卡脖子’问题作出了贡献……同意项目通过科技成果鉴定!”


  捷报传来,研发团队长舒一口气,做真正意义上的、国产自主的、有清晰商业模式的CAE产品是创立云庐科技的初心。如今,初心不改,终于守得云开见月明。


硬实力打天下


  如果没办法让更多用户把国产CAE软件用起来,那么国产CAE软件只能永远被隔离在主流市场之外。


  深谙这一点的云庐科技在设计之初便曲突徙薪,赋予“云F”仿真云深度定制功能,即可根据用户需要打造定制化的软件体系,帮助企业真正解决痛点难点问题。


  不出所料,“云F”的“私人订制”模式表现出巨大的潜力:清华大学土木工程系教授程晓辉提出的清华岩土热力学本构(TTS本构)通过引入颗粒熵增,采用热―渗流―应力三场耦合描述岩土力学本构,统一了现今世界上所有的岩土本构,获得世界岩土力学界的高度认可;北京大学数学科学学院教授胡俊提出的Hu-zhang混合单元,设计了一个线弹力学问题混合有限元方法的新框架,构造了以多项式为形函数、应力严格对称、有最优收敛的稳定混合有限元,一举解决了线弹力学问题混合有限元构造这个长期悬而未决的难题……在创建颠覆、创新的开发生态的道路上,云庐科技的探索永无止境。


  而只有掌握行业最佳实践,为产品注入工业制造的智慧,才能在市场上占有一席之地。


  云庐科技的商业模式得到了市场的青睐。我们有理由相信,随着行业应用的不断拓展和深入,以及相关服务和技术的持续更新和完善,“云F”还将广泛应用于汽车、航空航天、国防军工、电子装备等先进制造业领域。


  与此同时,云庐科技立足国际视野,持续关注国内外CAE相关技术的理念和应用,在结合对国内工业软件产业生态发展的理解后,云庐人意识到工业CAE软件的推行,仅靠卖软件是不够的,必须打造国产化高端工业软件的新生态。


  这也成为云庐科技未来发展的愿景之一。未来,“云F”将逐步深入智能制造(建设)示范工程或重大科技项目建设等方向,以跨行业、多元场景融合的模式打造标杆案例,同期开展与工业制造头部企业的合作,联合研发可应用于智能制造的高端工业软件,有步骤、成体系地部署科技创新、工程创新、产业创新,为搭建国产化高端工业软件的新生态发挥应尽作用。


  在工业CAE软件领域,以大吃小、强者恒强是不变而残酷的定律。国产工业CAE软件要想发展壮大,道阻且长。


  作为“工业制造的大脑和神经”的工业软件,仅靠企业自主创新与业内共筑生态环境是远远不够的,还需国家层面进一步给予关注,通过大力支持关键技术攻关、强化知识产权保护、为企业减税、加大国产替代等一系列政策措施补齐短板,从而促进国产工业软件迎来真正转型。


  前路漫漫,挑战重重。但以云庐人为代表的中国软件研发人员从不畏惧困难,他们以“咬定青山不放松”意志与决心,坚定信心、迎难而上,一代代担当、一代代接力、一代代作为,保持优势、缩短差距,努力实现国产工业CAE软件从“跟跑”向“领跑”的跃升。


  “云庐科技将继续发挥企业创新主体作用,在自主研发创新的道路上不断求索与突破,与上游科研机构和高校、下游制造商与用户、互补厂商等生态体系中的不同主体,共建产业生态系统,为我国工业软件领域的创新发展补短板、锻长板,夯实产业发展基础,为国产化CAE软件的成长贡献绵薄之力!”这是云庐人的承诺更是国产工业软件从业者的希冀。

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