歐洲工業軟體怎麼樣

㈠ 工業軟體 很難嗎國外領先

工業軟體中幾乎最難啃的三座大山，就是CAD、CAE和EDA，大山中間還穿插了許多小的丘陵，如CAM、拓撲優化、工程資料庫等。工業軟體這三座大山，是人類基礎學科和工程知識的集大成者。
盡管它支撐了整個工業的體系，但它的市場份額卻小的可憐，不拿顯微鏡，是找不到它的存在。然而它自身的構成，分別是令人望而生畏的數學、物理、計算機和工程經驗。沒有一種產值如此微不足道的工業產品，卻需要有如此漫長的生命軌跡。從大學的數學方程式開始出發，經過漫長的物理機理的冶煉、計算機科學與技術的萃取，最後還必須經過工程知識的淬火，才能成為一個成熟可用的工業軟體產品。

四大技術圖譜就像四座護法金剛，形成了深不可測的技術鴻溝。這對於任何一個工業軟體企業，十年發展的沉澱，那還只是開始。這條路，太漫長了。

數學基礎需要扎實

工業軟體首先要有良好的數學基礎。計算機輔助設計軟體CAD這個學科的淵起和發展，主要是數學的一個分支微分幾何突破之後，進化出了一個新學科——計算幾何，孔斯、弗格森、貝塞爾等為CAD，CAE，EDA等軟體所依賴的3D幾何造型提供了強有力的理論基礎，在此基礎上發展起來的NURBS相關曲線曲面理論和演算法是目前大部分商用軟體所使用幾何引擎的關鍵技術。

而模擬分析軟體CAE無論對於數據的前處理和後處理，還是各種求解器，對數學也有很高的要求。

前處理不僅僅是數據導入、模型修復和顯示，很大一塊是網格剖分的能力，這部分的技術門檻不低。算是CAE領域後起之秀Altair作為有幾十產品的上市公司，至今前處理軟體HyperMesh還是最重要的旗艦產品，貢獻了公司最多的收入，也是在CAE領域站穩腳的基石。後處理在大規模的數據處理和直觀、動態、炫酷可視化展示方面也有很多需要研發的內容，尤其是在B/S架構下，如何通過Web頁面快速高質量載入巨大的CAE計算結果，會是一個巨大的挑戰。

工業強度的網格生成演算法不僅有很深的理論問題，也有很大的程序開發工作量。德國的斯杭博士在德國開發Tetgen，從2000年左右開始一直只做這樣的一件事情，堅持了20年，才有了和商業四面體引擎ghs3d競爭的能力。同樣法國Distene公司開發的MeshGems系列網格剖分系統被廣泛用於商業CAE軟體，最早來源於INRIA（法國國家信息與自動化研究所），十幾個研發人員也專注開發了近20年。

工業軟體這條路上，盡是寂寞的黑夜中的探索。

在NASA公布的CFD VISION2030戰略咨詢報告中，網格生成是單列的五項關鍵領域之一，並被認為是達成2030願景的主要瓶頸。就在這樣一個高難度的領域，國內很多軟體都是裸奔，依靠Gmsh之類開源演算法無法滿足客戶定製改進的要求，很難做到工業應用主流中去。

優化也是普遍性的數值方法，包括優化理論、代理模型等，是求解復雜工程問題的基礎，更不用說對各種路徑規劃所涉及的矩陣理論、泛函分析、動態規劃、圖論等等，無不是多約束條件下的多目標自動解空間尋優，背後都是數學王國建構的基礎之基。

各種CAE、EDA軟體中需要多種計算數學理論和演算法，包括線性方程組、非線性方程組求解、偏微分方程求解、特徵值特徵向量求解、大規模稀疏矩陣求解等都需要非常深厚的數學基礎。如果不能熟練運用各種數學工具，對物理場的建模也就無從談起。

物理場面臨著多種挑戰

頭疼的數學之後，接著是頭疼的物理。這是模擬軟體、EDA軟體需要突破的地方。工業技術的源頭，是對材料及其物理特性的開發與利用。因此，對多物理場及相互耦合的描述與建模是各種模擬分析軟體的核心。

而工業軟體由於要解決的是真實的大千世界，所有看得見、看不見的物理場，都在按照各自的機理自由游盪。工業軟體必須要跨越十分寬廣的學科光譜，跨越了錢學森科學技術體系的基礎科學、技術科學、工程科學、工程技術，而且也會包含大量的經驗、訣竅等「前科學」知識。具體而言，任何CAE軟體在市場上存身的根本都是其解決結構、流體、熱、電&磁、光、聲、材料、分子動力學等物理場問題的能力，每種物理場都包含豐富的分支學科。

模擬分析軟體CAE的求解器由物理演算法組成，每個專業領域都有一堆問題求解演算法，不同領域如電磁、結構、流體的求解器處理機制，完全不同，基本沒法通用；另外一方面，跟FEA有限元方法有關，採用的單元類型不同，問題求解演算法也不同。因此，雖然也有第三方的求解器，但無法像三維CAD軟體領域那樣形成通過出售幾何建模引擎和幾何約束求解引擎獲利的商業模式。

以結構為例，為解決結構設計的問題，有可能會涉及到理論力學，分析力學，材料力學，結構力學，彈性力學，塑性力學，振動力學，疲勞力學，斷裂力學等一系列學科。在這個基礎上，主流的CAE軟體都支持結構優化功能。相對於傳統的CAE的僅限於評估設計是否滿足要求，結構優化軟體在創成式設計等先進技術支持下可自動生成更好的結構輕，性能優、裝配件少的更優設計。

由於現實世界的發展要求，產品的智能化提高導致的復雜度提高，往往產品本身涉及多場多域問題。物理場有太多的組合，相互之間又干擾不清。這些復雜的問題，既要深刻理解學科自身的物理特性，並對這些學科物理特性所沉澱的學科方程，如電磁的麥克斯韋方程、流體力學的伯努利方程、納維-斯托克斯方程等等，深刻理解之外，還要對實際工程應用領域的多物理場交織耦合環境能夠快速解耦，讓不同學科不同特質的特徵參數迭代過程中能夠互為方程組求解的輸入輸出，以便對多場多域的工程問題進行優化。

隨著現在需要處理的模型規模越來越大，模型本身也越來越復雜，現有國際上大型商業CAD、CAE、EDA中使用的幾何建模引擎和幾何約束求解商業化組件產品（包括InterOp、CGM、ACIS、CDS、Parasolid、D-Cubed等）廠商達索系統、西門子等也在不斷跟進最新的計算機技術。比如最近也在採用多線程技術不斷改進之前的演算法，用於大幅提升模型導入、模型修復、縫合、實體建模、布爾運算、面片化以及約束求解的效率。

㈡ 軟體在工業的應用有多廣泛可為企業減少多少成本是否好用

正如工業產品智能互聯的發展使得軟體成為產品的核心一樣，工業軟體現在已經成為製造企業的核心之一。在德國、美國和日本等製造大國中，工業軟體被視為現代工業的基礎。

工業軟體的下一個發展方向

在過去30年的製造業信息化過程中，製造企業通過沉澱和積累，構建了一系列的工業軟體(包括各種工具和系統)，覆蓋了R&D、製造、營銷、服務等產品的整個價值鏈，幫助企業實施產品R&D系統等管理體系和流程。

但與此同時，由於缺乏整體頂層規劃，各領域的信息孤島和壁壘逐漸形成，也使得過程驅動系統運行緩慢，其與快速變化的市場需求和企業不確定性的矛盾越來越突出。因此，如何構建一個數據驅動的企業，以面向服務的方式，在正確的時間、正確的地點，將各個系統中的數據發送給正確的人，幫助用戶做出正確的決策，是工業軟體下一步發展的主要方向。也可以簡單理解為，如何通過數字平台將整個價值鏈的數據和所有因素互聯起來，構建基於平台的各種行業應用，根據場景和角色使用，並與行業知識深度融合，從而快速靈活地做出決策，是未來enterprise 工業軟體 construction的重點。所以在我看來，基於平台的架構，基於角色的使用，基於場景的應用，敏捷開發是工業軟體。

製造業是實體經濟的主體，是高質量經濟發展的關鍵。從概念到實現，工業領域的每一個產品都離不開工業軟體。對於一個製造企業來說，CAD軟體可以幫助企業更好地進行輔助設計，而CAE軟體可以幫助企業用數字樣機進行模擬分析，PLM可以幫助企業進行全球協同研發，組裝世界上最好的零部件，ERP系統可以幫助企業管理好人、錢、物，CRM軟體可以管理從機會到付款的全過程，OT系統可以管理所有的生產環節。這些工業軟體尤其是R&D軟體將企業的R&D設計知識和經驗數字化，並通過這些數字化的知識進行創新，使製造企業不再處於「微笑曲線」的底部。

以5G、工業互聯網、人工智慧、AR/VR為代表的新工業軟體技術，可以進一步幫助製造業實現從數量到質量的新階段。IT可以將OT設備與IT系統連接起來，從而更好地促進基於數據的資源的配置和優化，提高企業的運營水平。

㈢ 工業軟體領域的發展前景

1、產業化水平不斷宴鍵提高：工業軟體已經成為現代製造業發展的關鍵因素之一，未來隨著工業互聯網、智能製造等新興技術的廣泛應用，工業軟體將進一步實現全產業鏈、全價值鏈、全生命周期應用。
2、技術創新不斷推進：工業軟體領域的技術創新包括人工智慧、大數據分析、機器學習、物聯網等多個方向，這些技術創新將為工業軟晌缺巧件帶來更多可能性和應用場景。
3、扮團市場規模持續擴大：全球工業軟體市場規模已經達到了數百億美元，未來隨著技術的不斷發展和應用場景的不斷擴展，市場規模有望進一步增長。
4、應用范圍日益廣泛：工業軟體的應用范圍已經從傳統的CAD/CAM/CAE等應用向更多的製造業領域拓展，包括智能製造、數字化工廠、虛擬模擬等多個領域。