国产三维CAD突围，新迪数字巧夺“天工”

寂静回声

2022年12月，新迪数字宣布引进西门子公司三维CAD软件 Solid Edge的全部源代码和知识产权及整套软件测试系统，并提出以“高铁模式”推动中国三维CAD突破的创新发展路径，此次战略举措在业内引起广泛关注。
那么，国产三维CAD究竟应当如何突围？实现三维CAD国产替代是否必须从零开始？“高铁模式”为何是新迪数字？为何是Solid Edge？三维CAD软件的“高铁模式”能否成功？新迪数字此举对推进三维CAD国产化的意义和价值如何？
带着这些问题，e-works总编黄培博士专访了新迪数字董事长、创始人叶修梓博士。
作为核心基础工业软件，三维CAD是我国制造业提升自主创新能力的重要支撑。近年来，随着中国制造业加速向数字化、智能化发展，越来越多的中国制造企业致力于由逆向工程走向正向研发，国产三维CAD迎来了前所未有的良好机遇。然而，长期以来，三维CAD是我国工业软件发展的短板，市场基本由国际厂商主导。那么，国产三维CAD突围出路在哪里？如何真正实现国产三维CAD的进口替代？


面对这个问题，叶修梓博士形象地比喻，三维CAD的国产替代就像给高速公路上奔跑的汽车换轮子。车子已经在高速公路上行驶，也即企业己经在其研发体系中使用国际一流的三维CAD软件；在国产替代过程中，要求业务不能停、质效不能降、成本还不能高。叶修梓博士认为，国产三维CAD发展模式有多种，但要真正实现国产替代，企业需要能用、好用的国产三维CAD。
如果从布尔运算等底层算法研发开始，要研制一款功能可靠、运算稳定的几何建模引擎和能够处理多种复杂约束条件的约束求解引擎，实现参数化设计，开发出能够快速捕捉用户设计意图的用户界面，在实际应用场景中能用、好用，能够处理大装配结构复杂约束条件的三维CAD软件，不仅需要大量的研发投入与技术积累，还需要在千千万万个企业的应用场景中不断试错，提出改进需求，把企业积累的相关知识融合到软件中去，持续迭代和改进，这是一个艰巨而又漫长的过程。
叶修梓博士指出，几何建模引擎是三维CAD软件的基础，是一个底层几何造型算法库，是实现三维模型创建、编辑和管理的关键技术，目前常见的几何建模引擎包括Parasolid、ACIS、CGM等。没有一个稳定强大的几何建模引擎，是不可能开发出一款一流的三维CAD软件的。但是，对几何引擎要有正确的认知，几何引擎绝对不等于三维CAD。
三维CAD是工业知识的沉淀，有众多应用功能模块，这些模块的研发同样具有巨大的技术挑战和代码量。在国际主流三维CAD软件中，底层几何引擎的代码量只占其中的10%-20%。有一种观点是几何引擎难，三维CAD易，几何引擎做好了，三维CAD自然就好了，其实不然。SolidWorks的成功是一个很说明问题的例子，SolidWorks并没有开发自已的几何引擎，而是基于西门子Parasolid这一第三方几何引擎开发。同样，国内外也有不少基于Parasolid引擎的三维CAD软件，但是软件功能、性能和成熟度却远远比不上SolidWorks。“几何引擎做好了，三维CAD自然就好了”这种认知，对于上世纪八十年代的三维CAD来说是正确的，因为那时的底层几何造型算法确实构成了三维CAD的大部分。但随着CAD技术的发展，三维CAD实现了一步一步的技术分工，底层算法逐步组件化，几何引擎虽然重要，现在却只是三维CAD软件的一小部分。事实上，国际主流三维CAD软件近三十年的功能迭代与改进都聚焦在提升用户体验、捕捉设计意图、融合行业知识、改进应用功能上，而非改造几何引擎。
叶修梓博士认为，要真正实现三维CAD软件的进口替代，就得让用户愿意用、喜欢用。如果一切都从零开始研发，需要大量精通数学、软件和具有深厚工程背景的多学科人才队伍，经历漫长的研发迭代周期，在当前来说，这既不现实，开发出来的初级产品也让用户难以接纳。因此，实现三维CAD国产替代不能从内核引擎开始：首先需要有一个成熟好用、可对标替代现有国际主流产品的国产三维CAD软件，先去占领市场，赢得用户。有了用户和市场，才能为国产内核引擎的研发迭代成熟创造有利的条件。因此，“高铁模式”是实现三维CAD国产替代现实可行的发展路径。
2003年，叶修梓博士创建了杭州新迪数字工程系统有限公司。2004年，新迪数字成为SolidWorks中国研发中心，与SolidWorks美国、印度的研发中心同步开展全球产品研发，并承担着大中国区技术支持等业务；2006年，新迪数字成立 SpaceClaim（后被Ansys并购）中国研发中心；2010年，新迪数字组建了MSC中国研发中心，负责研发新一代CAE仿真软件平台Apex。
新迪数字的这些经历在国内同行中是独一无二的，在深度参与这些国际一流三维CAD/CAE软件的研发过程中，新迪数字直接基于这些软件的底层源代码进行架构设计、功能开发、算法研发和测试验证等一系列工作。“这不仅让新迪数字从底层的算法到功能模块再到软件架构，都积累了世界级的技术，也培养出了一支优秀的团队。”叶修梓博士强调。
经过十多年的技术积累，从2015年左右开始，新迪数字走上了自主工业软件的研发与探索之路，围绕着三维CAD应用先后推出3DSource零件库、3D轻量化引擎、图纸通等多款SaaS工业云软件。
2022年，新迪数字通过融资，购买了西门子 Solid Edge全部源代码和知识产权及整套软件测试系统，开启了中国三维CAD发展的高铁模式。

（究竟是购买还是oem，那些solidedge套壳甚至都不提solidedge，上来就是我开发的，我自研的，比如青翼CAE，明明就是西门子femap oem。
国产cad厂商比较有实力的，三维这块都是购买外国不要的，比如caxa购买了美国ironcad，中望购买美国vx，华天购买日本UEL）

“高铁模式”可以归纳为通过引进国际一流技术，消化吸收，最终实现自主创新。中国高铁十多年的成果与突破，证明了这种自主创新模式是真正可行的。
经过不懈的探索与尝试，新迪数字最终决定借鉴“高铁模式”，通过引入国际主流三维CAD系统的源代码，充分利用其技术成熟、功能强大、覆盖面广的优势，以此为起点，突破国产三维CAD软件卡脖子困境，让三维CAD的国产替代成为现实。
早在2018年，新迪数字就已经开始尝试与西门子接触。从2020年开始正式洽谈，历经两年多时间，通过与西门子数字化工业软件总部多轮沟通与协商谈判，2022年8月新迪数字最终成功与西门子达成了源代码收购交易。而这次交易成功的关键，在于西门子对新迪数字长期积累的三维CAD技术能力和产品化能力的高度认可。
“解决断供风险，是新迪数字和西门子交易的重要出发点。”叶修梓博士指出，“与Solid Edge OEM 不同，新迪数字收购的是Solid Edge软件的全部源代码和知识产权及整套软件测试系统，新迪数字有权基于源代码进行开发、修改、编译、发行等各种工作，保证了新迪数字对于Solid Edge源代码100%可控；同时，这次交易对Solid Edge底层Parasolid、DCM等内核引擎的安排，解决了断供风险。将“高铁模式”借鉴到CAD产业，本身就是一种创新，而中国企业能取得西方发达国家先进工业软件的完整源代码和知识产权，在中国也是一个创举。
引进一流技术只是起点，消化吸收和再自主创新的能力才是成功的关键。凭借过去20年在三维CAD领域的持续深耕和长期技术积累，新迪数字已具备了完全消化吸收Solid Edge源代码并实现融会贯通的能力，也使得其能够迅速推出自主可控，并具有国际先进水平的国产三维CAD软件。在完成源代码收购后，新迪数字利用自身的技术积累，对引进的源代码进行消化吸收、重构，发挥专业优势进行“自主创新”，进行产品层面和技术层面的融合，并且对软件架构进行针对性改造和云化，最终于2023年4月21日推出了全新的国产中高端三维CAD产品——新迪天工CAD和新迪天工云CAD
天工，取义于“天工开物”和“人间巧艺夺天工”。新迪数字将全新品牌命名为“天工”，不仅是中华民族历史精神的传承，更饱含着新迪数字希望“天工”软件能够覆盖各种产品研发设计场景，并能够在各个制造行业广泛应用的美好期望。
新迪天工CAD融合了Solid Edge软件技术和新迪数字在CAD软件技术领域的二十年研发积累，拥有成熟稳定的大型软件系统架构，功能丰富强大，支持各种格式数据的读入和编辑，提供全面丰富的API开发接口和强大的二次开发能力等，为企业三维CAD软件正版化和国产替代提供了良好选择。
新迪天工云CAD则是新一代云架构的3D设计协同平台，具有天工CAD软件的所有三维CAD设计建模功能，同时还有更多基于云的设计协同服务。包括“端+云”融合架构，功能模块APP化，云端数据存储，安全受控的数据使用，一站式工作台，产品数据随时随地访问，设计过程实时协同，方便的IT运维管理，满足各种部署要求等亮点功能。
自2022年7月以来，在过去一年时间里新迪数字先后完成了三轮股权融资，累计融资金额超过10亿元，同时，新迪数字全国总部已落地上海闵行，并正式更名为“上海新迪数字技术有限公司”。
叶修梓博士介绍，新迪天工CAD拥有超过1500大类的API接口，超过4000个API函数，支持行业伙伴深度开发专用工具，并可以集成各种主流的企业数字化系统。当前，新迪天工CAD除了与西门子Teamcenter具备天然的集成优势之外，也正在联合PDM、PLM、CAPP、CAE、CAM等研发设计全过程解决方案的合作伙伴，携手打造更丰富完善的产品生态。
内核引擎方面：几何建模引擎和约束求解引擎是三维CAD的底层内核引擎，研发难度大、周期长，很难成熟稳定，需要长期艰苦奋斗；国产内核引擎现有基础差，应该联合全国优势资源共同攻关，切忌低水平重复建设，重复造轮子。新迪数字积极参与到国产内核引擎攻关活动中，利用在三维CAD产品技术、软件测试和用户市场等优势，帮助和陪伴国产内核引擎成长和成熟，并期待最终实现新迪三维CAD的国产内核引擎替换。