2022年12月，新迪數(shù)字宣布引進西門子公司三維CAD軟件 Solid Edge的全部源代碼和知識產權及整套軟件測試系統(tǒng)，并提出以“高鐵模式”推動中國三維CAD突破的創(chuàng)新發(fā)展路徑，此次戰(zhàn)略舉措在業(yè)內引起廣泛關注。
那么，國產三維CAD究竟應當如何突圍?實現(xiàn)三維CAD國產替代是否必須從零開始?“高鐵模式”為何是新迪數(shù)字?為何是Solid Edge?三維CAD軟件的“高鐵模式”能否成功?新迪數(shù)字此舉對推進三維CAD國產化的意義和價值如何?
帶著這些問題，e-works總編黃培博士專訪了新迪數(shù)字董事長、創(chuàng)始人葉修梓博士。
新迪數(shù)字董事長、創(chuàng)始人葉修梓博士
國產三維CAD，如何能夠真正突圍?
作為核心基礎工業(yè)軟件，三維CAD是我國制造業(yè)提升自主創(chuàng)新能力的重要支撐。近年來，隨著中國制造業(yè)加速向數(shù)字化、智能化發(fā)展，越來越多的中國制造企業(yè)致力于由逆向工程走向正向研發(fā)，國產三維CAD迎來了前所未有的良好機遇。然而，長期以來，三維CAD是我國工業(yè)軟件發(fā)展的短板，市場基本由國際廠商主導。那么，國產三維CAD突圍出路在哪里?如何真正實現(xiàn)國產三維CAD的進口替代?
面對這個問題，葉修梓博士形象地比喻，三維CAD的國產替代就像給高速公路上奔跑的汽車換輪子。車子已經在高速公路上行駛，也即企業(yè)已經在其研發(fā)體系中使用國際一流的三維CAD軟件;在國產替代過程中，要求業(yè)務不能停、質效不能降、成本還不能高。葉修梓博士認為，國產三維CAD發(fā)展模式有多種，但要真正實現(xiàn)國產替代，企業(yè)需要能用、好用的國產三維CAD。
如果從布爾運算等底層算法研發(fā)開始，要研制一款功能可靠、運算穩(wěn)定的幾何建模引擎和能夠處理多種復雜約束條件的約束求解引擎，實現(xiàn)參數(shù)化設計，開發(fā)出能夠快速捕捉用戶設計意圖的用戶界面，在實際應用場景中能用、好用，能夠處理大裝配結構復雜約束條件的三維CAD軟件，不僅需要大量的研發(fā)投入與技術積累，還需要在千千萬萬個企業(yè)的應用場景中不斷試錯，提出改進需求，把企業(yè)積累的相關知識融合到軟件中去，持續(xù)迭代和改進，這是一個艱巨而又漫長的過程。
葉修梓博士指出，幾何建模引擎是三維CAD軟件的基礎，是一個底層幾何造型算法庫，是實現(xiàn)三維模型創(chuàng)建、編輯和管理的關鍵技術，目前常見的幾何建模引擎包括Parasolid、ACIS、CGM等。沒有一個穩(wěn)定強大的幾何建模引擎，是不可能開發(fā)出一款一流的三維CAD軟件的。但是，對幾何引擎要有正確的認知，幾何引擎絕對不等于三維CAD。
三維CAD是工業(yè)知識的沉淀，有眾多應用功能模塊，這些模塊的研發(fā)同樣具有巨大的技術挑戰(zhàn)和代碼量。在國際主流三維CAD軟件中，底層幾何引擎的代碼量只占其中的10%-20%。有一種觀點是幾何引擎難，三維CAD易，幾何引擎做好了，三維CAD自然就好了，其實不然。SolidWorks的成功是一個很說明問題的例子，SolidWorks并沒有開發(fā)自己的幾何引擎，而是基于西門子Parasolid這一第三方幾何引擎開發(fā)。同樣，國內外也有不少基于Parasolid引擎的三維CAD軟件，但是軟件功能、性能和成熟度卻遠遠比不上SolidWorks。“幾何引擎做好了，三維CAD自然就好了”這種認知，對于上世紀八十年代的三維CAD來說是正確的，因為那時的底層幾何造型算法確實構成了三維CAD的大部分。但隨著CAD技術的發(fā)展，三維CAD實現(xiàn)了一步一步的技術分工，底層算法逐步組件化，幾何引擎雖然重要，現(xiàn)在卻只是三維CAD軟件的一小部分。事實上，國際主流三維CAD軟件近三十年的功能迭代與改進都聚焦在提升用戶體驗、捕捉設計意圖、融合行業(yè)知識、改進應用功能上，而非改造幾何引擎。
葉修梓博士認為，要真正實現(xiàn)三維CAD軟件的進口替代，就得讓用戶愿意用、喜歡用。如果一切都從零開始研發(fā)，需要大量精通數(shù)學、軟件和具有深厚工程背景的多學科人才隊伍，經歷漫長的研發(fā)迭代周期，在當前來說，這既不現(xiàn)實，開發(fā)出來的初級產品也讓用戶難以接納。因此，實現(xiàn)三維CAD國產替代不能從內核引擎開始：首先需要有一個成熟好用、可對標替代現(xiàn)有國際主流產品的國產三維CAD軟件，先去占領市場，贏得用戶。有了用戶和市場，才能為國產內核引擎的研發(fā)迭代成熟創(chuàng)造有利的條件。因此，“高鐵模式”是實現(xiàn)三維CAD國產替代現(xiàn)實可行的發(fā)展路徑。
高鐵模式，為何是新迪數(shù)字?
作為具有國際影響力的CAD行業(yè)資深專家，葉修梓博士與三維CAD結緣還得從他的求學生涯說起。1984年，18歲的葉修梓從浙大應用數(shù)學系本科畢業(yè)，師從梁友棟先生，學習當時世界上最先進的CAD和圖形學技術，自此進入CAD領域;1989年至1994年，葉修梓在德國柏林工業(yè)大學機械與交通工程系攻讀博士學位，對曲面造型和STEP標準進行了深入研究。1994年，葉修梓到美國麻省理工學院設計實驗室做博士后研究，在國際核心學術期刊發(fā)表了一系列三維CAD幾何造型領域的權威學術論文，這些論文被大量他引。長期的學習與研究使得葉修梓博士系統(tǒng)、透徹地理解了三維造型的底層核心算法、約束求解、人機界面、三維模型交換標準及工程應用等三維CAD軟件的核心技術，也為他在三維CAD領域的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定了良好的基礎。
1995年，葉修梓博士應邀加入初創(chuàng)的SolidWorks公司，成為聯(lián)合創(chuàng)業(yè)團隊的核心成員之一，曾擔任首席工程師和首席科學家。葉修梓博士負責研發(fā)的內容包括基于特征和參數(shù)/約束的實體建模環(huán)境中的復雜幾何設計、約束和尺寸驅動的復雜曲線、曲面和實體建模與集成應用，并負責與Parasolid團隊進行溝通，在幾個月時間內幫助SolidWorks完成了核心幾何建模引擎的更換，為SolidWorks成為全球應用最廣泛的三維CAD軟件做出了重要貢獻。1995年，SolidWorks基于Windows操作系統(tǒng)發(fā)布了第一個版本。1997年，成立僅四年的SolidWorks公司被達索系統(tǒng)以3.1億美元并購，創(chuàng)造了一個行業(yè)傳奇。
2001年，葉修梓博士受聘成為教育部第四批“長江學者”，在母校浙江大學建立了計算機圖形圖像技術實驗室，在擔任博士生導師、為祖國培養(yǎng)更多軟件業(yè)精英的同時，更致力于將國外一流工業(yè)軟件產品技術引入中國進行研發(fā)。
2003年，葉修梓博士創(chuàng)建了杭州新迪數(shù)字工程系統(tǒng)有限公司。2004年，新迪數(shù)字成為SolidWorks中國研發(fā)中心，與SolidWorks美國、印度的研發(fā)中心同步開展全球產品研發(fā)，并承擔著大中國區(qū)技術支持等業(yè)務;2006年，新迪數(shù)字成立 SpaceClaim(后被Ansys并購)中國研發(fā)中心;2010年，新迪數(shù)字組建了MSC中國研發(fā)中心，負責研發(fā)新一代CAE仿真軟件平臺Apex。
新迪數(shù)字的這些經歷在國內同行中是獨一無二的，在深度參與這些國際一流三維CAD/CAE軟件的研發(fā)過程中，新迪數(shù)字直接基于這些軟件的底層源代碼進行架構設計、功能開發(fā)、算法研發(fā)和測試驗證等一系列工作。“這不僅讓新迪數(shù)字從底層的算法到功能模塊再到軟件架構，都積累了世界級的技術，也培養(yǎng)出了一支優(yōu)秀的團隊。”葉修梓博士強調。
經過十多年的技術積累，從2015年左右開始，新迪數(shù)字走上了自主工業(yè)軟件的研發(fā)與探索之路，圍繞著三維CAD應用先后推出3DSource零件庫、3D輕量化引擎、圖紙通等多款SaaS工業(yè)云軟件。
葉修梓博士30余年的三維CAD技術研究與軟件開發(fā)的長期實踐經驗和新迪數(shù)字成立二十年來參與研發(fā)國際頂尖CAD/CAE軟件積累的技術底蘊與人才資源，使新迪數(shù)字能夠真正“吃透”國際主流三維CAD軟件的底層技術與核心功能，成為能夠駕馭三維CAD這種高度復雜的工具類核心工業(yè)軟件的“武林高手”，打造了獨特的技術優(yōu)勢，而這正是新迪數(shù)字再次邁上新臺階的底氣與基石。
2022年，新迪數(shù)字通過融資，購買了西門子 Solid Edge全部源代碼和知識產權及整套軟件測試系統(tǒng)，開啟了中國三維CAD發(fā)展的高鐵模式。
新迪數(shù)字二十年的發(fā)展歷程
高鐵模式，為何是Solid Edge?
Solid Edge是一款國際知名的主流三維CAD軟件，與SolidWorks的定位相似。Solid Edge最初是由Intergraph公司研發(fā)，1995年發(fā)布第一版，是全球第二款基于Windows的三維CAD軟件，其總部位于美國阿拉巴馬州的Huntsville，這個城市是美國的航天基地。1998年，UGS公司并購了這款軟件，將內核由ACIS更換為Parasolid。2007年，Solid Edge隨著UGS一起并入西門子數(shù)字化工業(yè)軟件。
1999年，國內的幾家知名CAD軟件公司曾作為生態(tài)合作伙伴，在國內推廣過Solid Edge這款軟件。當時的Solid Edge 6.0版引入了流技術(Stream Technology)，摒棄了那時CAD軟件流行的多級菜單，通過捕捉設計師的設計意圖，只呈現(xiàn)設計過程中用得到的菜單，大大提高了設計效率;它的另一個優(yōu)點是，如果系統(tǒng)中有若干案例，用戶可以一步一步跟著案例的操作學習，掌握從草圖設計到形成三維模型，再進行抽殼，以及裝配結構設計等功能，實現(xiàn)無師自通。
2008年，Solid Edge ST1版發(fā)布了同步建模功能。該功能打破了特征造型系統(tǒng)必須基于造型次序的建模方法，融合了直接建模技術。同步建模功能的引入，使用戶可以更加方便地修改三維模型，對模型進行拉伸變形。
2022年10月，Solid Edge 2023正式發(fā)布，引入了全新的用戶界面。
以上幾個時間節(jié)點只是Solid Edge這款優(yōu)秀的三維CAD軟件28年發(fā)展歷程中的幾個片段。事實上，Solid Edge不僅擁有強大的工程圖設計、零件和裝配建模功能，擁有鈑金設計、線纜設計等專業(yè)模塊，還內嵌了產品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。Solid Edge建立了良好的生態(tài)系統(tǒng)，有很多專業(yè)設計軟件可以基于Solid Edge平臺運行。e-works曾多次應邀出席Solid Edge University全球用戶大會，領略了Solid Edge持續(xù)創(chuàng)新的發(fā)展之道。
由于西門子有另一款多學科三維CAD軟件NX，而達索SolidWorks軟件在全球的市場營銷和渠道銷售體系更加強大，所以Solid Edge的易用性和客戶體驗的優(yōu)勢，并沒有在市場上得到充分體現(xiàn)。因此，如果要尋找一款與SolidWorks的幾何建模引擎與約束求解器引擎一致，三維特征模型可以方便轉換，操作界面友好，設計效率很高的國際一流三維CAD軟件，放眼全球，Solid Edge無疑是最佳選擇。正因為如此，新迪數(shù)字開啟“高鐵模式”選擇了Solid Edge。
獨辟蹊徑，開啟國產三維CAD的“高鐵模式”
“高鐵模式”可以歸納為通過引進國際一流技術，消化吸收，最終實現(xiàn)自主創(chuàng)新。中國高鐵十多年的成果與突破，證明了這種自主創(chuàng)新模式是真正可行的。
經過不懈的探索與嘗試，新迪數(shù)字最終決定借鑒“高鐵模式”，通過引入國際主流三維CAD系統(tǒng)的源代碼，充分利用其技術成熟、功能強大、覆蓋面廣的優(yōu)勢，以此為起點，突破國產三維CAD軟件卡脖子困境，讓三維CAD的國產替代成為現(xiàn)實。
早在2018年，新迪數(shù)字就已經開始嘗試與西門子接觸。從2020年開始正式洽談，歷經兩年多時間，通過與西門子數(shù)字化工業(yè)軟件總部多輪溝通與協(xié)商談判，2022年8月新迪數(shù)字最終成功與西門子達成了源代碼收購交易。而這次交易成功的關鍵，在于西門子對新迪數(shù)字長期積累的三維CAD技術能力和產品化能力的高度認可。
“解決斷供風險，是新迪數(shù)字和西門子交易的重要出發(fā)點。”葉修梓博士指出，“與Solid Edge OEM 不同，新迪數(shù)字收購的是Solid Edge軟件的全部源代碼和知識產權及整套軟件測試系統(tǒng)，新迪數(shù)字有權基于源代碼進行開發(fā)、修改、編譯、發(fā)行等各種工作，保證了新迪數(shù)字對于Solid Edge源代碼100%可控;同時，這次交易對Solid Edge底層Parasolid、DCM等內核引擎的安排，解決了斷供風險。將“高鐵模式”借鑒到CAD產業(yè)，本身就是一種創(chuàng)新，而中國企業(yè)能取得西方發(fā)達國家先進工業(yè)軟件的完整源代碼和知識產權，在中國也是一個創(chuàng)舉。尤其在當前的國際大環(huán)境下，新迪數(shù)字能在短期內獲得大量融資，成功完成這次知識產權的交易，實屬不易。
厚積薄發(fā)，推出全新三維CAD品牌“新迪天工”
引進一流技術只是起點，消化吸收和再自主創(chuàng)新的能力才是成功的關鍵。憑借過去20年在三維CAD領域的持續(xù)深耕和長期技術積累，新迪數(shù)字已具備了完全消化吸收Solid Edge源代碼并實現(xiàn)融會貫通的能力，也使得其能夠迅速推出自主可控，并具有國際先進水平的國產三維CAD軟件。在完成源代碼收購后，新迪數(shù)字利用自身的技術積累，對引進的源代碼進行消化吸收、重構，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢進行“自主創(chuàng)新”，進行產品層面和技術層面的融合，并且對軟件架構進行針對性改造和云化，最終于2023年4月21日推出了全新的國產中高端三維CAD產品——新迪天工CAD和新迪天工云CAD。
天工，取義于“天工開物”和“人間巧藝奪天工”。新迪數(shù)字將全新品牌命名為“天工”，不僅是中華民族歷史精神的傳承，更飽含著新迪數(shù)字希望“天工”軟件能夠覆蓋各種產品研發(fā)設計場景，并能夠在各個制造行業(yè)廣泛應用的美好期望。
新迪天工CAD融合了Solid Edge軟件技術和新迪數(shù)字在CAD軟件技術領域的二十年研發(fā)積累，擁有成熟穩(wěn)定的大型軟件系統(tǒng)架構，功能豐富強大，支持各種格式數(shù)據(jù)的讀入和編輯，提供全面豐富的API開發(fā)接口和強大的二次開發(fā)能力等，為企業(yè)三維CAD軟件正版化和國產替代提供了良好選擇。
新迪天工云CAD則是新一代云架構的3D設計協(xié)同平臺，具有天工CAD軟件的所有三維CAD設計建模功能，同時還有更多基于云的設計協(xié)同服務。包括“端+云”融合架構，功能模塊APP化，云端數(shù)據(jù)存儲，安全受控的數(shù)據(jù)使用，一站式工作臺，產品數(shù)據(jù)隨時隨地訪問，設計過程實時協(xié)同，方便的IT運維管理，滿足各種部署要求等亮點功能。
葉修梓博士介紹，自2022年與西門子達成源代碼交易以來，新迪數(shù)字不僅發(fā)布了天工CAD和天工云CAD，還獲得了來自政府和資本市場的高度認可。自2022年7月以來，在過去一年時間里新迪數(shù)字先后完成了三輪股權融資，累計融資金額超過10億元，同時，新迪數(shù)字全國總部已落地上海閔行，并正式更名為“上海新迪數(shù)字技術有限公司”。
大有可為，豐富的客戶積淀+流量入口加持
當前，工業(yè)軟件云化和SaaS化已是大勢所趨。新迪數(shù)字作為國內最早開始探索工業(yè)軟件云化的公司，從2015年就開始布局工業(yè)云領域，2017年被工信部認定為第一批工業(yè)云試點示范企業(yè)，并先后推出了多個基于云和互聯(lián)網的工業(yè)軟件產品，包括圖紙通、3DSource零件庫、3D輕量化引擎等。
其中，3D輕量化引擎是新迪數(shù)字自主研發(fā)的基于Web瀏覽器快速瀏覽3D模型和2D圖紙的輕量化技術解決方案，是新迪圖紙通軟件的基礎技術。在2014年新迪數(shù)字就已經跟隨國際新技術的步伐，開始探索Web3D輕量化技術，2017年發(fā)布了3D輕量化引擎1.0版本。
圖紙通是基于三維模型、二維圖紙進行技術溝通和分享的云化SaaS軟件，集云端看圖、分享圖紙、批注圖紙、溝通圖紙、管理圖紙、項目協(xié)作等多功能于一體。零件庫提供各種3D零部件資源，提供了豐富的三維零部件模型資源庫，擁有3萬多個系列、2億多種規(guī)格的機電零部件模型。
新迪數(shù)字工業(yè)軟件產品矩陣
“圖紙通從2018年上線至今，注冊用戶已經超過300萬人，日活用戶10多萬人;3DSource零件庫目前的注冊用戶也已超過100萬人。”葉修梓博士表示，這些都是精準的工程師用戶，背后則是全國各地的工業(yè)和制造業(yè)企業(yè)，如何將圖紙通、零件庫作為流量入口，將其龐大的用戶群引流到天工CAD上，將是新迪數(shù)字未來重要的市場戰(zhàn)略。
多維發(fā)力，構建合作共贏生態(tài)
在工業(yè)軟件企業(yè)發(fā)展過程中，生態(tài)合作伙伴扮演的角色至關重要。葉修梓博士表示，工業(yè)軟件門類眾多，任何一家公司想把所有門類市場都“吃”下是不可能的。術業(yè)有專攻，國產三維CAD的普及化推廣，更需要國內同行、合作伙伴一起建設企業(yè)數(shù)字化軟件平臺與生態(tài)，打造全鏈條數(shù)字化解決方案。對于合作伙伴生態(tài)建設，新迪數(shù)字將從解決方案、內核引擎和渠道生態(tài)這三個維度，進行重點發(fā)展和長遠布局。
解決方案方面：將以 “新迪天工”為核心，把行業(yè)的知識、標準、流程都結合起來，結合客戶需求打造行業(yè)專用解決方案，例如模具設計、電氣布線、管路設計、板材成型等垂直領域行業(yè)的專業(yè)應用;同時，將與合作伙伴一起，共建產品數(shù)據(jù)管理(PDM)、產品全生命周期(PLM)、計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、仿真分析(CAE)、數(shù)控加工(CAM)等覆蓋研發(fā)全過程的全產業(yè)鏈和生態(tài)鏈的解決方案。
葉修梓博士介紹，新迪天工CAD擁有超過1500大類的API接口，超過4000個API函數(shù)，支持行業(yè)伙伴深度開發(fā)專用工具，并可以集成各種主流的企業(yè)數(shù)字化系統(tǒng)。當前，新迪天工CAD除了與Teamcenter具備天然的集成優(yōu)勢之外，也正在聯(lián)合PDM、PLM、CAPP、CAE、CAM等研發(fā)設計全過程解決方案的合作伙伴，攜手打造更豐富完善的產品生態(tài)。
內核引擎方面：幾何建模引擎和約束求解引擎是三維CAD的底層內核引擎，研發(fā)難度大、周期長，很難成熟穩(wěn)定，需要長期艱苦奮斗;國產內核引擎現(xiàn)有基礎差，應該聯(lián)合全國優(yōu)勢資源共同攻關，切忌低水平重復建設，重復造輪子。新迪數(shù)字積極參與到國產內核引擎攻關活動中，利用在三維CAD產品技術、軟件測試和用戶市場等優(yōu)勢，幫助和陪伴國產內核引擎成長和成熟，并期待最終實現(xiàn)新迪三維CAD的國產內核引擎替換。
渠道生態(tài)方面：新迪數(shù)字將開拓全方位渠道生態(tài)，創(chuàng)新合作方式，尋找目標一致、優(yōu)勢互補的渠道合作伙伴，基于直銷、代理、平臺合作、線上服務等維度，完善以三維CAD為核心，針對目標市場、目標客戶的全方位解決方案，推動渠道生態(tài)的發(fā)展，實現(xiàn)合作共贏。
葉修梓博士與黃培博士的合影
結語
從與國際領先工業(yè)軟件公司合作磨練團隊、沉淀技術，到自主研發(fā)三維軟件產品開拓市場，再到收購西門子Solid Edge源代碼，推出自主三維CAD軟件——新迪天工CAD，在20年的發(fā)展歷程中，新迪數(shù)字以銳意變革的勇氣，在一次次全新的市場考驗中積蓄力量，并不斷超越自己，探索出了一條國產三維CAD突圍的獨特路徑。
三維CAD國產替代之路任重而道遠。在“高鐵模式”的帶動下，新迪數(shù)字打破了行業(yè)限制，在短時間內完成了技術與產品的突破與創(chuàng)新，為國產工業(yè)軟件的發(fā)展帶來全新模式。新迪數(shù)字的“高鐵模式”模式背后是新迪數(shù)字十多年與國際領先工業(yè)軟件廠商源代碼級研發(fā)合作的獨一無二經歷，為新迪數(shù)字擁有國際化的廣闊視野、國際化的三維CAD技術能力打下了堅實基礎。
展望未來，新迪數(shù)字將持續(xù)消化吸收所引進的源代碼技術和知識產權，不斷迭代開發(fā)、優(yōu)化和提升三維CAD軟件功能，將新迪天工CAD打造成既有國際先進產品設計理念和功能，又適應中國企業(yè)需求的高端三維CAD軟件，并加大市場布局和產品推廣，在圖紙通、零件庫等互聯(lián)網流量入口加持下，與各生態(tài)合作伙伴一起，努力使“新迪天工”成為中國三維CAD市場的領先品牌。
e-works認為，在葉修梓博士的帶領下，新迪數(shù)字有能力將我國三維CAD軟件推向更高的水平，為中國制造業(yè)提升自主創(chuàng)新能力提供國產三維CAD產品和技術引擎!
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