基于鯤鵬攬下“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽金獎，賦形科技探索中國工業(yè)復興之力

極客網(wǎng)·極客觀察（朱飛）12月30日 今年11月，第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽(簡稱“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽)落下帷幕，取得了100多個國家和地區(qū)的1450多萬人次報名、340多萬個項目參賽的豐碩成果。其中最引人注目的當屬產(chǎn)業(yè)命題賽道，這一聚焦產(chǎn)業(yè)真實需求、商業(yè)實戰(zhàn)性極強的賽道，在華為等企業(yè)的帶領(lǐng)下，設(shè)立第二年便吸引了850多家企業(yè)出題、19萬多師生參賽、產(chǎn)生3萬多個項目，儼然已成為產(chǎn)學研深度融合創(chuàng)新的大舞臺，一大批有志青年正圍繞產(chǎn)業(yè)前沿需求開展基于根技術(shù)的創(chuàng)新實踐。

來自浙江大學的“賦形科技-國產(chǎn)智能制造高速排樣軟件開創(chuàng)者”項目便是其中之一。該團隊結(jié)合自身在CAM（計算機輔助制造，工業(yè)軟件的核心之一）領(lǐng)域多年的經(jīng)驗積累以及鯤鵬BoostKit數(shù)學庫高性能算法，推出了國際領(lǐng)先、自主創(chuàng)新的智能制造高速排樣軟件，從算法和工藝兩大維度創(chuàng)新突破，提出了AI融合排樣算法、智能路徑規(guī)劃、快速零件橋接和精準工藝配置等多項核心技術(shù)，相比國際“排樣三巨頭”軟件在材料利用率和執(zhí)行效率等方面實現(xiàn)了大幅躍升，將帶動制造行業(yè)實現(xiàn)降本增效，一舉攬下金獎。

工業(yè)軟件被稱為現(xiàn)代工業(yè)的“靈魂”，尤其是在復雜的國際環(huán)境大背景下，工業(yè)軟件自主對國家安全有著重要意義。然而現(xiàn)實情況是我國眾多工業(yè)軟件門類都存在短板，尤其是在核心的CAD/CAE/CAM領(lǐng)域，因而產(chǎn)學研各界都在開展各種形式的“鑄魂”行動。賦形科技從排樣軟件小處著手取得重大突破，背后有著怎樣的技術(shù)、商業(yè)及社會考量？為此極客網(wǎng)對話了賦形科技項目團隊第一負責人——浙江大學機械工程學院博士生李坰其，得以一窺當代青年為中國現(xiàn)代工業(yè)鑄魂，探索中國工業(yè)復興之力的故事。

智能制造，軟件先行

排樣軟件隸屬于計算機輔助設(shè)計與制造，也就是工業(yè)軟件中的CAD/CAM領(lǐng)域。從快遞包裝紙箱的切割制作，到汽車外殼鋼板的切割焊接，都離不開高速排樣軟件來節(jié)省材料、節(jié)約人工、提高效率。制造的規(guī)模越大，排樣軟件的價值就越凸顯。

談及聚焦這一領(lǐng)域的初衷，李坰其一語道破玄機，“中國的加工制造業(yè)其實已經(jīng)非?！怼?，但一個嚴重的問題是我們的機床能夠做出來，但軟件做不出來。如果機床沒有軟件去配套，實際上就是一堆廢鐵?！盜DC的數(shù)據(jù)直觀揭示了問題的嚴重性，2019年中國CAD/CAE/CAM軟件營收只占全世界的0.6%，“補課”之路任重道遠。

這個問題由來已久。李坰其的博士生導師，也即本次獲獎項目指導老師——浙江大學機械工程學院傅建中教授，早在十多年前開始招收博士生時就開設(shè)了CAX課題組，圍繞計算機輔助設(shè)計和制造展開布局和耕耘，多年來在技術(shù)和人才方面取得了豐碩成果。

本次獲獎的賦形科技團隊，即是在傅建中教授CAX課題組、管理學院周偉華教授任主任的數(shù)據(jù)分析和管理國際研究中心，以及機械工程學院學生工程創(chuàng)新實踐平臺“考拉工作室”的共同孵化下成立的，既承襲了CAX領(lǐng)域多年積累的技術(shù)經(jīng)驗，又融入了商業(yè)管理運營方面的知識，是多學科交叉的結(jié)果。

多年的耕耘中李坰其及團隊發(fā)現(xiàn)，目前占主導地位的國際“排樣三巨頭”軟件也并非無懈可擊。首先它們的云端服務(wù)器往往部署在國外，國內(nèi)客戶涉密圖紙上傳存在數(shù)據(jù)安全隱患；其次它們的主要精力集中在完善生態(tài)和拓寬市場，在核心的算法領(lǐng)域其實已經(jīng)停滯演進；另外國際軟件的本土適配和二次開發(fā)比較麻煩，交付周期長且價格昂貴。

“軟件這塊更多依賴的是算法，屬于知識密集型的理論創(chuàng)新，所以導師告訴我們可以在讀博期間要先把智能制造的軟件做好，以軟件打入市場，再涉入硬件部分。”李坰其表示，經(jīng)過數(shù)年的研究實踐，賦形科技在排樣軟件這個細分領(lǐng)域已經(jīng)自成體系并可以獨立運行，并且在奔騰激光等企業(yè)的真實場景得到成功應(yīng)用。

基于鯤鵬，全面躍升

業(yè)內(nèi)人士都知道，工業(yè)軟件實際上是一個頂層和底層相結(jié)合的一個軟件——底層是一些基礎(chǔ)的算法庫和圖形庫，頂層就是一些深挖生產(chǎn)一線的工藝需求以及具體的技術(shù)實現(xiàn)。賦形科技團隊數(shù)年來基于一線需求做算法突破和工藝革新，越往前走越發(fā)現(xiàn)最難控制和突破的是底層。

“工業(yè)軟件做到最后都是數(shù)學問題，同行里老師同學對此都有高度共識。”李坰其告訴我們，賦形科技一開始采用一些國外開源庫，同時也嘗試自己寫一些Delaunay三角化之類的底層算法，但是在安全可控和技術(shù)性能方面都存在一些問題。

得益于“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的契機，團隊了解到華為在產(chǎn)業(yè)命題賽道開出了“鯤鵬BoostKit數(shù)學庫高性能算法優(yōu)化開發(fā)”的題目，遂基于該數(shù)學庫重寫了排樣軟件的底層算法，實現(xiàn)了一系列性能指標的大幅提升。

鯤鵬BoostKit數(shù)學庫是基于鯤鵬微架構(gòu)特點以及鯤鵬加速指令而構(gòu)建的高性能軟件基礎(chǔ)庫，包括標量算法、矢量算法、線性代數(shù)算法、FFT算法等，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，是支撐工業(yè)軟件等上層業(yè)務(wù)軟件高效運行的基石。其工作原理是結(jié)合計算機體系結(jié)構(gòu)，通過改變軟件代碼的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，提升基礎(chǔ)軟件庫的計算效率，更好地支撐上層應(yīng)用。

賦形科技通過集成鯤鵬BoostKit數(shù)學庫部分現(xiàn)有算法，并結(jié)合自身在CAM領(lǐng)域多年的經(jīng)驗積累進行數(shù)學算法和工藝創(chuàng)新，相比國際“排樣三巨頭”軟件實現(xiàn)了300倍的橋接求解提速、44%的無用加工路徑節(jié)省、10%材料利用率提升等優(yōu)秀指標，最終通過頂層和底層的深度打通取得了全面躍升！

值得一提的是，除了鯤鵬BoostKit數(shù)學庫之外，本次大賽中鯤鵬服務(wù)器、openEuler開源操作系統(tǒng)等鯤鵬計算生態(tài)產(chǎn)品，以及昇騰AI對賦形科技項目的優(yōu)異表現(xiàn)也提供了莫大助力。在李坰其看來，正是華為牽頭搭建的這些計算基礎(chǔ)設(shè)施及生態(tài)，為上層軟件應(yīng)用的實現(xiàn)和性能優(yōu)化提供了堅實的底座。

由點及面，協(xié)同創(chuàng)新

盡管賦形科技的高速排樣軟件基于鯤鵬實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，但李坰其清醒地認識到，排樣軟件只是CAD/CAM領(lǐng)域的一個點工具，在包括設(shè)計、仿真、物料、排產(chǎn)、加工、控制在內(nèi)的工業(yè)軟件全景圖中，我們面臨的斷點和堵點還有很多。目前國際上領(lǐng)先的達索等工業(yè)軟件巨頭，已經(jīng)由單純的提供CAD/CAM工具邁向了搭建MES生產(chǎn)管理生態(tài)。

“作為創(chuàng)業(yè)企業(yè)來講實際上最開始做的都只能是點工具，正如業(yè)界流行的說法是點工具+買買買?！闭劶百x形科技的發(fā)展邏輯和計劃時李坰其表示，“我們一定要把點工具、點突破抓在手里，把核心技術(shù)突破做得更多一些，等到能夠ALL IN去做純商業(yè)化運作的時候，再通過購買勞動力等方式去拓寬我們的生產(chǎn)力，實現(xiàn)豐富化。”

但點工具突圍不等于單打獨斗！此次浙江大學多學科交叉項目在“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽問鼎的寶貴經(jīng)歷使得李坰其更加明白生態(tài)合作、協(xié)同創(chuàng)新的意義。在她看來，基于鯤鵬搭建的基礎(chǔ)庫以及生態(tài)系統(tǒng)，更多工業(yè)軟件企業(yè)可以加入進來開發(fā)圖形庫、界面庫這樣的常用基礎(chǔ)包，使得上層工業(yè)軟件應(yīng)用開發(fā)更加便利，更好地助力國產(chǎn)工業(yè)軟件生態(tài)發(fā)展。未來賦形科技亦將跟鯤鵬計算及華為公司保持緊密合作，一起推動智能制造工業(yè)軟件生態(tài)發(fā)展。

小結(jié)：

在當下這個工業(yè)4.0、智能制造轉(zhuǎn)型升級而國際形勢又復雜多變的當口，工業(yè)軟件的發(fā)展水平對制造強國、數(shù)字中國等國家戰(zhàn)略的實施意義重大。希望更多像賦形科技這樣的創(chuàng)新團隊站出來，基于根技術(shù)開展產(chǎn)學研深度融合創(chuàng)新，給更多細分領(lǐng)域重新打個樣，由點及面形成生態(tài)之力，護航制造強國、數(shù)字中國行穩(wěn)致遠！

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