《中国工程科学》 >> 2023年 第25卷 第2期 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.07.017
数字化设计类工业软件发展策略研究
1. 华中科技大学机械科学与工程学院,武汉 430074;
2. 武汉制信科技有限公司,武汉 430223;
3. 华中科技大学航空航天学院,武汉 430074
下一篇 上一篇
摘要
数字化设计类工业软件是智能制造的“第一步”、工业软件的“中流砥柱”,但国内相关产业的发展水平与国际前沿差 距较大,亟需着力提升以支撑中国制造迈入国际先进行列。本文论述了数字化设计类工业软件的重要价值,整理了国内外工 业软件的发展现状,剖析了我国相关产业发展面临的挑战;提炼了数字化设计类工业软件领域的重点突破方向,涵盖结构计 算机辅助设计 / 计算机辅助工程软件与优化软件无缝集成、几何特征驱动设计 / 分析 / 优化的一体化软件、多体 / 多态 / 多物 理场耦合的仿真计算与分析、工业软件的云端化和用户可定制化、算法策略支撑的计算机异构并行。研究建议,梳理细分领 域、精准制定行业扶持政策,促进软件企业优势互补、制定国内统一标准,给予定向扶持、拓展中小型企业客户市场,完善 人才培育机制、聚集高端研发人才,深化基础研究、发挥国内创新市场优势,以此促进我国数字化设计类工业软件产业的稳 健发展。
参考文献
[ 1 ]
魏津瑜 , 李翔 . 基于工业互联网平台的装备制造企业价值共创机理研究 [J]. 科学管理研究 , 2020 , 38 1 : 106 ‒ 112 .
Wei J Y , Li X . Research on value co-creation mechanism of equipment manufacturing enterprises based on industrial Internet platform [J]. Scientific Management Research , 2020 , 38 1 : 106 ‒ 112 .
[ 2 ]
陶永 , 蒋昕昊 , 刘默 , 等 . 智能制造和工业互联网融合发展初探 [J]. 中国工程科学 , 2020 , 22 4 : 24 ‒ 33 .
Tao Y , Jiang X H , Liu M , al e t . A preliminary study on the integration of intelligent manufacturing and industrial Internet [J]. Strategic Study of CAE , 2020 , 22 4 : 24 ‒ 33 .
[ 3 ]
赵飞宇 . 云架构CAD软件及其关键技术与应用综述 [J]. 计算机集成制造系统 , 2022 , 28 4 : 959 ‒ 978 .
Zhao F Y . Key technologies and applications for cloud CAD software [J]. Computer Integrated Manufacturing Systems , 2022 , 28 4 : 959 ‒ 978 .
[ 4 ]
邵珠峰 , 赵云 , 王晨 , 等 . 新时期我国工业软件产业发展路径研究 [J]. 中国工程科学 , 2022 , 24 2 : 86 ‒ 95 .
Shao Z F , Zhao Y , Wang C , al e t . Development path of China´s industrial software industry in the new era [J]. Strategic Study of CAE , 2022 , 24 2 : 86 ‒ 95 .
[ 5 ]
臧冀原 , 王柏村 , 孟柳 , 等 . 智能制造的三个基本范式: 从数字化制造、"互联网+"制造到新一代智能制造 [J]. 中国工程科学 , 2018 , 20 4 : 13 ‒ 18 .
Zang J Y , Wang B C , Meng L , al e t . Brief analysis on three basic paradigms of intelligent manufacturing [J]. Strategic Study of CAE , 2018 , 20 4 : 13 ‒ 18 .
[ 6 ] Shang C, You F Q. Data analytics and machine learning for smart process manufacturing: Recent advances and perspectives in the big data era [J]. Engineering, 2019, 5(6): 1010‒1016.
[ 7 ]
高立兵 , 吕中原 , 索寒生 , 等 . 石油化工流程模拟软件现状与发展趋势 [J]. 化工进展 , 2021 , 40 Z2 : 1 ‒ 14 .
Gao L B , Lyu Z Y , Suo H S , al e t . Market analysis and development trend of petrochemical process simulation software [J]. Chemical Industry and Engineering Progress , 2021 , 40 Z2 : 1 ‒ 14 .
[ 8 ]
丛力群 , 张云贵 , 刘强 , 等 . 钢铁行业工业软件发展探讨 [J]. 中国工程科学 , 2022 , 24 4 : 167 ‒ 176 .
Cong L Q , Zhang Y G , Liu Q , al e t . Development strategy of industrial software for iron and steel industry [J]. Strategic Study of CAE , 2022 , 24 4 : 167 ‒ 176 .
[ 9 ]
胡雅涵 , 寇贞贞 , 江源 , 等 . 建材行业工业软件发展研究 [J]. 中国工程科学 , 2022 , 24 4 : 177 ‒ 187 .
Hu Y H , Kou Z Z , Jiang Y , al e t . Development of industrial software for building materials industry [J]. Strategic Study of CAE , 2022 , 24 4 : 177 ‒ 187 .
[10]
阳春华 , 刘一顺 , 黄科科 , 等 . 有色金属工业智能模型库构建方法及应用 [J]. 中国工程科学 , 2022 , 24 4 : 188 ‒ 201 .
Yang C H , Liu Y S , Huang K K , al e t . Intelligent model library for nonferrous metal industry: Construction method and application [J]. Strategic Study of CAE , 2022 , 24 4 : 188 ‒ 201 .
[11]
李郁佳 , 孟嫣 . 加快研发设计软件发展, 增强竞争力 [J]. 中国科技信息 , 2022 12 : 125 ‒ 128 .
Li Y J , Meng Y . Accelerate the development of R D design software to enhance competitiveness [J]. China Science and Technology Information , 2022 12 : 125 ‒ 128 .
[12]
钟志华 , 臧冀原 , 延建林 , 等 . 智能制造推动我国制造业全面创新升级 [J]. 中国工程科学 , 2020 , 22 6 : 136 ‒ 142 .
Zhong Z H , Zang J Y , Yan J L , al e t . Intelligent manufacturing promotes the comprehensive upgrading and innovative growth of China´s manufacturing industry [J]. Strategic Study of CAE , 2020 , 22 6 : 136 ‒ 142 .
[13]
李飞 , 乔晗 . 数字技术驱动的工业品服务商业模式演进研究——以金风科技为例 [J]. 管理评论 , 2019 , 31 8 : 295 ‒ 304 .
Li F , Qiao H . Research on the business model evolution of digital technology driven industrial service—A Case study of Goldwind [J]. Management Review , 2019 , 31 8 : 295 ‒ 304 .
[14]
胡朝斌 , 梁昌平 , 易风 , 等 . 多学科交叉复合的新兴工科专业建设与人才培养的探索与实践——以机械电子工程为例 [J]. 高教学刊 , 2021 , 7 21 : 23 ‒ 26 .
Hu C B , Liang C P , Yi F , al e t . The exploration and practice of multi-disciplinary cross-combined emerging engineering major construction and talent training: Taking mechatronics engineering as an example [J]. Journal of Higher Education , 2021 , 7 21 : 23 ‒ 26 .
[15]
工业和信息化部运行监测协调局 . 2018年软件和信息技术服务业统计公报 [J]. 智能制造 , 2019 1 : 34 ‒ 37 .
Operation Monitoring and Coordination Bureau of Ministry of Industry and Information Technology . Software and information technology services industry statistics bulletin in 2018 [J]. Intelligent Manufacturing , 2019 1 : 34 ‒ 37 .
[16]
张健 , 周乃春 , 李明 , 等 . 面向航空航天领域的工业 CFD 软件研发设计 [J]. 软件学报 , 2022 , 33 5 : 1529 ‒ 1550 .
Zhang J , Zhou N C , Li M , al e t . R D and design of industrial CFD software for aeronautics and astronautics [J]. Journal of Software , 2022 , 33 5 : 1529 ‒ 1550 .
[17] Sigmund O, Maute K. Topology optimization approaches [J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2013, 48(6): 1031‒1055.
[18] Wu J, Sigmund O, P Groen J. Topology optimization of multi-scale structures: A review [J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2021, 63(3): 1455‒1480.
[19] Wang C, Zhao Z, Zhou M, al et. A comprehensive review of educational articles on structural and multidisciplinary optimization [J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2021, 64(5): 2827‒2880.
[20] Nguyen V P, Anitescu C, Bordas S P A, al et. Isogeometric analysis: An overview and computer implementation aspects [J]. Mathematics and Computers in Simulation, 2015, 117: 89‒116.
[21] Gao J, Wang L, Luo Z, al et. IgaTop: An implementation of topology optimization for structures using IGA in MATLAB [J]. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2021, 64(3): 1669‒1700.
[22] Gao J, Gao L, Luo Z, al et. Isogeometric topology optimization for continuum structures using density distribution function [J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2019, 119(10): 991‒1017.
[23] Zhou Y, Gao L, Li H. Graded infill design within free-form surfaces by conformal mapping [J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2022, 224: 107307.
[24] Gao J, Luo Z, Li H, al et. Topology optimization for multiscale design of porous composites with multi-domain microstructures [J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2019, 344: 451‒476.
[25] Zhou Y, Zhang W H, Zhu J H, al et. Feature-driven topology optimization method with signed distance function [J]. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 2016, 310: 1‒32.