發力源頭創新，激活工業新動能

李加加 李書

工業軟件的發展基于傳統軟件與新興工業軟件技術結合的技術創新，以及傳統軟件和行業融合的應用創新。

當下，我國工業軟件發展迎來政策窗口期，創新成果不斷涌現，骨干企業實力提升，產業聚集效應凸顯，市場規模迅速擴大。但與此同時，作為支撐現代工業體系發展和創新的關鍵，工業軟件的發展依然面臨關鍵研發設計類軟件的能力難以支撐下游先進制造業發展等諸多挑戰，亟需建立原始創新和協同創新機制。

圍繞重點行業應用場景，推動關鍵技術產品創新和軟件人才隊伍建設，第十五屆中國成都國際軟件設計與應用大賽設置“工業軟件”“軟件算法”“應用”三大賽道，著力構建軟件產業高質量發展的創新生態。

在“工業軟件”賽道中，工元科技《飛機起落架建模仿真》、希盟泰克《希盟泰克礪工全生命周期管理平臺》得到行業專家的積極首肯，取得佳績。中國電子科技集團公司第十研究所集團首席專家、大賽創業導師蘇智慧表示，大賽已成為軟件人才隊伍建設的重要抓手之一，有助于實現產業發展、企業培育、人才建設等多方共贏。

工元科技：打造工業軟件的“通用底座”

以CPS、MBSE、數字孿生為代表的新一代數字化技術被譽為21世紀最重要的技術變革，當下已逐步進入航天、航空、核能、船舶、教育等重要領域，并進一步鋪開相關應用場景。

以飛機起落架系統為例，其工作性能直接影響到飛機起飛、著陸性能與飛行安全。由于現代飛機空地循環周期縮短，壽命期內地面運動距離增多，起落架結構所承受的動載荷較大，系統工作環境復雜，出現故障可能性較大。

“立足這一情況，建立起落架系統模型，搭建復雜環境下多工況應用場景，通過系統仿真、分析來優化和輔助起落架系統設計非常重要。”成都工元科技有限公司（簡稱：工元科技）起落架項目團隊負責人付健介紹到。根據對客戶的走訪調研與需求牽引，工元科技依托智能設計與驗證平臺MWORKS成功研發“起落架建模仿真”系統，可快速構建多種應用場景，驗證起落架控制律、系統仿真分析、試驗邊界預演與仿真、故障分析等，為起落架系統高效研發提供全新的技術手段。

這一系統在2021年底召開的第十五屆中國成都國際軟件設計與應用大賽中得到專家的認可與肯定，最終獲評“工業軟件”賽道銀獎，付健表示，“獲獎極大地激勵和鼓舞了團隊的研發激情，大賽專家的意見建議，更為后續不斷完善起落架系統模型庫提供了方向和新思路。”

技術支撐數字化設計

付健詳細介紹了“起落架建模仿真”系統的特色：在MWORKS平臺上將機械、液壓、控制等專業耦合構建模型庫，結合飛機氣動力、跑道環境、大氣環境、擺振等理論構建環境模型庫，經模型集成可實現飛機起落架的模型搭建。通過更改模型參數和仿真，可模擬起落架正常收放、應急放、轉彎、剎車、擺振等真實工作狀態，可檢驗起落架設計參數是否達到指標要求，幫助用戶進行不同方案的迭代驗證，輔助起落架的系統設計。

當前，通過不斷豐富、完善起落架系統模型庫，這一系統已在中國商用飛機有限責任公司進行工程應用驗證，正對接相關航空工業設計研究所與主機廠，推廣起落架系統模型庫的工程應用。

按照公司的相關規劃，以飛機起落架為起點，建立起落架系統仿真項目后，工元科技將從起落架系統仿真驗證逐步走向飛機整體性能仿真，再到新型飛機研發系統仿真，利用MWORKS為航空行業提供良好的解決方案和工程應用驗證。

部署背后是強有力的人才支撐。據悉，工元科技現有50多人的研發團隊，大多來自清華、哈工大、哈工程、北航、南航、華科大、川大等國內著名的理工院校，博士、碩士學歷占比70%以上，為西南地區客戶提供MWORKS貨架產品、工程服務、軟件定制、解決方案等服務，根據客戶需求導引成立了多個項目組，其中起落架項目團隊擁有控制、機械、液壓、算法等專業的復合型技術人才，平均從業年齡超過5年。

同時，作為蘇州同元軟控子公司，工元科技天然擁有總公司提供的技術支撐，以MWORKS為例，其是同元軟控歷經十多年研發出的國際先進、亞洲唯一、完全自主的系統設計與仿真驗證平臺，可支持基于模型的系統設計、仿真驗證、模型集成、虛擬試驗、運行維護以及協同研發。

多領域“開花結果”

“起落架建模仿真”系統之外，基于總公司的MWORKS平臺開放架構，成立剛滿兩年的工元科技已在航空領域形成了航空發動機專業模型庫、飛行模擬器等系列創新成果；在核能領域形成反應堆數值分析平臺、二回路系統建模仿真項目等成果；在汽車領域形成汽車系統專業模型庫等成果。

以航空發動機專業模型庫為例，其已在中國燃氣渦輪研究院、商飛等科研院所進行工程應用落地，為客戶新型號研制和設計優化提供了良好的技術支撐，為客戶探索MBSE（基于模型的系統工程）提供模型基礎，為企業創造了良好的經濟效益；反應堆數值分析平臺構建了反應堆仿真平臺和反應堆系統層次化模型庫，實現了國內外同類專業仿真軟件的功能，為該類問題提供了國產化解決方案；汽車系統專業模型庫針對乘用車動力性和燃油經濟性分析需求，采用Modelica協助企業建立自主可控的整車動力性和經濟性分析模型庫，提供百公里加速、固定擋加速、循環工況、坡道起步、自定義等多工況分析。

依托成都良好的科研環境及眾多的客戶需求，工元科技正匯聚高校、科研院所和工業企業用戶，通過公平合理、可持續發展的合作機制，共建行業模型庫、專業工具箱、應用軟件，形成基于模型的協同創新生態，加速自主可控工業軟件發展。同時，通過為各行業提供設計、計算、仿真及分析類工業軟件的通用底座，通過系統設計與仿真驗證、數字孿生等工具技術，為國家重大型號工程提供先進的數字化設計技術支撐和深度技術服務保障。

希盟泰克：為工程業數字化轉型提速賦能

作為國民支柱產業，工程行業具有碎片化、復雜性等特點，長期以來存在著能耗高、污染大、發展方式粗放等問題。隨著數字經濟的大力發展，智慧工地也迎來新的時代變革。

在第十五屆中國成都國際軟件設計與應用大賽上，成都希盟泰克科技發展有限公司（簡稱：希盟泰克）團隊攜“希盟泰克礪工全生命周期管理平臺”亮相“工業軟件”賽道。

憑借在工程全生命周期過程中可實現全階段、全專業、全業務、全參與的亮點與優勢，團隊獲得優勝。希盟泰克團隊相關負責人表示：“本次大賽獲得行業專業人士的悉心指導，有助于我們洞察目前工業軟件的發展態勢，進一步完善研發思路，力求為工業4.0推出更好產品。”

實現全生命周期管控

當傳統模式已難以滿足新時期工程行業高質量可持續發展需求，數字化成為必然趨勢。作為支撐跨部門的流程與數據的樞紐，PLM是建筑工程行業數字化成功實施的必備條件。依托大數據、人工智能等相關技術，希盟泰克打造的“希盟泰克礪工全生命周期管理平臺”，是適用于工程行業的具有自動化、獨立性、去中心化特性的國產自主PLM平臺。

團隊相關負責人介紹，“平臺擁有易于開發維護、技術棧不受限、可按需伸縮的微服務應用架構，同時提供動態業務建模器，以便快速落地不同企業個性化業務。”其核心在于能打通從項目勘探、設計、施工與運維各個階段的數據流，解決現有分散管理中的數據種類繁多、格式多樣、數據孤島等問題，并能讓管理者在三維環境下對整個項目的全貌和全生命周期進行管控，提高工程建設項目的管理水平。

要實現項目全周期的管理，就必須確保信息的一致性、及時性、有效性。在研發過程中，團隊面臨自動造價算量時大型工程工序多、專業多、BIM構建多等問題。為突破造價算量不準確的瓶頸，希盟泰克組織專家團隊和機場管理團隊、技術專家研討，創造性提出基于BIM的質量驗評，取代現有規則的計量支付方法。這一舉措顛覆傳統的基于二維模式的造價算量，實現更高效率的集成化管理。

為智慧運營提供“數字底盤”

高標準的建設離不開數字化的支撐。在鄂州市鄂城區燕磯鎮，一座建有東西2條3600米長的遠距跑道、總占地11.89平方公里的鄂州花湖機場，成為亞洲目前唯一運用BIM模型清單計量計價的管理試點項目。

“該項目的質量驗評、計量支付、進度管理等都以BIM模型為中心展開，其BIM應用的深度和廣度是國內BIM史上的重要里程碑項目。”團隊相關負責人表示，鄂州機場BIM應用集成系統是基于希盟泰克自主知識產權的全生命周期管理平臺打造。

系統主要包括BIM實施標準規范管理、質量驗評、造價算量、進度管理、全場綜合展示等功能模塊。輔助機場實現“從模型審核到現場質量驗評，再到工程算量支付”的全生命周期管理，確保工程竣工時能同時交付實體和“數字孿生機場”，為智慧運營提供數字底盤。

在這次應用中，平臺實現兩項重要創新。一是質量驗評。實人、實地、實測，將質量驗評由結果管控轉變為過程管控；開發出零門檻配置表單技術，極大程度地減輕項目IT負擔，減少系統實施人力成本。二是計量支付。精確建模，按模施工，模型出量，顛覆傳統的基于二維模式的造價算量。

“項目綜合效益提升20%以上，其中，鄂州機場‘無疫工地’，使施工進度至少提前8個月。”團隊相關負責人介紹，目前“希盟泰克礪工全生命周期管理平臺”廣泛應用于機場建設、市政、水利水電、軌道交通、環保、核電、能源等領域。

自2002年成立以來，希盟泰克便致力于為大土建行業工程信息化領域提供覆蓋規劃、設計、施工、運維等全產業鏈的完整解決方案及軟件產品。目前已形成一系列國產自主可控的工程類工業軟件，以“希盟泰克礪工全生命周期管理平臺”為底層研發了希盟泰克安全質量管理系統、希盟泰克質量驗評管理軟件、希盟泰克BIM工程造價算量軟件等核心產品。

借鑒“工業4.0”的理念，結合大土建行業的特征和管理特點，希盟泰克提出“工程4.0”的概念。團隊相關負責人表示，“我們希望通過不斷技術創新，圍繞客戶需求研發和交付高維度的BIM平臺及應用，做到工程投資、進度、質量、安全的全方位管理，從而達到降本增效、科學決策，提升項目實施能力。”