党的二十届四中全会强调,要抓紧打造自主可控的产业链供应链,健全强化基础软件、工业软件等重点产业链发展体制机制。工业设计软件(即CAD/CAE/CAM等研发设计类工业软件)是现代工业的中枢神经,其自主可控程度直接关系国家产业链供应链安全。其中,几何建模内核是工业设计软件的底层核心,决定着建模的精度与适用范围,因此,研发自主可控、高效精准的几何建模技术,对我国制造业数字化战略意义重大。目前,我国高端工业设计软件核心市场长期被国外巨头主导,不仅面临高昂的授权费用和强制升级风险,更在数据安全与标准制定权上受制于人。调研发现,我国几何建模内核研发仍面临核心技术自主不足、高端历练缺失、智能化布局滞后三大短板,同时国际巨头正加速以AI重塑建模范式、抢占新一代竞争制高点,国产内核若不奋起直追,差距恐进一步拉大。

一、存在问题

(一)核心技术受制于人,自主可控根基不牢。西门子、达索等国外巨头凭借技术先发优势与专利布局,构筑起高技术壁垒。当前,国产几何内核沿自主研发与依托境外开源两条路径追赶,但均存在突出短板。一是自主研发面临鲁棒性瓶颈与专利追责。自研路径上,中望Overdrive、华天DGM、九韶AMCAX等国产内核虽取得阶段性突破,但在处理复杂、非理想几何模型时,核心算法的鲁棒性(即几何引擎在应对复杂、非理想状态下的工业模型时,保持正常工作的能力)与数值稳定性依然较弱。同时,追赶既有技术路线极易触发知识产权纠纷,如,2025年7月,全球CAD巨头Autodesk起诉中望软件侵权,指控其盗用源代码,反映了国外巨头利用严密的专利墙与法律手段,对国产工业软件追赶进程进行遏制(每日经济新闻2025年7月31日《遭全球软件巨头起诉侵权 中望软件:对Autodesk主张不认可,将积极应诉》);二是依赖开源面临断供制裁与迭代失控。境外开源技术路径上,部分国产软件底层依赖法国OpenCASCADE开源内核,自主可控程度有限,一旦遭遇制裁导致更新断供、许可受限,大批基于此内核开发的工业设计软件将陷入被动。如,2019年7月,GitHub依据美国长臂管辖关闭伊朗地区开发者的私有仓库、停用付费服务(半岛电视台2019年7月31日《美国科技公司是否过度遵守了对伊朗的制裁?》),可见依赖开源难以实现真正可控,技术迭代易受地缘政治左右。

(二)缺乏高端工程历练,核心技术难以沉淀。工信部《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》明确要求要重点突破工业软件,发展行业专用工业软件,要求“突破三维几何建模引擎、约束求解引擎”等关键技术。国产几何内核已可胜任常规设计,但因长期缺少高端工程的反复检验,面对复杂曲面、大规模装配等高端需求时处理能力明显不足。国内汽车车身覆盖件、消费电子精密外壳等高精度要求的产品,至今仍高度依赖国外内核,国产内核更无力支撑航空航天、汽车整车等核心装备的系统研发。究其根源,高端研发场景长期被国外软件占据,国产内核却难以进入真实工程,关键能力得不到迭代提升。长期缺少顶级项目的历练,国产内核不仅算法和工业知识沉淀有限,更难以培育既懂算法又懂工艺的复合型人才,产业根基由此难以筑牢。对此业界早有警示,中国工程院院士钱锋在第二十六届中国国际软件博览会上即指出,工业软件自主创新工程实践和工业知识沉淀不够,工业软件知识提取、技术“物化”和积累集成的能力薄弱(中国工业新闻网2024年10月25日《多方合力破除行业壁垒 软件赋能数实深度融合》)。

(三)巨头领跑智能内核,国产恐陷代际鸿沟。生成式AI正在深度重构几何内核的底层数据结构与核心算法。但国产内核研发团队仍主要集中攻克复杂曲面求交、稳健布尔运算等传统底层技术难题,在AI与核心架构的底层融合上布局严重滞后。一旦国际巨头完成新一代范式跃迁,国产内核沿旧架构的跟随式追赶将难以为继,最终丧失高端市场入场券,面临跨代淘汰。如,Autodesk推出生成式设计、达索强化AI与虚拟孪生协同、西门子打造工业基础模型(人民网2025年7月28日《西門子以深厚的AI布局引領工業AI邁向新高度》),竞相布局精确几何与离散网格的混合建模等前沿技术,争夺下一代智能内核的标准定义权。

二、相关建议

(一)攻坚内核核心技术,夯实自主可控根基。几何内核攻关周期长、投入大,且涉及知识产权与底层安全,单个企业难以独立破解,建议由工信部牵头,会同科技部、知识产权局协同实施,重点抓好三方面工作。一是组织几何内核核心算法攻关,将容差管理、布尔运算容错、高阶曲面稳定性、微小公差缝合等难点列为重点任务,支持中望、华天、九韶等骨干企业牵头联合中国科学院、清华、浙大等高校院所攻关,以统一测评基准为依据、按里程碑分阶段考核、择优支持,切实增强国产内核处理复杂工程模型的稳定性与可靠性。二是出台几何内核自主开发合规指引,指导企业事前开展专利风险审查、事中坚持独立隔离开发、事后做好过程存证,形成全过程侵权风险防护,让企业在自主开发中敢研敢追。三是推动存量软件向自主内核迁移,全面排查国产软件对OpenCASCADE等境外开源内核的依赖,摸清涉及产品与影响范围,形成风险清单与替代路线,对绑定较深、用户量大的产品优先迁移适配自主内核,短期难以迁移的支持骨干企业建立自主维护力量,同时在国央企采购中对采用自主内核的产品予以加分,以增量采购带动存量替代,分批降低断供风险。

(二)推动内核工程验证,打通迭代成熟闭环。国产内核进不了真实工程,缺乏迭代检验,因而难获用户认可,这一困局靠市场自身难以打破,需国家从外部推动。建议由工信部牵头、会同国资委协同推进。首先,依托现有制造业中试平台,组建验证适配中心,对搭载国产内核的工业设计软件开展第三方评测并分级公开认证结果,以权威认证打消用户的选用顾虑。在此基础上,在重点央企、军工集团新研型号的非承力件、试验件、工装夹具等非关键环节优先试用国产软件,在真实工程中检验内核能力,将发现的缺陷及时反馈研发端,让国产内核在迭代中走向成熟,也使科研人员在真实项目中成长为复合型骨干,逐步破解没人用、没法改的负向循环。

(三)超前布局智能内核,抢占未来发展先机。AI正在重塑几何内核的竞争规则,抢占下一代标准的窗口正在快速收窄,须国家层面抢先布局,防止代际差距固化。建议由工信部牵头,会同国家数据局、国家标准委协同推进。一是超前布局智能内核研发,由龙头企业牵头组建创新联合体,推动内核企业与人工智能团队跨界协同,探索几何内核的AI原生新架构,攻关生成式建模、AI几何修复与简化等关键技术,实现复杂模型的智能生成与缺陷自动修复,力争形成自主的智能内核能力。二是建设工业三维模型数据空间,依托国家可信数据空间试点,在汽车、工程机械等模型资源丰富的行业先行。在明确数据权属的基础上,以税收优惠、收益返还等机制激励企业运用隐私计算等技术开放脱敏模型,为智能内核训练汇聚高质量数据。三是抓住智能建模标准尚未定型的窗口,支持骨干企业和行业协会在智能几何数据接口、模型质量评价等新兴领域率先制定技术规范,依托 ISO/TC184/SC4等对口技术委员会推动上升为国际标准,变规则的被动接受者为主动制定者。

〔作者:工业设计大数据中心(雄安) 副主任林建、温州市自然资源开发投资有限公司沈永金、温州职业技术学院副教授吴联凡、温州星火科技有限公司总经理刘芝庭〕