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          基于鯤鵬攬下“互聯網+”大賽金獎,賦形科技探索中國工業復興之力

          極客網·極客觀察(朱飛)12月30日 今年11月,第八屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽(簡稱“互聯網+”大賽)落下帷幕,取得了100多個國家和地區的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業命題賽道,這一聚焦產業真實需求、商業實戰性極強的賽道,在華為等企業的帶領下,設立第二年便吸引了850多家企業出題、19萬多師生參賽、產生3萬多個項目,儼然已成為產學研深度融合創新的大舞臺,一大批有志青年正圍繞產業前沿需求開展基于根技術的創新實踐。

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

          浙江大學的“賦形科技-國產智能制造高速排樣軟件開創者”項目.jpg

          工業軟件被稱為現代工業的“靈魂”,尤其是在復雜的國際環境大背景下,工業軟件自主對國家安全有著重要意義。然而現實情況是我國眾多工業軟件門類都存在短板,尤其是在核心的CAD/CAE/CAM領域,因而產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、商業及社會考量?為此極客網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代工業鑄魂,探索中國工業復興之力的故事。

          智能制造,軟件先行

          排樣軟件隸屬于計算機輔助設計與制造,也就是工業軟件中的CAD/CAM領域。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省材料、節約人工、提高效率。制造的規模越大,排樣軟件的價值就越凸顯。

          談及聚焦這一領域的初衷,李坰其一語道破玄機,“中國的加工制造業其實已經非?!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的數據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了CAX課題組,圍繞計算機輔助設計和制造展開布局和耕耘,多年來在技術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據分析和管理國際研究中心,以及機械工程學院學生工程創新實踐平臺“考拉工作室”的共同孵化下成立的,既承襲了CAX領域多年積累的技術經驗,又融入了商業管理運營方面的知識,是多學科交叉的結果。

          多年的耕耘中李坰其及團隊發現,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器往往部署在國外,國內客戶涉密圖紙上傳存在數據安全隱患;其次它們的主要精力集中在完善生態和拓寬市場,在核心的算法領域其實已經停滯演進;另外國際軟件的本土適配和二次開發比較麻煩,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?!崩顖s其表示,經過數年的研究實踐,賦形科技在排樣軟件這個細分領域已經自成體系并可以獨立運行,并且在奔騰激光等企業的真實場景得到成功應用。

          基于鯤鵬,全面躍升

          業內人士都知道,工業軟件實際上是一個頂層和底層相結合的一個軟件——底層是一些基礎的算法庫和圖形庫,頂層就是一些深挖生產一線的工藝需求以及具體的技術實現。賦形科技團隊數年來基于一線需求做算法突破和工藝革新,越往前走越發現最難控制和突破的是底層。

          “工業軟件做到最后都是數學問題,同行里老師同學對此都有高度共識?!崩顖s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性能方面都存在一些問題。

          得益于“互聯網+”大賽的契機,團隊了解到華為在產業命題賽道開出了“鯤鵬BoostKit數學庫高性能算法優化開發”的題目,遂基于該數學庫重寫了排樣軟件的底層算法,實現了一系列性能指標的大幅提升。

          鯤鵬BoostKit數學庫是基于鯤鵬微架構特點以及鯤鵬加速指令而構建的高性能軟件基礎庫,包括標量算法、矢量算法、線性代數算法、FFT算法等,具有完全自主知識產權,是支撐工業軟件等上層業務軟件高效運行的基石。其工作原理是結合計算機體系結構,通過改變軟件代碼的數據結構和算法,提升基礎軟件庫的計算效率,更好地支撐上層應用。

          賦形科技通過集成鯤鵬BoostKit數學庫部分現有算法,并結合自身在CAM領域多年的經驗積累進行數學算法和工藝創新,相比國際“排樣三巨頭”軟件實現了300倍的橋接求解提速、44%的無用加工路徑節省、10%材料利用率提升等優秀指標,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數學庫之外,本次大賽中鯤鵬服務器、openEuler開源操作系統等鯤鵬計算生態產品,以及昇騰AI對賦形科技項目的優異表現也提供了莫大助力。在李坰其看來,正是華為牽頭搭建的這些計算基礎設施及生態,為上層軟件應用的實現和性能優化提供了堅實的底座。

          由點及面,協同創新

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

          “作為創業企業來講實際上最開始做的都只能是點工具,正如業界流行的說法是點工具+買買買?!闭劶百x形科技的發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,把核心技術突破做得更多一些,等到能夠ALL IN去做純商業化運作的時候,再通過購買勞動力等方式去拓寬我們的生產力,實現豐富化?!?/p>

          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“互聯網+”大賽問鼎的寶貴經歷使得李坰其更加明白生態合作、協同創新的意義。在她看來,基于鯤鵬搭建的基礎庫以及生態系統,更多工業軟件企業可以加入進來開發圖形庫、界面庫這樣的常用基礎包,使得上層工業軟件應用開發更加便利,更好地助力國產工業軟件生態發展。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軟件生態發展。

          小結:

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

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          承受不住他的巨大尺寸

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