同元軟控周凡利：破工業(yè)軟件國產(chǎn)化困局，夯實裝備數(shù)字化發(fā)展根基

“來而不可失者，時也；蹈而不可失者，機也?！边@句話的意思是，在眼前最不該放棄的是時運，遇上了就不該錯失的是機會。比喻時機不易得，要抓住時機。?當(dāng)下歐美舉起制裁大棒對中國高科技企業(yè)以及高校實施工業(yè)軟件禁令，并沒有換來我們讓步，反而激起我們在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)軟件自主化的決心，從而造就如今國產(chǎn)工業(yè)軟件大發(fā)展的良好局面，而這就是我們的時運和機會。

蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司董事長 周凡利

作為中國企業(yè)的一份子，自2018年以來，蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司（以下簡稱：“同元軟控”）緊緊把握工業(yè)軟件國產(chǎn)化替代機遇，不斷加快產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新，從打造系統(tǒng)設(shè)計與仿真驗證平臺到啟動科學(xué)計算與建模仿真平臺建設(shè)，再到構(gòu)建CPS（信息物理融合系統(tǒng)）計算仿真技術(shù)底座，并于2024年推出MWORKS 2024，自此，中國企業(yè)成功推出了全球第四個科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺，而這僅僅用了6年時間。站在市場觀察者角度，同元軟控的成功，更是當(dāng)下中國工業(yè)軟件企業(yè)不畏困難、奮起直追的真實寫照。

工業(yè)軟件卡脖子成就國產(chǎn)化替代機遇

中國是制造業(yè)大國，并正在向制造強國邁進。工業(yè)軟件作為制造業(yè)的大腦和靈魂，是實現(xiàn)智能制造的重要基礎(chǔ)。正因如此，對關(guān)鍵工業(yè)軟件的斷供和禁用成為美國對華科技戰(zhàn)的重要手段。尤其是替代難度較大的科學(xué)計算和系統(tǒng)建模仿真軟件，MathWorks對西工大、哈工大、哈工程等高校禁用MATLAB，頻繁實施的工業(yè)軟件制裁，讓國人不得不重新思考工業(yè)軟件的國產(chǎn)替代問題。

同元軟控董事長周凡利認為，要實現(xiàn)對國外工業(yè)軟件的替代，必須從市場、技術(shù)和用戶生態(tài)三個方向打破國外壟斷。如果沒有突破性技術(shù)出現(xiàn)，實現(xiàn)起來很難。但他同時也指出，數(shù)字化和智能化正在引發(fā)新一輪技術(shù)變革，給中國企業(yè)彎道超車、迎頭發(fā)展提供了機會。

例如，MBSE、數(shù)字孿生等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)正在革新傳統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)模式。尤其在裝備制造業(yè)，裝備研制呈現(xiàn)出數(shù)字化與智能化相融合的特點，以“數(shù)字樣機、模型貫通、數(shù)字孿生”為主線的裝備數(shù)字化技術(shù)路線，通過利用先進的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真軟件搭建數(shù)字樣機，將信號、通信、控制、計算等信息域與機械、電氣、流體、熱等物理域融合到一起，實現(xiàn)信息物理融合系統(tǒng)的設(shè)計、建模、仿真、計算、驗證及運維。

同元軟控成立于2008年，于2009年推出了亞洲首款建模仿真軟件MWorks，隨即開啟航空、航天行業(yè)應(yīng)用之路。此后歷經(jīng)近十年的產(chǎn)品打磨和經(jīng)驗積累，2018年推出系統(tǒng)設(shè)計與仿真驗證平臺，初步形成系統(tǒng)設(shè)計、驗證及協(xié)同閉環(huán)。2020年，面對MathWorks公司對國內(nèi)高校的MATLAB禁用令，同元軟控把握時機啟動科學(xué)計算與建模仿真平臺工程，開啟重大產(chǎn)品升級。

周凡利透露，2017年以來，公司年均增長率達到了40%以上，支撐公司業(yè)務(wù)持續(xù)快速增長有兩大因素。一是繞開了CAD、CAE等傳統(tǒng)領(lǐng)域，在數(shù)字化和智能化時代開辟了一條新賽道；二是趕上了中國裝備數(shù)字化高速發(fā)展趨勢和需求，并把握機會積極參與這一進程。談到這里，他提到一樁10年前開始的合作。

2014年中國航天科技找到同元軟控，希望一起探索構(gòu)建“數(shù)字空間站”，目標(biāo)是為太空中的空間站構(gòu)建地面上的數(shù)字空間站孿生體，實現(xiàn)了“天—地—數(shù)字”三站協(xié)同運行，以數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動，從設(shè)計到驗證和運維，實現(xiàn)全生命周期的數(shù)字化過程驅(qū)動管理，保障空間站這種大型復(fù)雜系統(tǒng)的技術(shù)可控、安全高效運行運維。該項目當(dāng)時最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是要將多個學(xué)科組成的復(fù)雜大系統(tǒng)構(gòu)建為一個統(tǒng)一的數(shù)字模型并且實時乃至超實時運行，這也是近年國外工業(yè)軟件廠商探索的新方向。

為解決這個問題，公司專門組建了技術(shù)研發(fā)團隊，從空間站的一個個單元開始，從制導(dǎo)導(dǎo)航控制到液體動力推進、能源管理，再到熱環(huán)控、空間通信等，花了將近7年時間將所有環(huán)節(jié)數(shù)字化走通，到2020年基本解決了構(gòu)建數(shù)字空間站的所有技術(shù)難題。這一年中國載人航天正式啟動數(shù)字空間站立項，并將MWORKS作為中國空間站工程的統(tǒng)一建模平臺，先后構(gòu)建了天和、夢天、問天三艙空間站的數(shù)字孿生模型，數(shù)字空間站包括4個專業(yè)、9個分系統(tǒng)、1600余臺關(guān)鍵設(shè)備的多學(xué)科仿真模型,模型規(guī)模達到150萬個方程組,實現(xiàn)空間站復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字化交付、全系統(tǒng)數(shù)字集成以及數(shù)字孿生伴飛運維，已經(jīng)成為業(yè)界裝備數(shù)字化的示范工程。

正是以嫦娥工程、空間站工程等代表的系列項目實踐經(jīng)驗，讓同元軟控打通任督二脈，在工業(yè)軟件技術(shù)創(chuàng)新與工程實踐的閉環(huán)中滾動迭代。直到2024年推出MWORKS 2024，為各行業(yè)裝備數(shù)智化提供統(tǒng)一的信息物理融合系統(tǒng)（CPS）計算仿真底座。

MWORKS新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺

當(dāng)我們從信息化時代步入數(shù)字化時代，各種技術(shù)概念也是層出不窮，比如元宇宙、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實等，這些新概念將現(xiàn)實世界推向虛擬化，并致力于實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的融合，這種現(xiàn)象與世界本質(zhì)密切相關(guān)。

事實上，不管是衛(wèi)星、飛機還是汽車，它們都是物理實體，而組成它們的零部件都有自各自的物理屬性，如機械、電氣、流體、熱等；但從功能上講，由零部件構(gòu)成的系統(tǒng)模塊又包含各種信息鏈路，如信號、通信、控制、計算等，當(dāng)數(shù)百萬個零部件及系統(tǒng)組合到一起時，要確保整體長時間穩(wěn)定運行，是一個極其困難的過程。

在復(fù)雜裝備研發(fā)過程中，為縮短研發(fā)周期和投產(chǎn)成本，并減少設(shè)計中錯誤，最理想的方式是構(gòu)建融合物理域和信息域的統(tǒng)一信息物理模型，在數(shù)字環(huán)境中設(shè)計、建模、仿真、計算、驗證及運維，這就是信息物理融合系統(tǒng)（CPS），它正在成為新一代裝備數(shù)字化平臺底座核心。MWORKS，就是國內(nèi)信息物理融合系統(tǒng)設(shè)計建模與仿真計算的代表，也是全球第四個實現(xiàn)科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化的軟件平臺，其它三家均為國外公司。

MWORKS包含4個核心軟件：科學(xué)計算軟件Syslab、系統(tǒng)建模仿真軟件Sysplorer、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計軟件Sysbuilder、系統(tǒng)協(xié)同建模與模型數(shù)據(jù)管理軟件Syslink，以及1個云化平臺MoHub、37個工具和33個模型庫。

科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺MWORKS

最新發(fā)布的MWORKS 2025a聚焦用戶痛點，在功能、性能和用戶體驗上進行了全面升級。當(dāng)前，MWORKS 2025a中MATLAB M語言計算環(huán)境，全面兼容M語言語法,內(nèi)置1681多個常用函數(shù),涵蓋基礎(chǔ)、數(shù)學(xué)、圖形、控制、信號處理等領(lǐng)域常用函數(shù),無須安裝MATLAB直接編輯、運行M代碼；Sysblock框圖建模環(huán)境支持Simulink模型導(dǎo)入復(fù)用,其可視化的框圖建模和狀態(tài)機建模能力，全面覆蓋Simulink框圖建模與Stateflow狀態(tài)流建模能力?。在具備MATLAB/Simulink同類功能的同時更具有創(chuàng)新性，融合MindSpore、鯤鵬數(shù)學(xué)庫KML等業(yè)界先進能力，兼容主流國產(chǎn)操作系統(tǒng)，充分釋放自主軟硬件平臺的聯(lián)合優(yōu)勢。

全球第四個科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺

周凡利指出，MWORKS 已經(jīng)從根本上初步解決了國內(nèi)企業(yè)面臨的科學(xué)計算和系統(tǒng)建模仿真軟件卡脖子問題。MWORKS采用了Modelica、FMI、Julia等系列國際開放規(guī)范、語言，擁有高度自主的編譯求解內(nèi)核和系列編譯器，以及自主構(gòu)建的系列工具箱、模型庫及專業(yè)應(yīng)用，同時提供平臺開放架構(gòu)與SDK開發(fā)接口，以及應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，作為各行業(yè)裝備數(shù)字化基礎(chǔ)底座，并提供豐富的擴展開發(fā)手段。

當(dāng)前，MWORKS 擁有三大關(guān)鍵能力，即統(tǒng)一環(huán)境下的多范式建模仿真能力、模型驅(qū)動的多目標(biāo)代碼生成能力，以及豐富的專業(yè)工具箱與生態(tài)共建能力。

統(tǒng)一環(huán)境下的多范式建模仿真能力：MWORKS提供算法、框圖、狀態(tài)機、物理、數(shù)據(jù)等多范式統(tǒng)一建模,支持信息物理融合系統(tǒng)計算仿真；基于Modelica統(tǒng)一表達,創(chuàng)造性地實現(xiàn)框圖、狀態(tài)機、物理建模的統(tǒng)一；整體實現(xiàn)了統(tǒng)一建模環(huán)境、統(tǒng)一語言規(guī)范、統(tǒng)一編譯分析、統(tǒng)一代碼生成及統(tǒng)一調(diào)度求解。

模型驅(qū)動的多目標(biāo)代碼生成能力：MWORKS支持科學(xué)計算算法、框圖模型、物理組件模型等不同算法模型面向MCU、DSP、CPU、GPU等不同硬件目標(biāo)的仿真代碼生成、嵌入式實時代碼生成等不同場景的代碼生成,從而支持信息物理融合系統(tǒng)的代碼生成。其中基于Julia科學(xué)計算語言生成C/C++代碼是國際上首次實現(xiàn)。

豐富的專業(yè)工具箱與生態(tài)共建能力：MWORKS模型庫涵蓋傳動、液壓、電機、熱流等多個典型專業(yè)，覆蓋多個重點行業(yè)；函數(shù)庫提供基礎(chǔ)數(shù)學(xué)和繪圖等基礎(chǔ)功能函數(shù)，內(nèi)置曲線擬合、符號數(shù)學(xué)、優(yōu)化與全局優(yōu)化等高質(zhì)優(yōu)選函數(shù)庫，以上均支持用戶自行擴展；提供AI與數(shù)據(jù)科學(xué)、信號處理與通信、雷達、控制系統(tǒng)、設(shè)計優(yōu)化、并行計算、半物理仿真、嵌入式代碼生成與驗證、模型集成與聯(lián)合仿真等多個類別工具，滿足多樣化的數(shù)字化設(shè)計、建模、仿真、計算、分析及優(yōu)化需求。

目前，MWORKS已廣泛應(yīng)用于航天、航空、能源、船舶、汽車、通信、電子等行業(yè),為載人航天、探月工程、國產(chǎn)大飛機等重大工程以及新一代通信電子設(shè)備提供了先進、自主的數(shù)字化平臺。此外，MWORKS已在全國409所高校及6所國外高校推廣應(yīng)用，在哈工大、哈工程、北航、北理工等四所高校開設(shè)了200多門MWORKS相關(guān)課程,在全國100所高校開設(shè)了1300多門MWORKS相關(guān)課程,涉及數(shù)學(xué)優(yōu)化、AI與數(shù)據(jù)科學(xué)、信號處理、通信、射頻與混合信號、控制系統(tǒng)、模型驅(qū)動的代碼生成與實時仿真、機械多體、基于模型的設(shè)計優(yōu)化等方向以及車輛、能源、機械、電氣等領(lǐng)域。

深化MWORKS創(chuàng)新，夯實中國裝備數(shù)字化根基

裝備制造業(yè)是制造業(yè)的“基石”，被譽為“工業(yè)之母”，是制造工廠的“工廠”。裝備制造業(yè)發(fā)展是我國由“制造大國”走向“制造強國”的堅實根基。經(jīng)過第二次工業(yè)革命以來的百年進化，裝備已經(jīng)成為一個復(fù)雜的綜合體，它既包含了機械、電氣、流體、熱等物理屬性，也包含了信號、控制、傳感、通信等信息屬性。尤其進入到數(shù)字化時代，裝備不再只是一堆硬件，其中還包括了復(fù)雜的算法和人工智能技術(shù)。而裝備數(shù)字化的目的就是利用領(lǐng)先的數(shù)字化和智能化技術(shù)形成具備狀態(tài)感知、集成互聯(lián)、決策優(yōu)化和自主作業(yè)等能力的智能裝備，并且為其提供裝備全生命周期的數(shù)字化與智能化研制手段。

正如周凡利所言，未來一切裝備都將是信息物理融合系統(tǒng)，由傳感、信號、通信、控制、計算等信息域與機械、電氣、流體、熱等物理域組成，信息物理融合系統(tǒng)設(shè)計建模與仿真計算是裝備數(shù)字化的核心。

在中國裝備數(shù)字化工程引領(lǐng)下，MWORKS將支撐裝備制造業(yè)以數(shù)字樣機為中心，實現(xiàn)“數(shù)字空間快速迭代、物理世界一次成功”的敏捷數(shù)字迭代模式,從“專業(yè)級模型”到“系統(tǒng)級模型”,從“局部專業(yè)仿真”到“全系統(tǒng)數(shù)字仿真”；從“控制邏輯-被控對象”閉環(huán)的控制系統(tǒng)半物理仿真，到“信息-物理融合系統(tǒng)”閉環(huán)的虛實融合數(shù)字孿生。

2024年12月，在工業(yè)和信息化部公布了人工智能賦能新型工業(yè)化典型應(yīng)用案例名單，同元軟控憑借“基于科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺的機理-數(shù)據(jù)融合智能應(yīng)用”成功入選技術(shù)底座方向的24個案例之一。在案例中，MWORKS針對裝備部分機理不明確等問題，利用智能算法對機理不明確的模型部分進行參數(shù)辨識與補償，實現(xiàn)機床加工誤差高精度的預(yù)測，在智能控制算法的作用下，機床圓臺銑削加工、凸輪磨削加工的最大輪廓誤差由此前的15μm減低到8μm，同時改善了表面質(zhì)量。

事實上，除了機理-數(shù)據(jù)融合，MWORKS還提供多物理融合、信息-物理融合、系統(tǒng)-專業(yè)融合、物理-數(shù)字融合等創(chuàng)新能力，并支持裝備數(shù)字化交付、全系統(tǒng)仿真驗證及全流程模型貫通；MWORKS提供算法、模型、APP等規(guī)范的擴展開發(fā)手段，支持專業(yè)工具箱以及行業(yè)數(shù)字化工程平臺的擴展開發(fā)，全面滿足中國重大創(chuàng)新工程數(shù)智融合研發(fā)的需求。

如今，借助數(shù)字化和智能化發(fā)展的東風(fēng)，依托中國最龐大的裝備制造業(yè)群體，在國家工業(yè)軟件國產(chǎn)化替代政策的引導(dǎo)下，中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)迎來了歷史性的機會，可謂“天時、地利、人和”全到位。在可預(yù)見的將來，中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)一定會出現(xiàn)如同華為、比亞迪那樣在全球具備較大影響力的公司。未來，同元軟控將以此為目標(biāo)，持續(xù)深化平臺技術(shù)創(chuàng)新，朝著成為國際一流工業(yè)軟件企業(yè)而努力。