大数跨境

工业软件大事件!一个崭新里程碑——OGG1.0发布,华为贡献全部源代码

工业软件大事件!一个崭新里程碑——OGG1.0发布,华为贡献全部源代码 广东省数字化学会
2024-04-20
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导读:2024年4月19日,“云几何技术研讨会暨OGG1.0发布仪式”在深圳成功举办。研讨会由数字化工业软件联盟

2024419日,“云几何技术研讨会暨OGG1.0发布仪式深圳成功举办。

研讨会由数字化工业软件联盟 (以下简称DISA)、广东省数字化学会主办, Open Geometry开源社区等单位共同协办。来自共建单位、行业伙伴、OGG开源项目等近百位领导、专家、开发者,共同见证OGG 1.0版本发布及核心贡献者协议的签署。OGG 1.0开源几何建模引擎面世,具有重大意义,必将成为中国工业软件史上一个极其重要的里程碑事件。

几何,形之学,型之本,物之抽象表达。世间万物,原本有形。世间万事,皆需定型。消除不确定性,将万事万物定形,定型,定性,并予以精确描述和图示化展现,是社会运行根基,工业发展保障,经济交易依据。
几何在数字空间的三维精确表达,就是几何建模引擎。作为工业软件最底层核心组件,如同万丈高楼之础石,默默地支撑着工业软件发展。寻常看不见,须臾不可缺。所有工业软件,都需要一个安全可靠的“几何底座”
唯有软安,方可工泰。

一.几何建模引擎从CAD分离

“根有多深,树有多高,冠有多广”。无论是哪种工业软件,如CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助工程)、CAT(计算机辅助测试)、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)、CAQ(计算机辅助质量控制)、EDA(电子设计自动化)、PLM(产品生命周期管理)、BIM(建筑信息模型)等,其应用高度、覆盖广度,取决于几何建模引擎深度,几何底座厚度。
几何建模引擎主要提供特征识别、几何表达、几何修复、几何底层算法、曲面建模、三维重建、模型简化、数据交换、应用程序开发包、数据接口等功能,封装了各种建模功能的实现算法及管理机制,用户通过点击工业软件中的建模命令,调用引擎中的相关算法和命令,实现一系列建模操作。没有几何建模引擎,各种工业软件就失去了最基本的“定形,定型,定性”功能。
CAD发展早期阶段,几何建模引擎和CAD是不分家的。但是后来“分家”,从CAD中独立出来,也变成是一种能力彰显,是几何建模引擎成熟的标准。
不少人把工业软件“核心代码”和几何建模引擎混为一谈,认为是一回事,其实是错误概念。几何建模引擎具有高度的功能公有性和代码独立性。能从某个工业软件分离出来、单独存在、单独调用、单独销售、可用于其他企业工业软件的三维建模组件,才是几何建模引擎。反之则不是。
自上个世纪70年代末以来,英国剑桥大学发展出ParasolidACIS内核,让几何建模引擎从CAD中剥离出来,后期分别成为西门子和达索公司单独销售的成熟几何建模引擎产品;法国有从 EUCLID CAD 内核发端至今的OpenCascadeOCCT)开源几何建模引擎,俄罗斯C3DRGK等专有几何建模引擎;美国AutodeskPTC等有专有几何建模引擎。国内工软厂商直接采用上述成熟商用几何建模引擎来开发工业软件,其中90%以上是用的OCCT
进入新世纪以来,国内工软厂商在内核领域也有一些研究成果,如中望软件的Overdrive、华天软件的DGM等,还有一些几何建模引擎正在开发中。总体上,国内在几何建模引擎领域技术底子薄弱,虽然目前学术研究上奋起直追,但工程积累上存量甚少,尚不具备与国外同行的全面竞争能力。

二.几何建模引擎比软件更难

做工业难。开发工业软件难。开发CADCAEEDA类工业软件更难。开发几何建模引擎,难上加难!
对于几何建模引擎重要性,业界有三种比喻:
1)引擎,内核如同发动机,可以为工业软件提供强大动能,其可能的输出值代表了软件功能上限。
2)地基,内核如同工业软件之地基,是工业软件安身立命的坚固“几何底座”。
3)建材,内核如同钢筋、砖块、水泥,不管盖什么样的建筑,都离不开它们。
无论是比喻为发动机、地基还是建材,都是寻常不可见之物。
正是这种“看不见”却极其重要的东西,决定了工业软件的生命周期、行为举止、音容笑貌。中国工业软件与国际同行的水平,不仅仅是差了几个CADCAEEDA软件,而是还差了一个平时大家都“看不见”的几何建模引擎。基础不牢,地动山摇。几何建模引擎如同横亘乌江之上的桥头堡,成为牵制全局的天险,必须攻克。
在国内基础工业软件领域,一直存在沙地盖楼、底座松软、内核不坚、没有备胎等风险。若非出现俄罗斯所遭遇的万项制裁情形,几何建模引擎大概率不在被禁之列。但是如果真的与对手发生全方位、多领域、多形态战争,几何建模引擎有可能会变成一种制裁“武器”,成为一种乌江天险。因此,攻克乌江天线,掌控几何建模引擎,变成中国工软当务之急。
也许有人会问,为什么不去组织强大团队去自己开发一个优秀几何建模引擎呢?这是一个好问题。几方面原因:
开发几何建模引擎,无法靠人海战术,举国体制亦作用不大。这是一个高智力小圈子数学家专属活动。历史经验证明,几个脑回路清奇、思如泉涌、算法精湛的数学家聚到一起,人才就够了。开发几何建模引擎的公司,从来都是几十人、百十人的小微企业;
市场对几何建模引擎需求总量不大。一家工业软件企业选定某个几何建模引擎之后,长期基于该几何建模引擎开发软件,基本不换引擎,一次买断或每年交点使用费即可。因此几何建模引擎是一个小众市场,无法赚大钱;
几何建模引擎考验数学水平。针对各种场景和无数细微问题,算法头等重要。貌似任何有数学功底的人,都可以去开发一个几何建模引擎。但这个几何建模引擎要经得住任何场景验证,怎么用都不出问题,万一出问题也不宕机,这极难做到。
这就是为什么有很多人都曾经开发几何建模引擎,但是全世界真正经得住用户现场严苛“蹂躏”的几何建模引擎,寥寥无几,屈指可数。
工业软件的尽头是几何建模引擎。宇宙的尽头是数学。数学极其精湛,算法好上加好。产品非常小众,权重特别巨大。销售常年小额,迭代比较缓慢。这就是几何建模引擎市场过去几十年的真实写照。

三.几何建模引擎的世界格局

至上个世纪90年代,国外主流厂商陆续完成了几何建模引擎布局,大都掌握了一两种功能完善且被市场长期验证的几何建模引擎,确保其在竞争中能维持优势地位。目前几个蜚声业界、应用广泛的几何建模引擎,基本由国外巨头垄断:
1德国西门子的Parasolid几何建模引擎,其行业应用广,业界认可度高,集成了130多家软件供应商产品,同步建模业界领先;
2)法国达索的CGMACIS 几何建模引擎,CGM的曲面建模和造型能力当属业界翘楚,ACIS可提供高质量3D应用软件开发框架,已成功用于350多个应用软件;
3)法国Capgemini集团子公司OPEN CASCADE SASOpen CASCADE Technology(缩写为OCCOCCT)几何建模引擎,是为特定领域快速开发程序而设计的面向对象的C++库。通过开源方式被成千上万应用软件所使用。
4)俄罗斯ASCONTop SystemsLEDASTESIS等企业或高校开发的C3DRGK等几何建模引擎,用于KOMPAS-3DNANOCAD等软件。
OPEN CASCADE SAS公司总部位于法国基扬古尔Guyancourt),在法国里昂和俄罗斯下诺夫哥罗德均有研发基地。在几何建模引擎开发上,法国与俄罗斯团队已经有很长时间合作历程,法俄共有约 150 名工程师和研发人员团队。笔者把法国里昂的OCCT简称为“法管母社区”,把俄罗斯下诺夫哥罗德的OCCT简称为“俄管子社区”。俄罗斯员工普遍数学水平较高且人工费较低,因此俄管子社区研发基地人员数量较多,一直是维护和优化OCCT开源共享社区的主力军。

四.全球唯一开源内核OCCT

OCCT是全球唯一一个完全开源几何建模引擎,与前面提到的 ACISParasolidCGMC3D RGK 等非开源几何建模引擎有明显区别。开源软件好处在于:
开源软件免费使用,极大地降低企业开发工业软件的成本;
②灵活定制,按需开发,原理透明;
③全球化使用,全球化迭代,全球化纠错,全球化分享;
④创新度较高的开源项目,可迅速提升贡献者业内知名度;
⑤开源必有社区,社区成员互惠,彼此技术支持,分享经验知识;
⑥即使创建者放弃某开源软件,其生命周期也会因社区成员志愿维护而长期延续。
从非开源几何建模引擎,到开源几何建模引擎,从“0-1”自己开发,到直接借鉴全人类软件成果,开源是一个极其重大、惠及全人类的举措。开源社区的软件程序贡献者,是具有行业情怀的世界公民。他们甘愿将自己多年积累的软件知识、专业洞察、开发经验和Know-how无偿贡献出来,与全行业同仁共享,这本身是一种非常难得、格局甚高的数字文明。他们的持续贡献,可以改变很多企业和个人的前途和命运,缩短人类在软件领域试错、折腾和走弯路的距离。
很多人把开源理解为是免费使用他人软件源代码,这是错误的。开发者把自己辛苦多年的软件研究成果,以源代码方式开放到社区中,既是为了造福所有同业开发者,避免“重复造轮子”,也是为了能更好地改进、优化这些源代码。开源协议明确规定,用户使用开源代码之后产生的所有新增、优化的代码,应该回馈给开源社区,分享给其他用户。但是不少用户不尊守开源协议,只图索取,不愿回报,给自己造成知识产品风险。长期下去,母社区可以对这些用户采取禁用等惩罚性措施,因为即使开源,母社区仍然拥有对开源代码的掌控权与处置权。

五.俄管OCCT变身华管OCCT

2022年俄乌冲突爆发,西方联手对俄实施了万项制裁,法管母社区停止与俄管子社区合作,造成研发人员濒临失业,社区工作瘫痪,技术更新与代码维护停止。
华为公司当年抓住这个天赐良机,主动与俄管子社区对接沟通,将绝大多数研发人员打包收编到华为俄研所,接管了该子社区管理工作,让停顿的技术维护和代码更新工作得以恢复,同时子社区继续保持完全开放状态,接纳全球开发者的使用、检视和评价。
鉴于在极端制裁态势下,该子社区服务器物理上位于俄境内所带来的种种不便,为了更好地服务全球客户,持续优化源代码,华为公司与法管母社区沟通协商并获得许可后,将俄管子社区全部源代码,合规、安全地迁移到华为云服务器上。
在本次发布会上,由华为云工业软件首席技术专家方志刚代表华为公司,与DISA副秘书长、广东省数字化学会秘书长胡伟之签署了核心贡献者协议,将华为云上的全部源代码,开源到由DISA创建和管理的开源平台“OPEN DISA”上。为区别于原有俄管子社区名称,这批宝贵源代码有了一个新名字:OGGOpenGeometry Group缩写,读作:欧哥哥)。
OPEN DISA开源平台承诺严格按照法管母社区要求,把所有基于OGG的优化增强代码,回馈给母社区,为全球用户提供更高水平开源服务。
目前OGG已经纳入了广东核心软件攻关工程的开发和培育序列,走上了从开源几何建模引擎到开源云原生几何建模引擎的转型升级路程,期待在一场自我革命中,凤凰涅槃,浴火沐云,焕新重生。
自古以来,“不谋万世者,不足谋一时;不谋全局者,不足谋一域。”华为这次对俄管子社区OCCT代码的一连串举措,从审时度势,及时研判,顺势而为,到主动出击,敢于投入,用足规则,在极短时间内实现代码乾坤大挪移,两年后复盘来看,每个动作,都是那么精、准、快,合情、合理、合规。不得不说,华为是一个具有全球国际视野、敏锐观察思考、强烈行动意愿和无私奉献精神的伟大企业。俄管子社区的华丽转身,在中国乃至全球工业软件史上,书写了浓墨重彩的一笔。

六.华为倾情付出于开源软件

202377日,华为公司创始人任正非在与科技日报原总编辑刘亚东的对话中,揭示了华为对工具软件的决策准则。
任总说:开发工具软件是因为我们需要用这个软件来设计产品。打个比方,如果我们的目标是造汽车,就必须要有螺丝刀和扳手。但没有螺丝刀和扳手,汽车是造不出来的。“螺丝刀”和“扳手”不是我们的目的。所以,我们就带着国内各个厂商去做“螺丝刀”和“扳手”。我们的人慢慢会退出来,这些工具软件就是他们的。但他们的东西会生长在我们的云上,也就是云化。这样,国内电子工业就可以独立设计了。我们已经向社会公开发布了20多个工具软件,我们内部已经用了很多。等用得看不到缺点了,就把这些工具软件公开给社会。到那时,原来跟我们一起研发的公司就接过去了。还有58个工具软件正在验证中
这段讲话,信息量大,态度明确。(1)华为自己不造工具软件,只是工具软件使用者;(2)作为用户,华为可以带领工具软件厂商打磨工具软件,“等用得看不到缺点了,就把这些工具软件公开给社会。到那时,原来跟我们一起研发的公司就接过去了”。
华为是这么说的,也是这样做的。华为先后开源了 EdgeGalleryMindSporeopenEuleropenGaussOpenHarmony等多个平台级基础软件,现在又开源了OGG,我帮你做,不图拥有,保持开源,这是一种造福全人类的宏大格局。
当前开源接力棒已经从华为云传到OPEN DISA这样一个兼具国际(OCCT)、国内(华为)优秀开源基因的开放平台上。权在我手,工泰软安。一个可信、可用、高水平的几何建模引擎,鲜活地运行在OPEN DISA平台之上。这一重大转变,既延续了原有开源社区一贯的开放性,也为未来可能发生的极端态势,给中国工业软件厂商,上了一道信创保险,挖了一条安可护城河,奉献了一个永续可用的“几何底座”。
无论从哪个角度去看待和理解,OGG的出现都是划时代的,具有重大里程碑意义,必将深刻改变全球工业软件格局。

七.业内同仁热烈欢迎OGG

419日发布的OGG 1.0版,已由华为技术团队做了486项增强,相比法管OCCT7.7版同期改进,进度快3倍以上。中国OGG,中国项目,中国速度,创造了业界纪录。按照这个优化增强进度,OGG极有可能在不久的将来,成为全球几何建模引擎领域一颗耀眼的明星。
在华为贡献全部OGG源代码的感召下,云图三维原CEO也将其CAD软件源代码全部开源。更多的开源软件正在向OPEN DISA开源平台集结。
上海新迪数字技术有限公司联合创始人、首席战略官彭维博士说到:今天OGG 1.0正式发布了,这是新一轮中国工业软件产业发展的一个代表性事件,是解决国产工业软件根技术问题的一个新尝试。OpenGeometry开源社区规划的新一代云几何融合内核、开源测试用例库、CAD模型交互标准、…… 无一不让我们对OGG的未来充满无限期待。
中国科学院数学与系统科学研究院贾晓红研究员点评:DISA孵化了OGG这样一个云几何内核的开源平台,这在近几年我国工业软件领域是一个重要的标志性事件。OGG为来自学术界和企业界的朋友们搭建一个更好的双向奔赴的平台,祝愿OGG枝繁叶茂、欣欣向荣、硕果累累。
深圳泊松软件技术有限公司曹一鸣先生认为:作为工业软件的从业公司,我们认为这件事非常有意义和价值,必将对未来国内的几何以及相关的工业软件的运作都会起到非常积极的示范效应和良好的推动效应。
华南理工大学王清辉教授评论到:对于从事CADCAM相关领域的开发者来说,拥有一个自己喜爱的几何内核至关重要。这个几何内核应该是可用的、好用的而且是长期可用、长期好用。DISA牵头增强OCC并且开源到OpenGeometry,给众多用户一个长期的信心支持。
上海交通大学何援军教授总结:OGG抓住了工业软件的根本。用开源的方法构筑工业软件的强大基础,开创出工业软件的一番新天地。这两件是表面的,背后的支撑是华为:华为发起、华为主导。华为是民族品牌,可以说是代表国家在国产工业软件的发展中,发挥领导作用、核心作用和领头作用。
武汉承泽科技有限公司徐劲总经理表示:有关DISA和华为组建OGG这件事情,我听到后首先是感到比较惊讶,然后话又觉得非常鼓舞。DISA和华为就是今天中国工业软件的普罗米修斯,OGG就是这颗火种。我希望大家今后能围绕这颗火种抱团取暖,为改善目前的中国工业软件的被动局面做出自己的贡献!

八.小结

OCCTOGG,从几何建模引擎,到云原生几何建模引擎,在数学算法和先进计算框架的加持与赋能下,几何建模引擎不断发生跃迁和质变,更高、更快、更强。
若把OCCT比喻为瓦良格,那么OGG就是辽宁舰,下一代云原生OGG就是福建舰,青出于蓝而胜于蓝;若把OCCT比喻为天庭火种,那么华为就是普罗米修斯,这个火种已经在华夏大地上点燃了OGG火炬,假以时日,必定星火燎原。
源代码社区在手,OGG火炬高举,工软供应链在握。不经意间,航母换代,引擎升级,底座筑牢,乌江已在身后。此刻中华大地春光正好,国产工业软件蓄势待发。
软件不软,几何不虚,数学根深,开源永续。

参考资料

[1]时娜,任正非访谈!5000字全文→[EB/OL],上海证券报,2023-9-22https://mp.weixin.qq.com/s/Syd2J6_AciTpF71Om-5u5Q
[2]丘水平等,工业软件云战略[M]北京:机械工业出版社,2023-10
[3]方志刚,致OGG开源社区的朋友:龙临福至,元启新始[EB/OL]OpenGeometry开源社区, 2024-02-07


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