2023开源工业软件白皮书-CAE软件集成框架-开源工业软件工作委员会_60页_4mb

CAE开源集成框架白皮书总结

CAE（计算机辅助工程）软件作为制造业核心工业软件，融合多学科算法和技术，具有开发难度大、周期长等特性。在工业软件自主化需求下，开源模式成为推动CAE软件产品化的重要途径。2022年成立的开源工业软件工作委员会（OpenAtomopenCAX）旨在构建国际化开源工具链，加速核心技术积累与产业商用迭代。

本白皮书系统阐述了开源CAE技术的必要性与实施路径。核心内容包括：

1. CAE技术现状
   国内外先进CAE软件主要集中于欧美国家，历经技术提升、工程应用与并购整合三个发展阶段。我国CAE技术起步较晚，但已形成若干代表性国产软件，如HAJIF、JIFEX、SAP84等。当前面临多团队协同困难、复合型人才短缺及运营体系不完善等挑战。

2. 关键技术体系
   包括图形交互界面、几何建模、网格生成、后处理可视化、工程数据管理及云计算与HPC技术。FastCAE平台通过集成开源组件（如OpenCASCADE、Gmsh、VTK）与自研模块，提供可视化设计、几何建模、网格处理、求解器驱动、后处理功能及脚本控制等核心能力。

3. 开源框架模式探索
   开源模式具有降低研发成本、提升协作效率、促进标准统一等优势。通过构建开源底座平台，实现CAE软件的模块化开发与生态整合。FastCAE采用C/S架构，支持跨平台部署与云原生特性，提供标准化数据接口与灵活扩展机制。

4. FastCAE功能与架构
   平台采用分层架构设计，包含几何数据模块、网格数据模块、模型数据模块、主界面模块及前后处理模块。支持可视化设计器、脚本自动化及插件扩展，实现仿真流程的快速配置与定制。其核心能力涵盖多物理场仿真、并行计算及三维可视化。

5. 生态建设成果
   FastCAE已形成包含600余位用户的开源社区，支持240余款自主CAE软件开发。参与国家重大项目8项，推动行业标准制定与技术验证。典型案例包括基于FastCAE开发的CoinFEM（并行有限元仿真）、VEROM（船舶耐波性预测）、EasyPSim（等离子体仿真）及计算力学降维方法软件，覆盖结构、流体、电磁等多领域。

6. 未来发展规划
   技术层面将完善C/S与B/S架构融合，细化功能模块并增强数据处理能力。产品层面探索底座开源与专有模块销售相结合的模式，推出学科集成模板、低代码设计平台及软件能力集成平台，同时构建高端人才培养体系。

通过开源生态建设，FastCAE致力于推动国产CAE软件的标准化、模块化与产品化，助力实现从技术积累到产业应用的跨越式发展。其实践路径为行业提供了可复用的协同研发框架，形成了中国特色的工业软件创新模式。