11月24日至26日，由中国工业合作协会、北京工业大学主办的第五届中国仿真技术应用大会在北京隆重举办。大会以“迎接数智化时代的仿真技术”为主题，旨在搭建仿真领域产学研用融合的高质量平台，赋能企业数字化转型升级。

大会同期举办了中国仿真技术展览。我院工程仿真研究中心受邀参展，通过实物模型、动态视频、展板展示等丰富载体，生动呈现了我院依托国家超级计算济南中心新一代通用山河超级计算平台强大算力，赋能工业仿真领域取得的特色创新应用成果。其中，自主开发打造的工业仿真云平台在展会中备受瞩目，赢得众多专家学者认可。目前该平台已为中国重汽、中国中车、潍柴集团、山东钢铁集团、济南二机床厂等等工业领域企业提供产品设计、云端CAE仿真、数据汇聚分析、研发数据管理等服务。

济南超算的“连招打法”

助推国产工业软件生态破局发展

近年来，智能制造和工业4.0概念持续走热，作为基础支撑的工业软件也备受业界重视。工业软件是中国从工业制造大国向工业设计大国转变的核心技术，然而受限于起步晚、技术难、自主化程度低等原因，工业软件市场份额大部分被国外厂商占领，我国工业软件始终面临“核心技术受制于人”的困境。根据亿欧智库研究显示，2020年中国工业增加值占全球工业增加值的22%，但中国工业软件市场在全球的市占率仅为7%，关键性的研发设计类软件仅占5%。

工业软件其本身的产值并不高，但其对航空业、制造业、建筑业等领域可产生数百倍的巨大拉动能效。中国工程院院士谭建荣更是直接地说：没有强大的工业软件，就没有强大的制造业。能否实现工业软件的国产化，对于国家安全、产业发展具有重大战略意义。正因如此，如何解决工业软件发展面临的种种问题，推动国产工业软件成为我国数字化生产与智能建造的发展引擎，成为举国上下关注的焦点。

随着智能制造时代的到来，制造企业在数智化转型升级进程中出现更加复杂的应用创新需求，对工业软件和计算机性能提出了更高的要求。高性能工业软件就是高性能计算和工业软件的合成体，能够解决工业领域的高精度数值仿真计算问题，是推动产业转型升级的核心技术，但目前国内高端工业软件80%以上的市场份额被国外垄断，并行版本的工业软件极为昂贵。由于国际形势的变化，我国工业领域面临严峻的技术禁运和关键软件“卡脖子”风险，迫切需要研发自主可控的高性能工业软件。

为破解生态薄弱的难题，2022年9月，由我院建设的“济南市高性能工业软件重点实验室”在算力赋能工业创新发展高峰论坛上揭牌成立，该实验室面向省市工业过程、装备产品仿真的重大需求，依托济南超算强大的算力资源优势，以超大规模并行仿真技术为手段，聚焦高性能工业仿真中的共性关键技术，从物理模型、数值算法、并行技术、软件工程、业务系统等多个维度构建多尺度-多物理场系统的高性能工业软件体系。致力于突破关键核心技术壁垒，促进智能制造、高端装备、先进材料、生物医药、能源化工等相关领域的研发创新，推动高性能工业软件的国产化和产业化。

截至目前，实验室已在流体流动尺度的计算流体力学软件Palabos、分子尺度的分子动力学软件miniMD进行并行算法软件开发，实现了Palabos百万核心和miniMD千万核心并行突破，创新优化了Palabos、miniMD、OpenFOAM等一批仿真软件，为化工行业大规模并行计算提供强大助力。

在开源国产自研软件生态建设方面，我院还联合浙江远算科技有限公司建设“工业仿真系统联合实验室”，并聘请中国科学院院士陈国良担任名誉主任。作为山东首家基于国产超算开展工业仿真系统研究的科研平台，该实验室聚焦工业软件领域“卡脖子”关键技术，依托国产超算环境培育“开源+自研”的工业软件生态、研发软硬件一体化的工业仿真系统，从算力底座、软件工程、技术验证、应用示范、人才培养等层面为自主可控工业软件发展筑基强本，探索“开源+国产”工业仿真系统应用推广和产业赋能的新模式，打造“超级算力+工业”创新发展的济南样板。

“研究一定要注重问题驱动，找到企业生产过程识别、决策与控制中亟待解决的问题，选准应用场景。”中国工程院院士柴天佑强调。生产研发自主工业软件必须与终端工业企业深度融合，在生产实践中调整完善、更新迭代，不断提升软件的精度、稳定性、可靠性。

山东钢铁集团新上市了一批深冲钢家电面板，其板材成型性能强，主要用于生产形状复杂的家电面板。但在热轧生产中两侧会出现轻微凸起，业内称为“猫耳型”问题。一旦出现“猫耳”缺陷，产品就只能降价销售，从而造成较大经济损失。企业花费一年多时间，投入接近百万元，经过多次试验，仍然没有解决该难题。

我院工程仿真研究中心科研人员深入山钢集团，实地了解企业生产加工情况，分析缺陷出现症结，与企业联合成立“先进钢铁材料数字化研发云平台”，通过不断优化仿真模型，研究了多因素作用下的版型缺陷产生的原因，大大提升了版型质量，解决了“猫耳型”版型缺陷，为山钢每年额外创造1000多万产值突破。借助前期合作经验，山钢还利用“先进钢铁材料数字化研发云平台”向氢冶金节能减排技术发起攻关。项目实施后，单体高炉的碳排放量将降低5%左右，生产效率将上升2%左右。

CAE和HPC的“天作之合”

打造工业软件+算力的济南样板

当工业软件化身他国手中的“制裁工具”时，国产工业软件亟需打响一场“突围战”。在突围的背后，除了扎实的基础学科知识积累、市场用户的验证、软件本身产品力比拼外，还有不可忽视的隐藏致胜要素——算力。

说到计算，当年“两弹元勋”邓稼先先生在领衔研制第一颗原子弹时，研究人员对内爆过程中产生压力的技术指标进行了为期20天的计算，最终结果依然出现偏差，计算工作因此陷入僵局。为了获得准确的结果，邓稼先带领研究人员用手摇计算机、计算尺乃至算盘反复计算，最后从理论上证明苏联数据是有问题的。正确的参数给原子弹理论设计奠定了坚实基础，1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功。

时代变迁，站在前人栽种的大树下，现代科学家和工程师们拥有了无与伦比的计算资源和条件，高性能计算带来的算力资源为CAE等工业软件提供了源源不断的算力，海量算力不仅让高精度求解速度够快，更能算得更准，CAE天生的求解计算从诞生之初就和高性能计算紧密结合。

东玺技术（山东）有限公司是以日本工程院外籍院士董勤喜为核心设立的CAE工业软件研发及创新应用公司，通过打造可信、可用、可控的高端国产CAE软件平台，聚焦突破国家在智能制造、新材料、防灾减灾、矿山安全、生态环保等重大领域工业技术难题，助力国家重大产业向高端化及绿色环保发展。

然而，国产工业软件从研发到被市场接纳从不是一件容易的事，同时自研的CAE平台计算都需要建立在大量的算力资源上才能完成，这些问题一直以来困扰着东玺技术公司。

如何破解上述问题，我院高性能计算研究中心自主研发的灵犀易算云平台与东玺技术公司联手给出了答案。前不久，灵犀易算云平台与东玺技术公司达成战略合作，共建“DonSys SaaS化计算仿真平台”在灵犀易算云平台上完成部署，并通过“SaaS化软件匹配算力”的合作模式，让用户直连尖端算力，能够在短时间内运行大量并行任务，提高资源利用率及模型仿真效率，做到真正的降本增效。同时，用户依托灵犀易算云平台“5秒注册平台账号，15秒接入计算资源”的SaaS化服务模式下，可直接将文件存储在云端服务器，并线上实时进行管理，软件则采用订阅方式进行付费。如此便捷高效的操作，大大节省了用户使用软件的工作成本，提升了操作效率。

后续，东玺科技公司也将依托济南超算强大算力资源，不断完善工业软件产品线，开发推出地震解析模块、矿山分析模块、高性能模流分析模块等自研工业软件。

为建设让算力流转的国产超算生态圈，灵犀易算云平台联合一众优秀的自研软件开发者，倾力打造超算自研软件开发者入驻模式。自研软件科研团队通过灵犀入驻扶持计划，拥有专属宣传推广扶持，可获取更多流量曝光，迈入科研与商业的快速对接通道。此外，灵犀易算云平台也将于入驻方一道针对用户最直接的需求，提供全套解决方案及技术支持，并整合多方资源，为用户带来流媒体内容时代下全新的科研交流体验。

路远事难，行则将至。未来，济南超算将持续瞄准国产工业软件生态建设，致力于探索软件国产化替代和工业算力融合新模式，通过联合高校、科研院所、企业等各方力量，攻克工业软件“卡脖子”技术，打造、引进面向国产超算系统、具有自主知识产权的高端工业软件产品，构建软硬件融合的双自主体系，推动产学研用协同创新，助推国产工业软件生态“弯道超车”，为我省新旧动能转换注入强劲动力，助力制造业高质量发展。