從MATLAB到MWORKS，科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺的中國選項

2020年，同元軟控經(jīng)過二十年技術(shù)積累，十二年持續(xù)打磨和工程迭代，作為MWorks平臺核心的系統(tǒng)建模仿真軟件Sysplorer已經(jīng)進入國際前列，在標(biāo)準(zhǔn)支持、內(nèi)核性能以及功能完整上全面媲美國際同類軟件。Sysplorer以面向機、電、熱、控等物理域系統(tǒng)建模和仿真為主，對信息域信號、通信、控制、圖像等專業(yè)的計算支持不足，但即便如此，MWorks仍是當(dāng)時國內(nèi)最接近MATLAB的軟件。因此，當(dāng)6月份MATLAB禁用事件發(fā)生后，我們響應(yīng)業(yè)界需求，發(fā)出MATLAB走了，MWorks來了的公文，正式宣布打造中國自主、完整的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺。在當(dāng)時，雖然有系統(tǒng)建模仿真軟件作為基礎(chǔ)，但MWorks相對MATLAB/Simulink仍有不小差距，科學(xué)計算軟件、框圖建模與代碼生成以及一系列工具箱都待補充完善。

同元軟控以“創(chuàng)新、超越”為企業(yè)文化，認(rèn)為單純的替代難以打造真正的高端工業(yè)軟件。目前網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化技術(shù)變革日新月異，數(shù)字化技術(shù)從專業(yè)軟件、系統(tǒng)建模、MBSE發(fā)展到數(shù)字工程。同元軟控要充分發(fā)揮技術(shù)變革的后發(fā)優(yōu)勢，打造新一代的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺。綜合MATLAB/Simulink的優(yōu)點優(yōu)勢和技術(shù)發(fā)展趨勢，我們定義新一代的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺要具備以下特征：自主、創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)、開放、完整、高效、易用、兼容。通過科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真的一體化支持信息物理融合系統(tǒng)計算仿真，通過設(shè)計-仿真融合、系統(tǒng)-專業(yè)融合、機理-數(shù)據(jù)融合為裝備數(shù)字化提供基礎(chǔ)平臺，通過端云一體化部署實現(xiàn)全云化支持。

回首過去三年，同元軟控厚積薄發(fā)、攻堅克難，持續(xù)打造標(biāo)準(zhǔn)、開放、共享的新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺，不斷夯實裝備數(shù)字化的基礎(chǔ)底座！

?2021年，MWorks正式完成工具向平臺的轉(zhuǎn)變，升級為大寫的MWORKS。

這一年，MWORKS家族迎來了新成員科學(xué)計算軟件MWORKS.Syslab，與MWORKS.Sysplorer雙向深度融合，形成新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化的基礎(chǔ)平臺，滿足各行業(yè)在設(shè)計、建模、計算、仿真、分析方面的業(yè)務(wù)需求。

?2022年，MWORKS全面升級，構(gòu)建完整CPS建模仿真技術(shù)底座。

這一年，MWORKS功能與性能大幅提升，MWORKS.Sysplorer始終保持國際先進，MWORKS.Syslab全面可用，工業(yè)知識模型互聯(lián)平臺MoHub全新發(fā)布。從“數(shù)字化交付、全系統(tǒng)仿真驗證、全流程模型貫通、數(shù)字孿生應(yīng)用”四個層面，全面支持裝備數(shù)字化工程落地。

?2023年，MWORKS平臺建設(shè)及行業(yè)數(shù)字化應(yīng)用雙輪驅(qū)動，為重點行業(yè)提供數(shù)字化底座并支撐各行業(yè)裝備數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

這一年，MWORKS全面優(yōu)化更新，擁有更全能的云化版本、更成熟的基礎(chǔ)環(huán)境、更完整的工具集、更開放的平臺架構(gòu)。其中，MWORKS.Syslab擁有完整成熟的數(shù)學(xué)計算函數(shù)庫，相對對標(biāo)軟件，函數(shù)覆蓋率超90%，平均計算速度提升20%。目前，MWORKS在航天、航空、車輛、能源、船舶、教育等領(lǐng)域的實際應(yīng)用中，經(jīng)過長時間、高頻度的驗證，已取得了令人矚目的成績。

“完整的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺MWORKS來了！”

到目前為止，MWORKS已經(jīng)成為自主、開放、完整、高效、兼容的新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺！

2024年2月25日，我們以“創(chuàng)新 兼蓄,不止于替代”為主題重磅發(fā)布了MWORKS 2024a。MWORKS 2024產(chǎn)品發(fā)布會全面推出國內(nèi)最完整的自主科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺，展示了新版MWORKS在功能和性能上里程碑式的飛躍，并由行業(yè)專家分享MWORKS的典型應(yīng)用和開放生態(tài)建設(shè)。MWORKS以全新的面貌正式宣告成為全球第四個完整的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺，為世界提供科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺的中國選項，為各行業(yè)裝備數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供統(tǒng)一的信息物理融合系統(tǒng)（CPS）計算底座。

二、MWORKS：為世界提供科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺的全新選項

標(biāo)準(zhǔn)、開放、自主、先進，是MWORKS的立足之本。同元軟控采用開放的多領(lǐng)域物理建模規(guī)范Modelica，歷時16年傾力打造系統(tǒng)建模仿真環(huán)境Sysplorer，擁有完全自主的世界級編譯求解內(nèi)核，并且擴展Modelica規(guī)范，在系統(tǒng)建模統(tǒng)一規(guī)范和框架下全面支持框圖建模和狀態(tài)機建模；同元軟控選用了先進、開放的科學(xué)計算語言Julia作為科學(xué)計算環(huán)境基礎(chǔ)，自主開發(fā)了系列編譯器，全面支持Python、C/C++、M等多種語言，持續(xù)完善新一代科學(xué)計算環(huán)境；基于Sysplorer和Syslab，自主構(gòu)建了系列工具箱、模型庫及專業(yè)應(yīng)用。MWORKS已經(jīng)從2015年單純的系統(tǒng)建模仿真軟件，發(fā)展到融合系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、科學(xué)計算、系統(tǒng)建模仿真、云端協(xié)同建模等多個核心軟件及系列算法庫、模型庫、工具箱于一體的新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺，成為國際上第四個支持科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化的平臺，為世界提供科學(xué)計算與建模仿真平臺的中國選項。

過去幾年，同元軟控圍繞行業(yè)應(yīng)用需求和裝備數(shù)字化需求，持續(xù)迭代完善MWORKS。2024年，MWORKS完成了里程碑的重大升級，系統(tǒng)建模仿真內(nèi)核五年重構(gòu)，框圖建模與代碼生成突破窠臼，科學(xué)計算大量創(chuàng)新，工具箱家族不斷擴大。2月25日，MWORKS 2024a重裝發(fā)布，重點推出6大重磅功能，全新發(fā)布23個新產(chǎn)品，大幅更新14個產(chǎn)品，平臺累計已具備33個工具箱和29個模型庫，端云一體自主化，與國產(chǎn)信創(chuàng)產(chǎn)品全面兼容，全面提升用戶使用體驗！

MWORKS 2024a具備完整的科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺所必需的三大關(guān)鍵能力：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。

關(guān)鍵能力一：統(tǒng)一環(huán)境下的多范式建模仿真

本次MWORKS 2024a創(chuàng)新性地在Sysplorer統(tǒng)一環(huán)境中實現(xiàn)Sysblock建模，其框圖建模和狀態(tài)機建模實現(xiàn)功能、性能、易用性全面對標(biāo)；模型和代碼之間具備雙向追溯能力；混合建模仿真可以無縫集成物理、框圖、狀態(tài)機模型。支持真正的多范式統(tǒng)一建模，可實現(xiàn)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、統(tǒng)一調(diào)度求解。

關(guān)鍵能力二：模型驅(qū)動的多目標(biāo)代碼生成

MWORKS 2024a已支持CPS系統(tǒng)模型代碼生成，Syslab代碼生成具有唯一性、復(fù)雜性、獨特性、適用性4大優(yōu)越特性，不僅擁有全球首創(chuàng)的Julia靜態(tài)代碼生成技術(shù)，而且深入語言內(nèi)核，源碼自主可控。同時，低延遲加載、部署體積小、支持跨平臺/硬件架構(gòu)、支持嵌入式部署Julia算法，并且不依賴Julia Runtime（運行時），未來前景廣闊。

關(guān)鍵能力三：豐富的專業(yè)工具箱與生態(tài)共建

標(biāo)準(zhǔn)、開放、兼容，才能形成生態(tài)。MWORKS 2024a具備豐富的專業(yè)工具箱，提供AI與數(shù)據(jù)科學(xué)、信號處理與通信、控制系統(tǒng)、機械多體、代碼生成校核&驗證與確認(rèn)、模型集成與聯(lián)合仿真等多個類別的應(yīng)用工具，滿足多樣化的數(shù)字化設(shè)計、分析、仿真及優(yōu)化需求。

本次MWORKS 2024a版本呈現(xiàn)“超強性能、智能加持、端云一體、兼蓄經(jīng)典、開放架構(gòu)”五大強勢亮點。

亮點一：超強性能 國際先進

MWORKS歷經(jīng)5年重構(gòu)推出新一代完全自主的系統(tǒng)建模仿真引擎，在求解規(guī)模、求解效率、魯棒性上從國際同步實現(xiàn)國際領(lǐng)先，系統(tǒng)建模仿真引擎4年前已經(jīng)實現(xiàn)歐美出口。科學(xué)計算環(huán)境實現(xiàn)了語言高易用、計算高性能和部署高效率的統(tǒng)一。

亮點二：智能加持 擁抱未來

用智能化的工具創(chuàng)造智能數(shù)字化裝備，持續(xù)讓AI融入MWORKS的每個環(huán)節(jié)。AI驅(qū)動的編碼助手，大幅提升編碼效率。

亮點三：端云一體 協(xié)同進化

平臺基于統(tǒng)一架構(gòu)和內(nèi)核同時提供單機版和云化版本，單機版和云化版本可以獨立運行或協(xié)同運行，實現(xiàn)架構(gòu)、內(nèi)核、算法、模型及數(shù)據(jù)的端云一體化，滿足不同用戶多樣化的部署場景需求。

亮點四：兼蓄經(jīng)典 創(chuàng)新超越

MWORKS 2024a自主開發(fā)的M語言編譯解釋引擎MLang，無需安裝MATLAB，直接運行M腳本；新增支持Simulink模型導(dǎo)入，一鍵轉(zhuǎn)換為Sysplorer模型。實現(xiàn)用戶歷史數(shù)字資產(chǎn)的高效復(fù)用。

亮點五：開放架構(gòu) 生態(tài)共贏

采用國際知識模型統(tǒng)一表達規(guī)范Modelica、新一代科學(xué)計算語言Julia等開放規(guī)范或語言，定義新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺開放架構(gòu)與接口規(guī)范，構(gòu)建信息物理融合系統(tǒng)設(shè)計建模與仿真計算開放平臺。MWORKS具備算法、模型、工具、應(yīng)用等多層次擴展開發(fā)能力，支持與企業(yè)、高校、院所等合作伙伴共建行業(yè)數(shù)字化開放生態(tài)。

作為新一代裝備數(shù)字化平臺底座，MWORKS具備開放標(biāo)準(zhǔn)、融合創(chuàng)新、數(shù)字支撐、端云一體、開放生態(tài)、國際先進和自主可控七大優(yōu)勢。其六大融合創(chuàng)新特性，多專業(yè)物理域模型融合、信息域與物理域模型融合、系統(tǒng)模型與專業(yè)模型融合、機理模型與數(shù)據(jù)模型融合、數(shù)字模型與實物融合，使得MWORKS平臺支持需求分析、架構(gòu)設(shè)計、仿真驗證、虛擬試驗、運行維護及全流程模型管理；支持開展基于體系模型的裝備論證、基于系統(tǒng)模型的裝備正向設(shè)計與驗證、數(shù)字樣機驅(qū)動的裝備虛擬試驗、基于數(shù)字孿生的裝備數(shù)字化運維，全面支撐裝備系統(tǒng)研制模式變革、產(chǎn)品智能升級和數(shù)智資產(chǎn)重構(gòu)，徹底顛覆了信息化時代的傳統(tǒng)裝備研發(fā)模式。從空間站到國產(chǎn)大飛機，從工程車輛到船舶艦艇，大量的行業(yè)應(yīng)用驗證證明，MWORKS能夠為各行業(yè)裝備數(shù)字化研制實現(xiàn)覆蓋戰(zhàn)略籌劃、裝備論證、設(shè)計驗證、試驗驗證、運維保障等全生命周期的全方面賦能。

在教育領(lǐng)域，MWORKS基于其開放框架，與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等高校全力合作，支持哈工大等高校推出MWORKS科教版，以國產(chǎn)數(shù)字化工業(yè)軟件為樞紐，推進數(shù)字化教育和教育數(shù)字化。

三、Hello MWORKS 2024a! 創(chuàng)新 兼蓄，為裝備數(shù)字化提供新一代計算仿真底座

進入21世紀(jì)以來，以2000年為分界點，工業(yè)軟件從專業(yè)建模仿真發(fā)展到系統(tǒng)級建模仿真、MBSE、數(shù)字化工程，當(dāng)工業(yè)軟件從專業(yè)級發(fā)展到系統(tǒng)級時，工業(yè)軟件的競爭將不再是單個工具的競爭，而是整體平臺的競爭與軟件生態(tài)的競爭，智能化的加速發(fā)展將會進一步強化這個特點。一味的模仿與單純的替代沒有出路，抓住時代技術(shù)發(fā)展趨勢，圍繞行業(yè)應(yīng)用需求，在工程實踐中反復(fù)迭代，才會錘煉出好用的軟件。融入工業(yè)創(chuàng)新、共創(chuàng)先進軟件，這是同元軟控認(rèn)定的工業(yè)軟件發(fā)展理念！

標(biāo)準(zhǔn)、開放、兼容，才能形成生態(tài)。MWORKS采用了Modelica、FMI、Julia等系列國際開放規(guī)范和開放語言，同時提供了平臺開放架構(gòu)與SDK開放接口，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，提供了豐富的擴展開發(fā)手段。MWORKS采用Modelica和Julia，但通過掌握底層內(nèi)核，不受限于Modelica和Julia，全面向MATLAB/Simulink、Python等優(yōu)秀軟件和語言學(xué)習(xí)，提供了Julia、Python、C/C++、M等系列語言支持，兼包并蓄。

如今的MWORKS，不僅擁有國際領(lǐng)先的編譯求解內(nèi)核，支持百萬級方程系統(tǒng)超實時仿真，提供可擴展求解器框架，支持行業(yè)專用求解器的定制，還提供了更加完備的軟件幫助體系和學(xué)習(xí)培訓(xùn)知識庫，讓軟件更好學(xué)、更易用。MWORKS在系統(tǒng)建模仿真內(nèi)核持續(xù)創(chuàng)新、迭代發(fā)展，在功能和性能上已經(jīng)逐步超越國際同類軟件；新一代科學(xué)計算與系統(tǒng)建模仿真平臺，需要在更多行業(yè)應(yīng)用中充分迭代，需要有更多的合作伙伴共同發(fā)展，才能真正實現(xiàn)軟件的強大和生態(tài)的繁榮。同元軟控希望將MWORKS作為開放的裝備數(shù)字化計算仿真底座，與各個行業(yè)、各方力量共同努力，共創(chuàng)先進工業(yè)軟件！

審核編輯 黃宇