从MATLAB到MWORKS，科学计算与系统建模仿真平台的中国选项

一、同元软控：敢担重任，研制中国自主的科学计算与系统建模仿真平台

 

“中国需要自主的科学计算与系统建模仿真平台。”

工业软件是所有复杂系统研发设计、仿真验证和数字制造的必备工具，已经成为衡量一个国家工业竞争力的核心指标。在传统工业软件领域，我们一直处于落后状态，尤其是研发设计类工业软件，高端研发设计工业软件95%被欧美垄断。自2018年以来，工业软件已经被普遍认为是中国“缺芯少魂”的卡脖子瓶颈问题。2020年美国MathWorks公司对哈工大、哈工程等高校禁用MATLAB，正是高端工业软件卡脖子的典型体现。

世界正经历百年未有之大变局，新一轮科技革命和产业变革深入发展。以2018年美国装备数字工程的推出为标志，世界装备制造业正式进入数字化时代。装备数字化通过在“数字空间多次迭代、物理世界一次成功”实现装备研制全流程数字化，全面变革装备研制模式，带来研制效率数量级提升。装备数字化的打开密钥是信息物理系统的统一建模、计算与仿真，通过机械、电气、流体、热等多专业物理域统一建模仿真和信号、通信、控制、计算、AI等信息域统一计算仿真，再加上两者的一体化无缝融合，为各类装备研制提供了统一的数字化实现范式。

科学计算与系统建模仿真为信息物理系统的统一计算仿真提供了具体的实现，科学计算支持信息域计算仿真，系统建模仿真支持物理域建模仿真，两者的一体化支持信息物理融合系统的统一建模、计算及仿真。因此，科学计算与系统建模仿真是装备数字化的关键与落地的支撑。不管是要解决卡脖子工业软件的问题，还是要打造装备数字化的自主支撑平台，中国都需要有自主的科学计算与系统建模仿真平台！

 

“当时代需要，我们就上场。”

2020年，同元软控经过二十年技术积累，十二年持续打磨和工程迭代，作为MWorks平台核心的系统建模仿真软件Sysplorer已经进入国际前列，在标准支持、内核性能以及功能完整上全面媲美国际同类软件。Sysplorer以面向机、电、热、控等物理域系统建模和仿真为主，对信息域信号、通信、控制、图像等专业的计算支持不足，但即便如此，MWorks仍是当时国内最接近MATLAB的软件。因此，当6月份MATLAB禁用事件发生后，我们响应业界需求，发出MATLAB走了，MWorks来了的公文，正式宣布打造中国自主、完整的科学计算与系统建模仿真平台。在当时，虽然有系统建模仿真软件作为基础，但MWorks相对MATLAB/Simulink仍有不小差距，科学计算软件、框图建模与代码生成以及一系列工具箱都待补充完善。

同元软控以“创新、超越”为企业文化，认为单纯的替代难以打造真正的高端工业软件。目前网络化、数字化、智能化技术变革日新月异，数字化技术从专业软件、系统建模、MBSE发展到数字工程。同元软控要充分发挥技术变革的后发优势，打造新一代的科学计算与系统建模仿真平台。综合MATLAB/Simulink的优点优势和技术发展趋势，我们定义新一代的科学计算与系统建模仿真平台要具备以下特征：自主、创新、标准、开放、完整、高效、易用、兼容。通过科学计算与系统建模仿真的一体化支持信息物理融合系统计算仿真，通过设计-仿真融合、系统-专业融合、机理-数据融合为装备数字化提供基础平台，通过端云一体化部署实现全云化支持。

回首过去三年，同元软控厚积薄发、攻坚克难，持续打造标准、开放、共享的新一代科学计算与系统建模仿真平台，不断夯实装备数字化的基础底座！

 

 

•2021年，MWorks正式完成工具向平台的转变，升级为大写的MWORKS。

这一年，MWORKS家族迎来了新成员科学计算软件MWORKS.Syslab，与MWORKS.Sysplorer双向深度融合，形成新一代科学计算与系统建模仿真一体化的基础平台，满足各行业在设计、建模、计算、仿真、分析方面的业务需求。

 

•2022年，MWORKS全面升级，构建完整CPS建模仿真技术底座。

这一年，MWORKS功能与性能大幅提升，MWORKS.Sysplorer始终保持国际先进，MWORKS.Syslab全面可用，工业知识模型互联平台MoHub全新发布。从“数字化交付、全系统仿真验证、全流程模型贯通、数字孪生应用”四个层面，全面支持装备数字化工程落地。

 

•2023年，MWORKS平台建设及行业数字化应用双轮驱动，为重点行业提供数字化底座并支撑各行业装备数字化转型。

这一年，MWORKS全面优化更新，拥有更全能的云化版本、更成熟的基础环境、更完整的工具集、更开放的平台架构。其中，MWORKS.Syslab拥有完整成熟的数学计算函数库，相对对标软件，函数覆盖率超90%，平均计算速度提升20%。目前，MWORKS在航天、航空、车辆、能源、船舶、教育等领域的实际应用中，经过长时间、高频度的验证，已取得了令人瞩目的成绩。

 

“完整的科学计算与系统建模仿真平台MWORKS来了！”

到目前为止，MWORKS已经成为自主、开放、完整、高效、兼容的新一代科学计算与系统建模仿真平台！

2024年2月25日，我们以“创新 兼蓄,不止于替代”为主题重磅发布了MWORKS 2024a。MWORKS 2024产品发布会全面推出国内最完整的自主科学计算与系统建模仿真平台，展示了新版MWORKS在功能和性能上里程碑式的飞跃，并由行业专家分享MWORKS的典型应用和开放生态建设。MWORKS以全新的面貌正式宣告成为全球第四个完整的科学计算与系统建模仿真一体化平台，为世界提供科学计算与系统建模仿真平台的中国选项，为各行业装备数智化转型提供统一的信息物理融合系统（CPS）计算底座。

二、MWORKS：为世界提供科学计算与系统建模仿真一体化平台的全新选项

标准、开放、自主、先进，是MWORKS的立足之本。同元软控采用开放的多领域物理建模规范Modelica，历时16年倾力打造系统建模仿真环境Sysplorer，拥有完全自主的世界级编译求解内核，并且扩展Modelica规范，在系统建模统一规范和框架下全面支持框图建模和状态机建模；同元软控选用了先进、开放的科学计算语言Julia作为科学计算环境基础，自主开发了系列编译器，全面支持Python、C/C++、M等多种语言，持续完善新一代科学计算环境；基于Sysplorer和Syslab，自主构建了系列工具箱、模型库及专业应用。MWORKS已经从2015年单纯的系统建模仿真软件，发展到融合系统架构设计、科学计算、系统建模仿真、云端协同建模等多个核心软件及系列算法库、模型库、工具箱于一体的新一代科学计算与系统建模仿真平台，成为国际上第四个支持科学计算与系统建模仿真一体化的平台，为世界提供科学计算与建模仿真平台的中国选项。

过去几年，同元软控围绕行业应用需求和装备数字化需求，持续迭代完善MWORKS。2024年，MWORKS完成了里程碑的重大升级，系统建模仿真内核五年重构，框图建模与代码生成突破窠臼，科学计算大量创新，工具箱家族不断扩大。2月25日，MWORKS 2024a重装发布，重点推出6大重磅功能，全新发布23个新产品，大幅更新14个产品，平台累计已具备33个工具箱和29个模型库，端云一体自主化，与国产信创产品全面兼容，全面提升用户使用体验！

△ MWORKS 2024a产品更新亮点

MWORKS 2024a具备完整的科学计算与系统建模仿真一体化平台所必需的三大关键能力：统一环境下的多范式建模仿真能力、模型驱动的多目标代码生成能力，以及丰富的专业工具箱与生态共建能力。

关键能力一：统一环境下的多范式建模仿真

本次MWORKS 2024a创新性地在Sysplorer统一环境中实现Sysblock建模，其框图建模和状态机建模实现功能、性能、易用性全面对标；模型和代码之间具备双向追溯能力；混合建模仿真可以无缝集成物理、框图、状态机模型。支持真正的多范式统一建模，可实现统一建模环境、统一语言规范、统一编译分析、统一代码生成、统一调度求解。

△ Sysplorer 2024a支持真正的多范式统一建模

关键能力二：模型驱动的多目标代码生成

MWORKS 2024a已支持CPS系统模型代码生成，Syslab代码生成具有唯一性、复杂性、独特性、适用性4大优越特性，不仅拥有全球首创的Julia静态代码生成技术，而且深入语言内核，源码自主可控。同时，低延迟加载、部署体积小、支持跨平台/硬件架构、支持嵌入式部署Julia算法，并且不依赖Julia Runtime（运行时），未来前景广阔。

△ Syslab代码生成

△ MWORKS 2024a已支持CPS系统模型代码生成

关键能力三：丰富的专业工具箱与生态共建

标准、开放、兼容，才能形成生态。MWORKS 2024a具备丰富的专业工具箱，提供AI与数据科学、信号处理与通信、控制系统、机械多体、代码生成校核&验证与确认、模型集成与联合仿真等多个类别的应用工具，满足多样化的数字化设计、分析、仿真及优化需求。

 

本次MWORKS 2024a版本呈现“超强性能、智能加持、端云一体、兼蓄经典、开放架构”五大强势亮点。

亮点一：超强性能 国际先进

MWORKS历经5年重构推出新一代完全自主的系统建模仿真引擎，在求解规模、求解效率、鲁棒性上从国际同步实现国际领先，系统建模仿真引擎4年前已经实现欧美出口。科学计算环境实现了语言高易用、计算高性能和部署高效率的统一。

△ 高性能系统仿真内核与高性能科学计算

亮点二：智能加持 拥抱未来

用智能化的工具创造智能数字化装备，持续让AI融入MWORKS的每个环节。AI驱动的编码助手，大幅提升编码效率。

△ 数智孪生：支持构建机理数据融合的孪生系统

亮点三：端云一体 协同进化

平台基于统一架构和内核同时提供单机版和云化版本，单机版和云化版本可以独立运行或协同运行，实现架构、内核、算法、模型及数据的端云一体化，满足不同用户多样化的部署场景需求。

亮点四：兼蓄经典 创新超越

MWORKS 2024a自主开发的M语言编译解释引擎MLang，无需安装MATLAB，直接运行M脚本；新增支持Simulink模型导入，一键转换为Sysplorer模型。实现用户历史数字资产的高效复用。

△ M语言兼容运行

亮点五：开放架构 生态共赢

采用国际知识模型统一表达规范Modelica、新一代科学计算语言Julia等开放规范或语言，定义新一代科学计算与系统建模仿真平台开放架构与接口规范，构建信息物理融合系统设计建模与仿真计算开放平台。MWORKS具备算法、模型、工具、应用等多层次扩展开发能力，支持与企业、高校、院所等合作伙伴共建行业数字化开放生态。

△ 共建行业数字化开放形态

作为新一代装备数字化平台底座，MWORKS具备开放标准、融合创新、数字支撑、端云一体、开放生态、国际先进和自主可控七大优势。其六大融合创新特性，多专业物理域模型融合、信息域与物理域模型融合、系统模型与专业模型融合、机理模型与数据模型融合、数字模型与实物融合，使得MWORKS平台支持需求分析、架构设计、仿真验证、虚拟试验、运行维护及全流程模型管理；支持开展基于体系模型的装备论证、基于系统模型的装备正向设计与验证、数字样机驱动的装备虚拟试验、基于数字孪生的装备数字化运维，全面支撑装备系统研制模式变革、产品智能升级和数智资产重构，彻底颠覆了信息化时代的传统装备研发模式。从空间站到国产大飞机，从工程车辆到船舶舰艇，大量的行业应用验证证明，MWORKS能够为各行业装备数字化研制实现覆盖战略筹划、装备论证、设计验证、试验验证、运维保障等全生命周期的全方面赋能。

△ MWORKS 颠覆传统装备研发模式

在教育领域，MWORKS基于其开放框架，与哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学等高校全力合作，支持哈工大等高校推出MWORKS科教版，以国产数字化工业软件为枢纽，推进数字化教育和教育数字化。

三、Hello MWORKS 2024a! 创新 兼蓄，为装备数字化提供新一代计算仿真底座

进入21世纪以来，以2000年为分界点，工业软件从专业建模仿真发展到系统级建模仿真、MBSE、数字化工程，当工业软件从专业级发展到系统级时，工业软件的竞争将不再是单个工具的竞争，而是整体平台的竞争与软件生态的竞争，智能化的加速发展将会进一步强化这个特点。一味的模仿与单纯的替代没有出路，抓住时代技术发展趋势，围绕行业应用需求，在工程实践中反复迭代，才会锤炼出好用的软件。融入工业创新、共创先进软件，这是同元软控认定的工业软件发展理念！

标准、开放、兼容，才能形成生态。MWORKS采用了Modelica、FMI、Julia等系列国际开放规范和开放语言，同时提供了平台开放架构与SDK开放接口，以及应用开发环境，作为各行业装备数字化基础底座，提供了丰富的扩展开发手段。MWORKS采用Modelica和Julia，但通过掌握底层内核，不受限于Modelica和Julia，全面向MATLAB/Simulink、Python等优秀软件和语言学习，提供了Julia、Python、C/C++、M等系列语言支持，兼包并蓄。

如今的MWORKS，不仅拥有国际领先的编译求解内核，支持百万级方程系统超实时仿真，提供可扩展求解器框架，支持行业专用求解器的定制，还提供了更加完备的软件帮助体系和学习培训知识库，让软件更好学、更易用。MWORKS在系统建模仿真内核持续创新、迭代发展，在功能和性能上已经逐步超越国际同类软件；新一代科学计算与系统建模仿真平台，需要在更多行业应用中充分迭代，需要有更多的合作伙伴共同发展，才能真正实现软件的强大和生态的繁荣。同元软控希望将MWORKS作为开放的装备数字化计算仿真底座，与各个行业、各方力量共同努力，共创先进工业软件！