CAD 工具建立在几何内核之上，几何内核是一个软件组件，用于定义如何创建模型的几何图形。

目前内核市场由1980 年代后期推出的Parasolid和ACIS主导。最新进入市场的内核是1996 年开发的C3D和 1998 年开发的 Convergence Geometric Modeler以及2010年华天软件开发的DGM；它们在 2013 年和 2011 年，2021年作为独立产品推出。ShapeManager没有出现在内核许可市场上，2001 年Autodesk明确表示他们不会进入这个业务。

国家内核方面：（1）俄罗斯政府拥有的俄罗斯几何内核，目前尚不清楚它是否会商用，尽管提供了优于市场上其他内核的独特功能（2）中国：通过国家重点研发计划项目牵引，协同攻关核心技术，促进CAD内核专业人才培养，我国多所院校共同对三维CAD几何引擎卡脖子技术进行攻关，并且开源。

国家级开源CAD几何引擎：三维CAD几何引擎与研发平台构建（GEMS plus）

由清研牵头承担的“三维CAD几何引擎与研发平台构建”项目隶属于国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”重点专项项目，于2020年11月获得立项。

大师说：“CAD几何引擎是CAD软件的核心模块，同时也是计算机辅助制造、计算机辅助工程等大型工业软件的基础构件，是我国十四五规划的主要研究内容之一。目前三维几何引擎被几家国外公司垄断，严重影响我国汽车、船舶、航空、航天等核心制造产业的发展，已经成为我国的卡脖子技术。

CAD几何引擎涉及数学、计算机科学等基础学科，其相关理论和技术创新，直接影响到我国实体制造产业的发展。CAD几何引擎架构及相关算法研究有重要的理论和应用价值，其相关技术和成果对未来的学术、产业、社会发展具有重要的影响。”

1.三维建模系统GEMS——几何引擎Ti3DCore

GEMS三维造型系统是由清华大学自主开发的三维CAD系统，它是根据实体的特征，基于线框，曲面进行造型，从而表现实体特征的产品造型与设计系统。用户可根据自己的设计意图组织产品设计过程，参数化与特征编辑技术将使产品模型的设计与修改更加灵活方便，并且能实现产品的渲染效果。

清软英泰以三维几何造型核心构件系统 Ti3DCore 为基础‚以国际高水平的几何造型内核系统 为标准‚以国内具体实际需求为导向‚研发出完全有我国自主知识产权的商品化三维 CAD 平台 TiGEMS6．0‚该系统和清软英泰的二维 CAD 软件产品 OpenCAD 无缝集成。

TiGEMS6．0是一个基于线框、曲面、实体和特征表示的产品造型与设计系统‚包括零件设计、 装配设计、渲染、工程图与有限元分析等功能模块。用户可根据自己的设计意图灵活方便地设计产品模型‚并得到实时的真实感图形显示和高质量的渲染效果。

2003年年初 TiGEMS6．0在国家863计划软件重大专项———三维数字化设计核心系统软件评测中获第一名。该软件得到863计划 CIMS 主题“面向行业典型产品的三维数字化设计系统核心构件及工具集”专项（2002AA41102）及软件重大专项“三维数字化设计核心系统”（2003AA4Z1010）

的支持。

基于清华英泰三维几何造型核心系统Ti3Dcore的开发

该项目设计了三维几何造型核心系统Ti3Dcore。Ti3Dcore包含了三维CAD系统通用平台与几何引擎之间的API函数调用接口，以实现与具体几何引擎产品无关的几何造型功能调用，做到兼容国产自主版权的几何引擎和国外的几何引擎。该产品能支持复杂的三维产品建模、曲面实体混合造型，另外，还提供强大的辅助功能接口。三维几何造型核心系统 Ti3Dcore 已经与多个国产三维 CAD 系统实现集成。

下面图片TIGEMS6.0“国家863项目“三维数字化设计核心系统”（项目编号2003AA4Z3110）”

软件界面仿SolidWorks，和同时期的新洲三维Solid3000类似！

TiGEMS是清软英泰公司以三维几何造型核心构件系统Ti3DCore为基础，研发出的完全具有我国自主知识产权的商品化三维CAD平台。它能为用户提供CAD/CAM/CAE的全面解决方案。它是一个基于线框、曲面、实体和特征表示的产品造型与设计系统，包括零件设计、装配设计、漳染、工程图与有限元分析等功能模块。用户可根据自己的设计意图灵活方便地设计产品模型，并得到实时的真实感图形显示和高质量的漳染效果。

TiGEMS6.0是一个采用特征造型技术的三维CAD软件，它使用特征来表征造型实体。因此开放TiGEMS6.0中有关特征的操作是二次开发接口中最重要的部分。TiGEMS6.0零件模块中关于特征的操作繁多。各种特征大致可以分为三类：构造几何特征（原点、辅助轴、辅助平面）；辅助特征（草图、曲线）：形体构造特征（拉伸、回转、扫描、放样、倒角、切边、抽壳、拔模、阵列、镜像）。每个零件都通过这些特征构造过程构造出来。针对每种特征又有4种基本操作：特征创建、特征修改、特征查询、特征删除。

历史资料：

1998年论坛杂志文章《从863/CIMS主题项目招标看国内三维系统开发现状》

清华大学国家 CAD 工程中心的前身是清华大学 CAD中心，中心成立于1976年。在国家科技部的支持下，于1997年正式成立国家CAD支撑软件工程技术研究中心。中心近二十年来，在国家七五、八五、九五攻关项目的支持下，一直致力于三维CAD软件的研制与开发，并通过其下游单位北京高华计算机有限公司进行推广和应用。中心所研制的三维产品造型与设计系统GEMS在国内有较大影响。GEMS1.0是在国产的130小型机上用FORTRAN开发的。GEMS2.0到GEMS3.0是在Apollo工程工作站上开发的。

GEMS4.0是在Sun工作站上用C语言开发的，后移植到HP、SGI、DEC、IBM等型号的工作站上，并与有限元分析、数控加工等应用集成。随着微机性能的提高及性能价格比的优势，GEMS5.0选择了微机Windows、Win NT平台，并于1998年7月推出了Beta版。GEMS5.0包括零件设计、装配设计、工程图、曲面设计、渲染等功能模块。

经过十多年的研究和技术积累，我国已具备开发自主版权三维 CAD 支撑平台的技术基础。清华大学国家CAD支撑软件工程技术研究中心近十多年来，一直致力于三维 CAD 支撑软件的研究与开发，目前正在开发的GEMS 5.0 版，功能上已基本达到国外同类产品的水平，并具有自己的特色；

1)1990年计算机学报——三维几何造型系统—GEMS 3.0

“几何造型是用计算机及其图形系统表示物体形状、模拟物体动态处理过程的技术，是计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）中必不可少的基础，我们在参考国内外已有几何造型系统，如PADL，TIPS，GMsolid，AutoTrol 等的基础上，利用“六五”期间承担国家科技攻关项目的成果，自行设计开发了三维几何造型系统GEMS（GEometric ModelingSystem），若干单位使用后认为，GEMS基本满足了用户的功能要求，与国内外同类软件相比具有用户接口齐全友好、全部汉化、形体覆盖域较大、变换输出种类多、便于与其他功能模块连接等特点。

GEMS作为一个实体造型系统不仅可直接用于空间布置、三维土建方案设计，也可用于型腔模，铸锻模等机械零部件的CAD/CAM、质量分析、结构分析，并为进一步开发模拟仿真、计算机视觉、机器人模拟、乃至应用于医学、服装、广告、装璜等部门打下了良好的基础.”

2)八五国家科技攻关项目,基金国家自然科学基金——新一代几何造型系统──GEMS4．0

GEMS 4.0是清华大学CAD中心在工作站上用C语言开发的新一代几何造型系统.和90年代初问世的第三代几何造型系统相比，它具有如下特点：基于线框、表面、实体和特征表示的非流形造型；具有参数化设计、变量几何、尺寸驱动；扫描面、自由曲面和雕塑面用非均匀有理B样条（NURBS）表示；几何数据及属性的文件传送和数据库存取基于国际标准STEP；基于窗口环境、面向对象的事件驱动和数据表格驱动的系统结构有利于开发应用系统；多媒体的用户接口使得系统更加用户友好。

3)国家科技计划863计划——三维数字化设计核心系统（项目编号2003AA4Z3110）2003年立项，2007年完成。

4)三维CAD几何引擎与研发平台构建——GEMS改造版 2020年立项

国家重点研发计划由原来的国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划、国际科技合作与交流专项、产业技术研究与开发基金和公益性行业科研专项等整合而成，主要针对事关国计民生的重大社会公益性研究，以及事关产业核心竞争力、整体自主创新能力和国家安全的战略性、基础性、前瞻性重大科学问题、重大共性关键技术和产品，为国民经济和社会发展主要领域提供持续性的支撑和引领。

实施国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”重点专项，是落实《国家创新驱动发展战略纲要》、《十四五规划》，推动《中国制造2025》、《“互联网+”行动》的重大举措；是我国迎接工业革命挑战，支撑制造强国，应对“工业互联网”与“工业4.0”的重要手段；是抢抓变革性创新机遇，重塑制造业技术体系、生产模式、产业形态和价值链，发展制造服务新模式，构建制造业与互联网深度融合新生态的重要途径；也是充分发挥科技创新核心引领作用，推进科技创新与制度创新、管理创新、商业模式创新以及业态创新相结合，推动我国产业迈向中高端、增添发展新动能、拓展发展新空间、提高发展质量和效益的重大战略部署。

由清研牵头承担的国家重点研发计划“网络协同制造和智能工厂”重点专项之“三维CAD几何引擎与研发平台构建”项目启动会在清华大学举行，中国工程院院士孙家广、项目专家、项目参与单位代表等出席了会议。

CAD技术问题其实可以理解为“数学问题+工程问题+艺术问题+经济问题”。针对于国内CAD发展所遇到的知识产权困局、生态链困局、人才困局，该项目提出以研发自主版权的开源三维CAD几何引擎为目标，以“引擎分解、算法攻关、算法集成、平台搭建”为主线，搭建协同研发平台，开源项目成果，形成国内三维CAD几何引擎“众创”研发环境，为企业提供技术支持、为行业培养专业人才。三维CAD几何引擎项目包含“三维CAD数据表达与几何约束求解”、“曲线和曲面几何算法及质量自动评判机制研发”、“三维离散数据处理与可视化技术研发”、“三维CAD几何引擎协同研发平台构建”四个课题组成。

中国工程院院士孙家广在致辞中表示，几何引擎是三维CAD软件的核心部分，也是计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）等工业软件的基础构件，要以高度的历史使命感，充分发挥革命家精神，以持续创新攻克中国CAD“卡脖子”技术。

该项目2020年立项，3年项目周期，2023年12月验收。

2.GEMS老矣，尚能饭否！

GEMS1988年开发，距今35年了，这个国家863计划项目，市面上从未见过软件产品。

使用几何引擎Ti3DCore开发的实体软件TIGEMS没见到软件实体，不知道怎么回事！

只有一个原因：GEMS拿不出手！只是开发了系统原型！

距离最近的2007年……挺早的，那时候下手，也许今天卡脖子没这么严重了！

仔细看了成果简介，很牛逼，可以冲出亚洲，有这能力为什么不推广！按道理应该有实体样本出来。难道他们不缺钱，不缺市场。一个北京的公司上班不缺钱，不缺市场，就缺成果？既然不缺，搞他的意义何在！难道说，北京的物价已经低到一家公司，可以不靠成果养活自己的地步了。那靠什么支撑起一家公司！如果搞不定CAD,搞CAM软件不就行了。加工又搞不出来，那就没意思了！这不是神经分裂嘛！我要，我不要，我要，不要。

现在捡起35年的老古董接着开发，情怀使然？但也没见为国产做了啥呀，还不都是继续给人家缝补衣裳？现在环境好了，政策来了，资本一个眼神，立马绣红旗开了……

也许学校优势，再加上学阀，干啥产品干啥市场呀，自己要名有名，要利也不少，没必要费上半条命去市场上与老外搏杀去吧！

三维CAD几何引擎与研发平台构建项目，一般对实际工程应用没多大作用，除了提供资金支持外。这个国家项目有些课题掮客，有渠道知道国家项目，然后通过运作，将项目给自己谈好的企业，从中收课题拨款的10%-30%，空手套白狼，吃大户。项目质量有点让人堪忧！

有人说要给科研人员以自由，这样才能获得灵感，更好的研发。自由谁都热爱。但最大的问题是，到底啥玩意才是自由。马克思不就是思考这个问题思考到夜不能寐嘛。到底啥才是自由，人类探索几千年了。

专家说：“做老百姓和党中央知道的好用软件”，我靠……这得脸皮多厚才这样说出来？就问你脸红不。没办法，谁让你桃李满天下，徒子徒孙太多。。关键你也没有市场化的软件，作为老百姓的我十多年没看到你们出一款。你说这话不就是“地主家也没有余粮”，不就是这么个意思嘛！

现在专家名头，被搅浑了，你都没法分辨谁是为民请命的，谁是浑水摸鱼的……就像我们在大街上看到讨饭的，你想帮忙，但你又不知道他真困难还是假困难！

张绍忠，战忽局！对外忽悠，是点赞的！但有些专家，对内忽悠，忽悠高层，意图不纯呀。

现在专家名头，被搅浑了，你都没法分辨谁是为民请命的，谁是浑水摸鱼的……

一个软件的形成，特别是功能的设计，性能的稳定等必须经过广泛的使用、反复的修改和长时间的考验。

如果一个行业，到现在了还TMD反封建，这是什么落后腐朽的圈子！

有文化的人，不干人事，玩战略忽悠，整天TMD造假，欺上瞒下。说实话，我要是外国企业，我看到中国有这么多傻逼，我也会这么恶心你的。恶心你，不会影响它在中国的业绩，然后它们还能获得本国老百姓的好感，在国内获得更多的销售业绩……两全其美，何乐而不为呢？所以，有时真不怪人家看不起我们。

现在国外已经把整个工业软件的陷阱和路线都暴露出来了，就看国内怎么实施。事实很清晰，路线很明确，目标很确定。如果在不搞，那是政治问题，不是行业问题！

正好，今年的美丽国大量的技术爆发，让中国看到自己的不足。

一个曾经的参与者如是评论：“

”