游戏及3D仿真工业引擎产品系统Vibe Coding

__立项原因（解决的产品问题）__

现有三维可视化与工业仿真长期割裂：传统 3D 引擎/游戏引擎只能"看得见"，无法"算得准"；产线仿真软件与三维场景往往是两套系统，现场设备数据无法驱动物理与工艺模型；商业数字孪生平台授权成本高、离线内网部署困难、二次开发门槛高；同时仿真过程缺乏确定性，结果不可复现，难以用于投产前的方案验证。本项目立项构建一个__自主可控、轻量、可离线部署的"实时 3D 引擎 + 工业仿真（数字孪生/产线仿真）"最小闭环__，旨在解决"三维场景与工艺仿真脱节、真实设备数据无法驱动三维模型、仿真结果不可回放追溯、KPI 无法量化"等产品问题，让现场数据能驱动模型、工艺逻辑能算出指标、仿真过程能重放验证。

__行业场景与业务背景__

面向智能制造、工业 4.0 与数字孪生场景，覆盖汽车零部件、3C 装配、仓储物流、流程工业等领域的__产线布局验证、节拍与产能评估、瓶颈（阻塞/饥饿）分析、设备状态监控与人员培训__，并通过工程模板延伸至设备仿真与建筑可视化。业务背景上，产线投产前需要虚拟调试与产能验证以降低试错成本；现场 PLC/传感器数据需要在三维场景中实时映射与告警；OEE、节拍、在制品等 KPI 需要可量化、可回放、可追溯；同时客户普遍要求__离线内网部署、低硬件门槛（OpenGL 3.3 即可运行）、支持二次开发__，这正是本项目选择自研轻量引擎而非重型商业平台的现实依据。

__具体功能模块__

1. __工程与启动引导模块__：启动界面（最近工程列表、工程真实场景缩略图）、工程向导（空项目/产线仿真/设备仿真/数字孪生/建筑可视化 5 类模板 × 无脚本/Lua/Python 脚本方案）、`.simproj` 工程文件、`Config/` 下项目设置、世界设置、数据源、仿真配置的 JSON/INI 落盘。
2. __UE 风格编辑器模块__：DockSpace 停靠布局、菜单栏/工具栏/状态栏、大纲层级树、细节面板、内容浏览器（网格/列表视图、模型缩略图、拖拽导入 FBX/OBJ/glTF/DAE/3DS）、平移/旋转/缩放三模式 Gizmo（世界/局部坐标系、网格与角度吸附）、框选多选、撤销/重做、删除/复制、正交视图切换、Play 画中画视口、相机书签与跟随设备。
3. __渲染模块__：OpenGL 3.3 前向渲染 + PBR（Cook-Torrance，GGX/Smith/Schlick）、1~3 级级联阴影（CSM）、SSAO、GPU 遮挡剔除、Bloom 泛光、程序化天空盒（大气散射 + FBM 云层）、指数体积雾、实例化渲染、视锥/距离剔除、两级 LOD、点精灵粒子，以及点云、热力图、矢量场、剖切面等工业数据可视化通道。
4. __资源与动画模块__：OBJ/Assimp 通用模型导入、stb_image 纹理、VFS 虚拟文件系统、异步加载与热重载、世界组块串流、场景 JSON 序列化、骨骼动画（SOA 姿势、片段采样、slerp 混合、蒙皮矩阵）、动画状态机与动画蓝图编辑器。
5. __工业仿真扩展模块（核心）__：仿真时钟（固定步长、暂停/单步/倍速/停止、0.25 s 卡顿保护、TickContext 广播）、数据接入（IDataSource 协议解耦、源/采集/服务器三时间戳、ZOH 与线性插值、断连状态机、低通滤

__负责的具体任务__

作为主要开发者，独立负责项目从架构设计到功能落地的全流程：

- __架构与构建__：设计 `core / io / rendering / physics / simulation / ui / app` 分层架构与 MVC 划分（ui 视图层、app 控制层、simulation/rendering/physics/io/core 模型层），保证依赖严格自上而下、零循环依赖；搭建 CMake 构建体系（FetchContent 拉取 GLFW/ImGui/stb/Lua，MSYS2 预装 Assimp/Bullet/nlohmann-json），配置 VS Code + gdb 断点调试与 CTest 自测。
- __渲染管线__：实现自研 OpenGL 加载器、着色器与网格封装、PBR 光照、级联阴影、SSAO、GPU 遮挡剔除、Bloom、程序化天空盒、体积雾、实例化渲染、视锥/距离剔除、两级 LOD、粒子系统与工业数据可视化通道。
- __编辑器交互__：实现射线拾取、三模式 Gizmo、框选多选、表面/顶点吸附（Möller-Trumbore 射线-三角形求交）、撤销/重做命令栈、父子层级、正交视图、离屏 FBO 资产缩略图、拖拽放置预览、分帧异步加载状态机（Splash→Wizard→ProjectLoad→Editor）。
- __资源与工程__：实现 OBJ/Assimp/stb 资源管线、VFS、异步加载与热重载、世界组块串流、场景 JSON 序列化、`.simproj` 工程创建/打开/最近工程/工程缩略图。
- __工业仿真层__：实现固定步仿真时钟、IDataSource 数据接入抽象、ZOH/线性插值、断连状态机、Modbus TCP 采集器与测试用 Modbus 服务器、MQTT/OPC UA 二进制协议编解码、ISA