我國工業軟件:失去的三十年

對於中國工業來說,各個領域都在迅猛發展,但唯獨有一個領域仍是“荒漠”狀——工業軟件,這個問題有多嚴重呢,舉個例子:

中興事件時,美國一家軟件EDA公司CADENCE,在2018年4月份率先響應美國商務部號召,對中興搶先禁售軟件,之後獲得國防部2400萬美元撥款。

現在中興解禁了,可很少有人知道,儘管中興每年進口六七十億美元的芯片,但如果採購名單上不過數百萬的電子設計軟件被停用,那上百億的芯片都不過是硅土。

這個事件如果放之製造業,也會是同樣的影響,而這,就是工業軟件的厲害之處。

我國工業軟件:失去的三十年

▲工業軟件的核心技術分佈


中國工業軟件發展伊始

一段艱難起步的小日子

二十世紀八十年代初,中國人對工業軟件的認識幾乎是零。伴隨著昂貴的IBM大型機、VAX小型機、Apolo工作站的引入,上面附帶的某些CG、CAD軟件,這樣工業軟件算是嶄露頭角。

最早能引進這些昂貴的計算機硬件的有實力的研究所或高校,也就由此開始了模仿和開發工業軟件的征程。當然早期開發的軟件,大多數是二維CAD繪圖軟件,能開發三維造型軟件的單位比大熊貓的數量要少兩個數量級。

曾經有過一段還算不錯的小日子。從“七五”到“十五”(1986-2005),國家對於國產自主工業軟件一直是有扶持的,當時主要的扶持渠道是國家機械部(機電部)的“CAD攻關項目”、國家科委(科技部)的“863/CIMS、製造業信息化工程”。

國家機械部、國家科委早期重點支持的是二維CAD,後來發展到簡單實用的“兩甩”,即甩圖板、甩賬本。對於技術難度不算太高的二維CAD的扶持,還是取得了一些成效的,出現了高華CAD、CAXA電子圖版、開目CAD、浙大大天CAD、山大華天等一批軟件產品。即使在開發難度比較大的三維CAD領域,也出現了北航的熊貓CAD系統(後來的金銀花)等。

此後國家機械部逐漸淡出對CAD的支持,而由國家科技部接手,彼時863項目聲名大噪,國產CAX軟件公司也跟著頗有斬獲。一個二維CAD軟件小陽春的局面呼之欲出。

而在CAE領域,也出現了一個百花齊放的大好開局。上世紀80年代後期。以北航、清華為代表的一批高校和科研人員開始做相關的軟件開發。這些人中,以唐榮錫老師、孫家廣老師、梁友棟老師、周儒榮老師為代表,成為國內第一代從事CAD軟件開發的標誌人物。隨著CAD/CAE軟件在製造業的推廣普及,清華大學、浙江大學、華中科技、大連理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先後開展CAD/CAE軟件自主研發,取得了一些研究成果,包括中科院的飛箭、鄭州機械所的紫瑞、大連理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商業化和大企業自用軟件。

一時間也是熱鬧。


“失去的三十年”

一次悄無聲息的CAD調包

從“十五”和“十一五”開始,科技部對研發設計軟件的重點支持,轉到了三維CAD。而在“十二五”(2011年)以後,中國的信息化開始走兩化融合的道路,該工作轉由工信部負責,863合併到國家重點科技研發計劃中,科技部也不再分管信息化工作。這是一個重要的分水嶺。由於工信部並不對認為屬於基礎科研的工業軟件研發進行補助,國家對三維CAD研發的資金投入幾乎沒有了。

工信部從分管工作而言,不能直接以資金支持企業研發的,只能通過搞兩化融合支持企業上信息化,通過試點示範和兩化貫標等方式,給企業補貼,重點支持對象的是製造業企業。國產工業軟件研發公司則基本得不到直接的支持,變成了“姥姥不疼舅舅不愛”的苦孩子。通過企業應用拉動信息化建設,推動了製造業信息化的普及,也培養了一批人才,但它也帶來的一個間接的後果,即國家補貼的大量兩化融合資金都去買了國外工業軟件。

如果從CAD產業發展來看,可以說CAD被無聲無息地被調包了。自此以後,近十年來,國家部委層面幾乎再也沒有明確的資金投入支持國產自主CAD/CAE軟件了。

《自主CAE涅槃》一書中提到,在上世紀80年代,中國的CAE發展也是自成一派。具有諷刺意味的是,隨著CIMS如火如荼的發展、帶來的並非是自主工業軟件的崛起,而是國外工業軟件的長驅直入,而隨後兩化融合的大舉投入,國外工業軟件愈加興旺發達,此時正是三維CAD開始勃發,CAE開始更加發力的時候,中國自主軟件則步步後退。在高端CAD領域,PTC、UG(現在屬於西門子)、CATIA已經確立了壟斷的位置,中低端的Solidworks、Autodesk、SolidEdge則牢牢把手。

我國工業軟件:失去的三十年

中國的CAD、CAE都潰不成軍。以CAE為例,當年一款飛箭軟件以其獨到的有限元仿真語言,獨樹一幟。但在多年尋求商業化而無果的境遇下,目前儘管已經更名成元計算,但仍然尷尬地掙扎著,空有好技術卻被擱於冷倉。

而在最近幾年,當工業4.0變成德國的國家名片,智能製造到了舉國熱浪的階段,人們重新認識到,工業軟件在其中舉足輕重的作用。然而,中國曾經有過起步發展的CAD/CAE軟件,卻早已經陷入“失去的三十年”。


刻骨銘心的工業誤判

工業軟件不僅僅是軟件

工業軟件的本質是工業品。它從來都是工業的結晶,而非IT的產物。工業軟件是工業化長期積累的工業知識與訣竅的結晶,是工業化進程的不可缺少的伴生物。而在中國,很多時候,它卻被簡單地認為更多是IT軟件屬性,跟其他管理軟件、甚至互聯網一起發展。這是一個天大的誤判。

而且,這個誤判對製造業的發展而言,是一個致命的誤傷。如今西門子、GE、施耐德等工業巨頭都在拼命併購軟件,打造軟硬一體化的公司。僅就代碼行數而言,世界上最大的軟件公司,不是微軟,不是 SAP,而是製造業的翹楚、全球最大的軍火商洛克希德馬丁公司。

時至今日,每一件工業品,幾乎都是工業軟件的結晶,每一臺裝備,離開了軟件都不能運行。但是,每一種國外工業軟件裡面究竟有什麼,卻是誰也說不清。這是一個失控的數字世界。貌似強大的“中國製造”,恰恰就是站立在失控的工業軟件的數字世界之顛。

我國工業軟件:失去的三十年

▲工業軟件市場規模並不龐大,但具有核心地位

當許多人都在沉迷工業互聯網、人工智能、大數據來推動製造業轉型升級的時候,沒有人意識到這些概念如果脫光了一層一層衣服,最內核的就是工業軟件。


工業軟件有多重要

作為短板的危害就有多大

如果說,以前軟件只是硬件的附屬物,那麼,現在的軟件已反客為主,成為了機器的大腦和神經,主宰了機器世界的運行邏輯。

今天,一個沒有軟件的世界是不可想象的。正因如此,工業軟件有多重要,短板的危害就有多大。

沒有工業軟件,智能製造就是空想。智能製造涉及硬件、軟件、網絡、計算等多種技術和製造技術的融合,而工業軟件是其中最為關鍵的技術。無論是硬件、網絡、計算等技術和製造工藝融合,都離不開軟件定義、編碼和封裝。

沒有自主可控的工業軟件,智能製造就無從談起。而工業軟件涉及工業製造、企業管理的各個方面,存儲、處理大量數據,一旦洩密,後果不堪設想。

實事求是,外國軟件一般情況下不會有安全問題。但我們不能將國家的信息安全寄希望於外國軟件的商業道德與自律,加快研發自主可控軟件,是保證中國信息安全的重要手段。


突圍之路

從現狀分析優劣

首先是高端人才的問題,但凡軟件可以寫到符合工業軟件級別的,都是編程能力很不錯的,基本都被互聯網,金融等行業吸引走了,留下來的都是靠情懷,而情懷能在現實面前支持多久,誰也不好說。

其次,工業軟件本質是工業產品,是需要時間去結晶的,個人,公司,社會,客戶,誰都等不起這個時間。沒有時間的工業軟件就是會有各種bug,這些bug又經常是高風險(high-stake),而高風險換來的不一定是高回報。

最後工業軟件,本質上還是不能脫離行業,而國內的工業還沒有走到標準化和高質量的階段,大量的工業軟件要為這些不是標準化的東西去買單。另外,這些工業行業的從業人員,很多也沒有對工業軟件有足夠的重視程度,目光所及,看到的是設備,看不到的是工業軟件。

說了那麼多劣勢,其實我們也有自己的優勢:

首先在於場景,類似移動互聯網,中國製造的生態和產業鏈豐富,有足夠多的場景去需要工業軟件,德國或者美國的工業軟件都是航天或者汽車領域催生出來的。中國的工業軟件也許會走一條不一樣的路,比如選擇的一些基本的物流或者核電等行業,也是大量需要工業軟件的。

大量的應用場景帶來的是理論方法的創新,最新的多領域物理統一建模理論方法,與技術所創造的知識自動化技術體系,正在使得工業軟件生成方式發生改變。而經過十一五、十二五的一些前期工作,中國在這方面已經慢慢有所建樹。

如果可以深入持續的開展工業知識(模型)的表達與互聯研究,建立模型重用、在新工科教育中強化工業軟件的基礎作用、制定相關產業聯動政策鼓勵工業界採用國產替代技術等,未來還是有所期待的。

最後是體制,工業軟件需要從上層標準的建立,來確定底層的開發設計邏輯。“所以很多人建議把工業軟件的發展放到航空、航天、兵工、船舶等行業同等重要的地位,發揮我們舉國體制優越性,破解工業軟件受制於人的局面。

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