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“失去三十年”后,中国工业软件应该如何发展

2019-10-14 11:52
夹具侠
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对于中国工业来说,各个领域都在迅猛发展,但唯独有一个领域仍是“荒漠”状——工业软件,这个问题有多严重呢,举个例子:

中兴事件时,美国一家软件EDA公司CADENCE,在2018年4月份率先响应美国商务部号召,对中兴抢先禁售软件,之后获得国防部2400万美元拨款。

现在中兴解禁了,可很少有人知道,尽管中兴每年进口六七十亿美元的芯片,但如果采购名单上不过数百万的电子设计软件被停用,那上百亿的芯片都不过是硅土。

这个事件如果放之制造业,也会是同样的影响,而这,就是工业软件的厉害之处。

“失去三十年”后,中国工业软件应该如何发展

▲工业软件的核心技术分布

中国工业软件发展伊始

二十世纪八十年代初,中国人对工业软件的认识几乎是零。伴随着昂贵的IBM大型机、VAX小型机、Apolo工作站的引入,上面附带的某些CG、CAD软件,这样工业软件算是崭露头角。

最早能引进这些昂贵的计算机硬件的有实力的研究所或高校,也就由此开始了模仿和开发工业软件的征程。当然早期开发的软件,大多数是二维CAD绘图软件,能开发三维造型软件的单位比大熊猫的数量要少两个数量级。

曾经有过一段还算不错的小日子。从“七五”到“十五”(1986-2005),国家对于国产自主工业软件一直是有扶持的,当时主要的扶持渠道是国家机械部(机电部)的“CAD攻关项目”、国家科委(科技部)的“863/CIMS、制造业信息化工程”。

国家机械部、国家科委早期重点支持的是二维CAD,后来发展到简单实用的“两甩”,即甩图板、甩账本。对于技术难度不算太高的二维CAD的扶持,还是取得了一些成效的,出现了高华CAD、CAXA电子图版、开目CAD、浙大大天CAD、山大华天等一批软件产品。即使在开发难度比较大的三维CAD领域,也出现了北航的熊猫CAD系统(后来的金银花)等。

此后国家机械部逐渐淡出对CAD的支持,而由国家科技部接手,彼时863项目声名大噪,国产CAX软件公司也跟着颇有斩获。一个二维CAD软件小阳春的局面呼之欲出。

而在CAE领域,也出现了一个百花齐放的大好开局。上世纪80年代后期。以北航、清华为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发。这些人中,以唐荣锡老师、孙家广老师、梁友栋老师、周儒荣老师为代表,成为国内第一代从事CAD软件开发的标志人物。随着CAD/CAE软件在制造业的推广普及,清华大学、浙江大学、华中科技、大连理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先后开展CAD/CAE软件自主研发,取得了一些研究成果,包括中科院的飞箭、郑州机械所的紫瑞、大连理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商业化和大企业自用软件。

一时间也是热闹。

“失去的三十年”

从“十五”和“十一五”开始,科技部对研发设计软件的重点支持,转到了三维CAD。而在“十二五”(2011年)以后,中国的信息化开始走两化融合的道路,该工作转由工信部负责,863合并到国家重点科技研发计划中,科技部也不再分管信息化工作。这是一个重要的分水岭。由于工信部并不对认为属于基础科研的工业软件研发进行补助,国家对三维CAD研发的资金投入几乎没有了。

工信部从分管工作而言,不能直接以资金支持企业研发的,只能通过搞两化融合支持企业上信息化,通过试点示范和两化贯标等方式,给企业补贴,重点支持对象的是制造业企业。国产工业软件研发公司则基本得不到直接的支持,变成了“姥姥不疼舅舅不爱”的苦孩子。通过企业应用拉动信息化建设,推动了制造业信息化的普及,也培养了一批人才,但它也带来的一个间接的后果,即国家补贴的大量两化融合资金都去买了国外工业软件。

如果从CAD产业发展来看,可以说CAD被无声无息地被调包了。自此以后,近十年来,国家部委层面几乎再也没有明确的资金投入支持国产自主CAD/CAE软件了。

《自主CAE涅槃》一书中提到,在上世纪80年代,中国的CAE发展也是自成一派。具有讽刺意味的是,随着CIMS如火如荼的发展、带来的并非是自主工业软件的崛起,而是国外工业软件的长驱直入,而随后两化融合的大举投入,国外工业软件愈加兴旺发达,此时正是三维CAD开始勃发,CAE开始更加发力的时候,中国自主软件则步步后退。在高端CAD领域,PTC、UG(现在属于西门子)、CATIA已经确立了垄断的位置,中低端的Solidworks、Autodesk、SolidEdge则牢牢把手。

“失去三十年”后,中国工业软件应该如何发展

中国的CAD、CAE都溃不成军。以CAE为例,当年一款飞箭软件以其独到的有限元仿真语言,独树一帜。但在多年寻求商业化而无果的境遇下,目前尽管已经更名成元计算,但仍然尴尬地挣扎着,空有好技术却被搁于冷仓。

而在最近几年,当工业4.0变成德国的国家名片,智能制造到了举国热浪的阶段,人们重新认识到,工业软件在其中举足轻重的作用。然而,中国曾经有过起步发展的CAD/CAE软件,却早已经陷入“失去的三十年”。

刻骨铭心的工业误判,工业软件不仅仅是软件

工业软件的本质是工业品。它从来都是工业的结晶,而非IT的产物。工业软件是工业化长期积累的工业知识与诀窍的结晶,是工业化进程的不可缺少的伴生物。而在中国,很多时候,它却被简单地认为更多是IT软件属性,跟其他管理软件、甚至互联网一起发展。这是一个天大的误判。

而且,这个误判对制造业的发展而言,是一个致命的误伤。如今西门子、GE、施耐德等工业巨头都在拼命并购软件,打造软硬一体化的公司。仅就代码行数而言,世界上最大的软件公司,不是微软,不是 SAP,而是制造业的翘楚、全球最大的军火商洛克希德马丁公司。

时至今日,每一件工业品,几乎都是工业软件的结晶,每一台装备,离开了软件都不能运行。但是,每一种国外工业软件里面究竟有什么,却是谁也说不清。这是一个失控的数字世界。貌似强大的“中国制造”,恰恰就是站立在失控的工业软件的数字世界之颠。

“失去三十年”后,中国工业软件应该如何发展

▲工业软件市场规模并不庞大,但具有核心地位

当许多人都在沉迷工业互联网、人工智能、大数据来推动制造业转型升级的时候,没有人意识到这些概念如果脱光了一层一层衣服,最内核的就是工业软件。

工业软件有多重要,作为短板的危害就有多大

如果说,以前软件只是硬件的附属物,那么,现在的软件已反客为主,成为了机器的大脑和神经,主宰了机器世界的运行逻辑。

今天,一个没有软件的世界是不可想象的。正因如此,工业软件有多重要,短板的危害就有多大。

没有工业软件,智能制造就是空想。智能制造涉及硬件、软件、网络、计算等多种技术和制造技术的融合,而工业软件是其中最为关键的技术。无论是硬件、网络、计算等技术和制造工艺融合,都离不开软件定义、编码和封装。

没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。而工业软件涉及工业制造、企业管理的各个方面,存储、处理大量数据,一旦泄密,后果不堪设想。

早在2011年,法国达索公司旗下的机械设计软件——SolidWorks,就被爆料存在安全“后门”,将个人计算机上的信息泄露给他人。

“失去三十年”后,中国工业软件应该如何发展

(相关报道)

虽然Solidworks予以否认,但因为这款软件在中国应用非常广泛,事关重大。国家相关部门随即通知各军工企业停止使用该软件,以防资料被窃取而导致可能的泄密事件。工信部也下发通知,要求加强工业控制系统信息安全管理。

实事求是,外国软件一般情况下不会有安全问题。但要知道,软件毕竟是一种特殊的商品,通过一定的技术手段,可能被制造者或是黑客异地控制。

我们不能将国家的信息安全寄希望于外国软件的商业道德与自律,加快研发自主可控软件,是保证中国信息安全的重要手段。

突围之路——从现状分析优劣

首先是高端人才的问题,但凡软件可以写到符合工业软件级别的,都是编程能力很不错的,基本都被互联网,金融等行业吸引走了,留下来的都是靠情怀,而情怀能在现实面前支持多久,谁也不好说。

其次,工业软件本质是工业产品,是需要时间去结晶的,个人,公司,社会,客户,谁都等不起这个时间。没有时间的工业软件就是会有各种bug,这些bug又经常是高风险(high-stake),而高风险换来的不一定是高回报。

最后工业软件,本质上还是不能脱离行业,而国内的工业还没有走到标准化和高质量的阶段,大量的工业软件要为这些不是标准化的东西去买单。另外,这些工业行业的从业人员,很多也没有对工业软件有足够的重视程度,目光所及,看到的是设备,看不到的是工业软件。

说了那么多劣势,其实我们也有自己的优势:

首先在于场景,类似移动互联网,中国制造的生态和产业链丰富,有足够多的场景去需要工业软件,德国或者美国的工业软件都是航天或者汽车领域催生出来的。中国的工业软件也许会走一条不一样的路,比如选择的一些基本的物流或者核电等行业,也是大量需要工业软件的。

大量的应用场景带来的是理论方法的创新,最新的多领域物理统一建模理论方法,与技术所创造的知识自动化技术体系,正在使得工业软件生成方式发生改变。而经过十一五、十二五的一些前期工作,中国在这方面已经慢慢有所建树。

如果可以深入持续的开展工业知识(模型)的表达与互联研究,建立模型重用、在新工科教育中强化工业软件的基础作用、制定相关产业联动政策鼓励工业界采用国产替代技术等,未来还是有所期待的。

最后是体制,工业软件需要从上层标准的建立,来确定底层的开发设计逻辑。“所以很多人建议把工业软件的发展放到航空、航天、兵工、船舶等行业同等重要的地位,发挥我们举国体制优越性,破解工业软件受制于人的局面。

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