以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”為契機， 突破工業(yè)軟件“卡脖子”難題

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            以下文章來(lái)自于  國家數字化設計與制造創(chuàng )新中心北京中心主任 北京云道智造科技有限公司創(chuàng )始人 屈凱峰     

           近期，工業(yè)軟件“斷供”現象成為了社會(huì )熱點(diǎn)話(huà)題。從華為被“斷供”仿真軟件Ansys，到哈工大、哈工程等高校被“斷供”科學(xué)計算軟件Matlab，工業(yè)軟件“卡脖子”問(wèn)題備受各界矚目。工業(yè)軟件是什么？中國工業(yè)軟件為什么沒(méi)有發(fā)展起來(lái)？中國工業(yè)軟件還能發(fā)展起來(lái)嗎？如果能，該如何發(fā)展？我們結合自身的實(shí)踐探索，談?wù)勱P(guān)于以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”為契機，突破工業(yè)軟件“卡脖子”難題的思考，與工業(yè)軟件界行業(yè)專(zhuān)家們探討。

一、中國工業(yè)軟件為什么沒(méi)有發(fā)展起來(lái)？

工業(yè)軟件是伴隨高端工業(yè)內生成長(cháng)而孵化出來(lái)的。中國是非內生的現代化國家，現代化進(jìn)程“嫁接”在西方核心技術(shù)之上，長(cháng)時(shí)間以來(lái)沒(méi)有自主工業(yè)軟件發(fā)展的內生需要，因此自主工業(yè)軟件一直沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。

工業(yè)革命經(jīng)歷了機械化、電氣化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化四個(gè)階段，以“CAX”為代表的工業(yè)軟件是第三次工業(yè)革命即計算機技術(shù)與工業(yè)融合的核心產(chǎn)物。CAX包括CAD（Computer Aided Design，即計算機輔助設計）、CAE（Computer Aided Engineering，即計算機輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，即計算機輔助制造）等。通俗地說(shuō)，CAD是替代手工繪圖，CAE是替代物理實(shí)驗，CAM是實(shí)現生產(chǎn)自動(dòng)化。在第四次工業(yè)革命即互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)融合的過(guò)程中，“CAX”將演變?yōu)?ldquo;IAX”，即互聯(lián)網(wǎng)“Internet”輔助設計（IAD）、工程（IAE）和制造（IAM）。

工業(yè)軟件是由正向內生發(fā)展的高端工業(yè)孵化出來(lái)的，中國不是一個(gè)內生的現代化國家，所以中國沒(méi)有孵化出工業(yè)軟件。世界知名的工業(yè)軟件公司都是在計算機技術(shù)服務(wù)于高端工業(yè)的正向研發(fā)、內生發(fā)展過(guò)程中成長(cháng)起來(lái)的。Nastran誕生于美國國家航空航天局(NASA),用于航空航天工業(yè)的結構分析；ANSYS公司誕生于美國西屋電氣公司的太空核子實(shí)驗室，用于計算機輔助火箭發(fā)動(dòng)機的應力分析；達索系統誕生于法國達索航空，用于飛機、汽車(chē)的設計制造。中國完成機械化、電氣化、數字化這三次工業(yè)革命的路徑基本是跟隨模仿西方發(fā)達國家，較少遇到正向研發(fā)的內生發(fā)展問(wèn)題，工業(yè)發(fā)展是“嫁接”在西方核心技術(shù)基礎上之上的，沒(méi)有自主發(fā)展的內生需要。

二、中國工業(yè)軟件還能發(fā)展起來(lái)嗎？

中國制造業(yè)的轉型升級將催生對工業(yè)軟件的大規模需求，將孵化出大批國產(chǎn)工業(yè)軟件。在網(wǎng)絡(luò )化與工業(yè)化融合的浪潮中，中國工業(yè)軟件走“網(wǎng)絡(luò )化帶動(dòng)數字化”的道路，有機會(huì )開(kāi)辟新的賽道。

有需求就會(huì )有供給。中國制造業(yè)正在大規模轉型升級，從跟隨模仿轉向自主研發(fā)，實(shí)現關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控，由此必然帶來(lái)對工業(yè)軟件的大規模的市場(chǎng)需求，必然會(huì )孵化出大量的中國自主的工業(yè)軟件。首先，“關(guān)鍵核心技術(shù)是買(mǎi)不來(lái)的”，工業(yè)高端領(lǐng)域所需要的核心工業(yè)軟件技術(shù)，國外商業(yè)軟件不會(huì )提供，必須要我們自主開(kāi)發(fā)；其次，廣大中小制造業(yè)企業(yè)的工業(yè)軟件需求具有“小、散、專(zhuān)”的特征，需要低成本、本土化、定制化開(kāi)發(fā)，國外大型商業(yè)軟件公司無(wú)法滿(mǎn)足，國內新興工業(yè)軟件企業(yè)更有能力提供本土化精準供給。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代催生了新的需求、新的生產(chǎn)方式和新的商業(yè)模式。我們發(fā)展中國工業(yè)軟件，不能照搬國外工業(yè)軟件發(fā)展路徑，不能“刻舟求劍”。我們需要用時(shí)代的技術(shù)，開(kāi)發(fā)時(shí)代的產(chǎn)品，滿(mǎn)足時(shí)代的需求。

首先，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )造出新的供求關(guān)系，將催生巨大的增量市場(chǎng)。在需求端，互聯(lián)網(wǎng)能夠低成本、高效率地將大量中小企業(yè)對工業(yè)軟件的“小、散、專(zhuān)”的需求匯集起來(lái)，以規模效應降低定制成本；在供給端，互聯(lián)網(wǎng)能夠同樣低成本、高效率地找到能夠滿(mǎn)足中小企業(yè)“小、散、專(zhuān)”需求的工程師，以規模效應提高定制產(chǎn)出。

其次，互聯(lián)網(wǎng)提供了新的軟件供給形式。區別于傳統大型軟件的本地部署形式，互聯(lián)網(wǎng)軟件有IaaS（基礎設施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）等多個(gè)層次。與本地部署的傳統大型軟件相比，互聯(lián)網(wǎng)軟件的多層解耦和多層復用特性，一方面使得軟件最終使用價(jià)格得以大幅降低，另一方面使得軟件開(kāi)發(fā)能夠形成大規模社會(huì )化協(xié)同。

新技術(shù)一定會(huì )帶來(lái)新的解決方案。正是因為材料技術(shù)和仿真技術(shù)的進(jìn)步，讓馬斯克的獵鷹-9重型火箭能夠采用新型的非破壞性的機械彈簧替代傳統的具有破壞性的爆炸螺栓來(lái)實(shí)現火箭推進(jìn)器分離，使得一級火箭推進(jìn)器的完整回收成為可能，從而使發(fā)射成本直接降低了60%。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)的融合，給中國工業(yè)軟件的發(fā)展提供了開(kāi)辟新賽道的機會(huì )。與前三次工業(yè)革命的追趕路徑不同，互聯(lián)網(wǎng)驅動(dòng)的第四次工業(yè)革命過(guò)程中，中國并不落后，甚至有機會(huì )領(lǐng)先。我們需要用“網(wǎng)絡(luò )化帶動(dòng)數字化、市場(chǎng)化帶動(dòng)國產(chǎn)化”，以新時(shí)代的新需求，驅動(dòng)和培育新供給，實(shí)現技術(shù)的跨越式發(fā)展。中國在消費互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，已經(jīng)誕生出世界級的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。依靠中國擁有的全球最豐富的、最完善的工業(yè)體系和最多數量的工業(yè)企業(yè)，以及最大規模的工程師群體，中國一定能夠孵化出世界級的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)軟件企業(yè)。

三、云道智造“工業(yè)PaaS平臺+工業(yè)APP”模式的探索

云道智造專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)自主可控的IAE（互聯(lián)網(wǎng)輔助工程）平臺，致力于實(shí)現計算機仿真技術(shù)的普惠應用。

云道智造力主打造“工業(yè)蘋(píng)果/安卓”系統，以此實(shí)現“普惠仿真”的目標。“工業(yè)蘋(píng)果/安卓”以一個(gè)統一的強大的開(kāi)放不開(kāi)源的仿真引擎作為底層平臺（仿真操作系統），支持面向各種工業(yè)仿真應用場(chǎng)景的仿真APP開(kāi)發(fā)和運行。

“工業(yè)蘋(píng)果/安卓”借鑒了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代手機的成功模式，是典型的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)品。首先，在軟件架構上，摒棄了傳統商業(yè)軟件“封閉大系統”的模式，采用“操作系統+應用軟件”的分層解耦模式，使主要依賴(lài)基礎理論的“數學(xué)層”、依賴(lài)軟件開(kāi)發(fā)的“軟件層”和依賴(lài)工業(yè)應用場(chǎng)景知識的“物理層”解耦分離，在技術(shù)上支持各個(gè)層面的分層協(xié)同開(kāi)發(fā)；其次，在商業(yè)模式上，放棄了“桌面操作系統時(shí)代”的單純的賣(mài)軟件模式，而是創(chuàng )造多層次商業(yè)協(xié)作機制和平臺，使數學(xué)層的求解器、物理層的專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景化應用（APP）都能夠實(shí)現大規模社會(huì )化交易和復用，調動(dòng)起全社會(huì )各個(gè)層面的技術(shù)創(chuàng )新能力，用“眾創(chuàng )、眾包、共享”的生態(tài)化模式發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的工業(yè)軟件。

各行各業(yè)的工業(yè)APP將集中在“仿真APP商店”（www.simapps.com）中呈現。對于工業(yè)企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不用理解仿真操作系統和仿真APP的開(kāi)發(fā)過(guò)程，甚至不需要安裝任何仿真軟件，只需要直接登陸“仿真APP商店”，就可以找到自己需要的仿真計算工具，既可以在云平臺上完成計算，也可以編譯下載到本地長(cháng)期重復使用。如果沒(méi)有直接找到適用的APP,可以聯(lián)絡(luò )類(lèi)似APP開(kāi)發(fā)者或者平臺，進(jìn)行APP定制開(kāi)發(fā)。

仿真APP具有明顯的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品特征。第一，軟件云化，支持云開(kāi)發(fā)、云計算、云存儲；第二，無(wú)代碼化開(kāi)發(fā)，APP開(kāi)發(fā)者不需要懂得編程；第三，小而專(zhuān)，不同于傳統單機版工業(yè)軟件“大而全”；第四，專(zhuān)用性強，融合了特定專(zhuān)業(yè)、特定產(chǎn)品的研發(fā)設計知識；第五，便于傳播，可通過(guò)PC、手機等多種渠道分享轉播。

物理世界中的每一個(gè)工業(yè)品，每一個(gè)零部件，都可以并且一定會(huì )有一個(gè)與之準確對應的仿真APP/數字孿生體。這個(gè)仿真APP不僅可以輔助產(chǎn)品研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設計，還能給用戶(hù)提供產(chǎn)品使用場(chǎng)景的仿真分析，更便于用戶(hù)科學(xué)合理地使用產(chǎn)品。

基于上述平臺，仿真APP使用者、開(kāi)發(fā)者、平臺建設者將協(xié)力創(chuàng )造全新的工業(yè)仿真生態(tài)體系。仿真APP使得包括中小企業(yè)在內的廣大制造業(yè)企業(yè)能夠高效、便捷地利用計算機仿真技術(shù)提高設計、制造和運行維護水平，創(chuàng )造仿真技術(shù)的“藍海市場(chǎng)”。市場(chǎng)需求將帶動(dòng)起大批專(zhuān)業(yè)仿真工程師開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)仿真APP，創(chuàng )造無(wú)窮的數字孿生體。云道智造則始終聚焦于底層仿真操作系統的打磨、完善和豐富。

云道智造所努力追求的，就是用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的技術(shù)，開(kāi)發(fā)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)品（互聯(lián)網(wǎng)的仿真操作系統+仿真APP），滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需求（大量工業(yè)企業(yè)“小、散、專(zhuān)”的需求），從而創(chuàng )造新的賽道，用“網(wǎng)絡(luò )化帶動(dòng)數字化、市場(chǎng)化帶動(dòng)國產(chǎn)化”，實(shí)現中國工業(yè)軟件自主、自強發(fā)展。

四、關(guān)于中國工業(yè)軟件行業(yè)發(fā)展的一些建議

要把握好互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中國工業(yè)軟件跨越式發(fā)展的歷史機遇，除了選擇正確的技術(shù)路線(xiàn)外，在政策方面需要做好“需求側牽引”、“供給側改革”和“軍民融合”。

第一，要做好需求側牽引。中國工業(yè)進(jìn)入高水平發(fā)展階段，工業(yè)軟件被“斷供”的范圍會(huì )越來(lái)越大。我們必須堅定工業(yè)軟件的自主化道路，由軍工企業(yè)創(chuàng )造大量需求，國家持續支持“補短板”工程，以體制優(yōu)勢孵化工業(yè)軟件企業(yè)。國家對工業(yè)軟件“補短板”的支持，需要吸取高鐵領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，集中資源和力量扶持核心企業(yè)，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，避免力量分散而被各個(gè)擊破。同時(shí)，在以服務(wù)中小企業(yè)為核心的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”“新基建”中，要重點(diǎn)支持國產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)，用“新基建”帶動(dòng)“新市場(chǎng)”，實(shí)現中國自主工業(yè)軟件企業(yè)的市場(chǎng)化培育和成長(cháng)。

第二，要堅持供給側改革。首先，在教育科研方面，要改革高校和科研機構的研發(fā)導向，以“補短板”為核心目標，將核心的研發(fā)資源投入到“真實(shí)”的戰場(chǎng)之中；要推動(dòng)“新工科”建設，培養更多能夠將數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化技術(shù)應用于工程實(shí)踐的專(zhuān)業(yè)人才。其次，在產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展方面，要通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新基建，搭建更加靈活、包容、開(kāi)放的供給側協(xié)作體系，走“群眾路線(xiàn)”，釋放中國的“工程師紅利”，發(fā)揮工業(yè)軟件作為工業(yè)知識和經(jīng)驗“凝結器”的作用，將科研人員和工程師的知識和經(jīng)驗軟件化、產(chǎn)品化、市場(chǎng)化，直接面向工業(yè)企業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題，創(chuàng )造產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

第三，要堅持軍民融合。工業(yè)軟件需要長(cháng)期、持續的研發(fā)投入，其產(chǎn)業(yè)特性決定了它不能走完全市場(chǎng)化道路，而需要國家資金持續投入。國外的工業(yè)軟件在誕生、成長(cháng)、發(fā)展過(guò)程中，一直都在獲得政府和軍工的持續扶持。同時(shí)，工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)不依賴(lài)于重資產(chǎn)設備，只依賴(lài)于一流的人才，因此工業(yè)軟件企業(yè)必須采取靈活的市場(chǎng)化組織形式，給予一流人才充足、自由的市場(chǎng)化激勵。全球幾乎所有軟件公司，都是民營(yíng)的市場(chǎng)化企業(yè)。因此，國家“輸血”、民營(yíng)企業(yè)“造血”的“軍民融合”形式，是工業(yè)軟件企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵路徑。

五、工業(yè)軟件行業(yè)從業(yè)者要堅定信心，保持開(kāi)放。

面對中國制造業(yè)轉型升級帶來(lái)的大量市場(chǎng)需求，面對互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合帶來(lái)的全新生產(chǎn)方式和商業(yè)模式，我們要做好中國的工業(yè)軟件，在根本上，必須堅定文化自信、制度自信，堅定對外開(kāi)放。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅定文化自信。中國過(guò)去在科技革命領(lǐng)域的落后，并不是文化或科學(xué)素養的落后，而是因為整體發(fā)展水平較低，沒(méi)有高端技術(shù)發(fā)展壯大的土壤。以工業(yè)仿真軟件為例，中國科學(xué)家馮康曾于1964年獨立于西方創(chuàng )立了數值求解偏微分方程的有限元方法，形成了標準算法形態(tài)，編制了通用計算程序，并及時(shí)解決了劉家峽水壩應力分析問(wèn)題，只是由于缺乏大規模高端工業(yè)的支撐，這個(gè)技術(shù)沒(méi)有被廣泛應用而發(fā)展成大型工業(yè)軟件。目前，中國工業(yè)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，正在形成養育自主高端技術(shù)的土壤，再加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠充分發(fā)揮中華文化“大一統”優(yōu)勢，釋放各領(lǐng)域創(chuàng )新動(dòng)能，中國一定能夠實(shí)現新技術(shù)的大規模協(xié)同共創(chuàng )共享。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅定制度自信。中國的社會(huì )主義制度，一方面能夠“集中力量辦大事”，另一方面能夠充分依靠群眾、發(fā)動(dòng)群眾、服務(wù)群眾。中國的“民主集中制”高度適合于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模式的發(fā)展。國家能夠集中力量以“補短板”的決心長(cháng)期支持工業(yè)軟件的自主化突破，能夠筑牢工業(yè)軟件的底層技術(shù)基礎；通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”調動(dòng)起最大規模的全社會(huì )協(xié)同共創(chuàng )共享，能夠孵化出海量的工業(yè)APP。我們既堅持“讓市場(chǎng)在資源配置中發(fā)揮決定性作用”，又堅持“更好地發(fā)揮政府引導作用”，中國一定能夠走出一條工業(yè)軟件自主化突破的特色道路。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅持對外開(kāi)放。閉門(mén)造車(chē)無(wú)法形成真正具有競爭力的技術(shù)和產(chǎn)品。我們要用中國龐大的增量市場(chǎng)和“一帶一路”國際市場(chǎng)，盡可能多地吸收全球先進(jìn)技術(shù)和高端人才，用全世界的技術(shù)、人才和市場(chǎng)都為我們的發(fā)展服務(wù)。同時(shí)，以市場(chǎng)倒逼技術(shù)，不斷強化我們自身的研發(fā)能力、產(chǎn)品能力和市場(chǎng)能力，在市場(chǎng)競爭中打磨出強大的中國工業(yè)軟件企業(yè)，力爭在第四次工業(yè)革命中領(lǐng)先世界。