以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”為契機(jī)， 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(guó)家數(shù)字化設(shè)計(jì)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(xiàn)象成為了社會(huì)熱點(diǎn)話題。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(jì)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(guó)工業(yè)軟件為什么沒(méi)有發(fā)展起來(lái)？中國(guó)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(jié)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(jī)，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(guó)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(nèi)生成長(zhǎng)而孵化出來(lái)的。中國(guó)是非內(nèi)生的現(xiàn)代化國(guó)家，現(xiàn)代化進(jìn)程“嫁接”在西方核心技術(shù)之上，長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)沒(méi)有自主工業(yè)軟件發(fā)展的內(nèi)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(jī)械化、電氣化、數(shù)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(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)融合的核心產(chǎn)物。CAX包括CAD（Computer Aided Design，即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAE（Computer Aided Engineering，即計(jì)算機(jī)輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，即計(jì)算機(jī)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(yàn)，CAM是實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)（IAD）、工程（IAE）和制造（IAM）。

工業(yè)軟件是由正向內(nèi)生發(fā)展的高端工業(yè)孵化出來(lái)的，中國(guó)不是一個(gè)內(nèi)生的現(xiàn)代化國(guó)家，所以中國(guó)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(jì)算機(jī)技術(shù)服務(wù)于高端工業(yè)的正向研發(fā)、內(nèi)生發(fā)展過(guò)程中成長(zhǎng)起來(lái)的。Nastran誕生于美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA),用于航空航天工業(yè)的結(jié)構(gòu)分析；ANSYS公司誕生于美國(guó)西屋電氣公司的太空核子實(shí)驗(yàn)室，用于計(jì)算機(jī)輔助火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)力分析；達(dá)索系統(tǒng)誕生于法國(guó)達(dá)索航空，用于飛機(jī)、汽車(chē)的設(shè)計(jì)制造。中國(guó)完成機(jī)械化、電氣化、數(shù)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(dá)國(guó)家，較少遇到正向研發(fā)的內(nèi)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(chǔ)上之上的，沒(méi)有自主發(fā)展的內(nèi)生需要。

二、中國(guó)工業(yè)軟件還能發(fā)展起來(lái)嗎？

中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)將催生對(duì)工業(yè)軟件的大規(guī)模需求，將孵化出大批國(guó)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(guó)工業(yè)軟件走“網(wǎng)絡(luò)化帶動(dòng)數(shù)字化”的道路，有機(jī)會(huì)開(kāi)辟新的賽道。

有需求就會(huì)有供給。中國(guó)制造業(yè)正在大規(guī)模轉(zhuǎn)型升級(jí)，從跟隨模仿轉(zhuǎn)向自主研發(fā)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控，由此必然帶來(lái)對(duì)工業(yè)軟件的大規(guī)模的市場(chǎng)需求，必然會(huì)孵化出大量的中國(guó)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(guó)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(guó)外大型商業(yè)軟件公司無(wú)法滿足，國(guó)內(nèi)新興工業(yè)軟件企業(yè)更有能力提供本土化精準(zhǔn)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(guó)工業(yè)軟件，不能照搬國(guó)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(duì)工業(yè)軟件的“小、散、專(zhuān)”的需求匯集起來(lái)，以規(guī)模效應(yīng)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足中小企業(yè)“小、散、專(zhuān)”需求的工程師，以規(guī)模效應(yīng)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(qū)別于傳統(tǒng)大型軟件的本地部署形式，互聯(lián)網(wǎng)軟件有IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)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(tǒng)大型軟件相比，互聯(lián)網(wǎng)軟件的多層解耦和多層復(fù)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(guī)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?yàn)椴牧霞夹g(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(jī)械彈簧替代傳統(tǒng)的具有破壞性的爆炸螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)火箭推進(jìn)器分離，使得一級(jí)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(guó)工業(yè)軟件的發(fā)展提供了開(kāi)辟新賽道的機(jī)會(huì)。與前三次工業(yè)革命的追趕路徑不同，互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的第四次工業(yè)革命過(guò)程中，中國(guó)并不落后，甚至有機(jī)會(huì)領(lǐng)先。我們需要用“網(wǎng)絡(luò)化帶動(dòng)數(shù)字化、市場(chǎng)化帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)化”，以新時(shí)代的新需求，驅(qū)動(dòng)和培育新供給，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的跨越式發(fā)展。中國(guó)在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，已經(jīng)誕生出世界級(jí)的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。依靠中國(guó)擁有的全球最豐富的、最完善的工業(yè)體系和最多數(shù)量的工業(yè)企業(yè)，以及最大規(guī)模的工程師群體，中國(guó)一定能夠孵化出世界級(jí)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(tái)+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(tái)，致力于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的普惠應(yīng)用。

云道智造力主打造“工業(yè)蘋(píng)果/安卓”系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)“普惠仿真”的目標(biāo)。“工業(yè)蘋(píng)果/安卓”以一個(gè)統(tǒng)一的強(qiáng)大的開(kāi)放不開(kāi)源的仿真引擎作為底層平臺(tái)（仿真操作系統(tǒng)），支持面向各種工業(yè)仿真應(yīng)用場(chǎng)景的仿真APP開(kāi)發(fā)和運(yùn)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(jī)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(gòu)上，摒棄了傳統(tǒng)商業(yè)軟件“封閉大系統(tǒng)”的模式，采用“操作系統(tǒng)+應(yīng)用軟件”的分層解耦模式，使主要依賴基礎(chǔ)理論的“數(shù)學(xué)層”、依賴軟件開(kāi)發(fā)的“軟件層”和依賴工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景知識(shí)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(tǒng)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(jī)制和平臺(tái)，使數(shù)學(xué)層的求解器、物理層的專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景化應(yīng)用（APP）都能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模社會(huì)化交易和復(fù)用，調(diào)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(xiàn)。對(duì)于工業(yè)企業(yè)用戶來(lái)說(shuō)，不用理解仿真操作系統(tǒng)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(jì)算工具，既可以在云平臺(tái)上完成計(jì)算，也可以編譯下載到本地長(zhǎng)期重復(fù)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(tái)，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(jì)算、云存儲(chǔ)；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(tǒng)單機(jī)版工業(yè)軟件“大而全”；第四，專(zhuān)用性強(qiáng)，融合了特定專(zhuān)業(yè)、特定產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)知識(shí)；第五，便于傳播，可通過(guò)PC、手機(jī)等多種渠道分享轉(zhuǎn)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(zhǔn)確對(duì)應(yīng)的仿真APP/數(shù)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(shè)計(jì)，還能給用戶提供產(chǎn)品使用場(chǎng)景的仿真分析，更便于用戶科學(xué)合理地使用產(chǎn)品。

基于上述平臺(tái)，仿真APP使用者、開(kāi)發(fā)者、平臺(tái)建設(shè)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(nèi)的廣大制造業(yè)企業(yè)能夠高效、便捷地利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)提高設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行維護(hù)水平，創(chuàng)造仿真技術(shù)的“藍(lán)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(shù)字孿生體。云道智造則始終聚焦于底層仿真操作系統(tǒng)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(tǒng)+仿真APP），滿足互聯(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(shù)字化、市場(chǎng)化帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)化”，實(shí)現(xiàn)中國(guó)工業(yè)軟件自主、自強(qiáng)發(fā)展。

四、關(guān)于中國(guó)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(guó)工業(yè)軟件跨越式發(fā)展的歷史機(jī)遇，除了選擇正確的技術(shù)路線外，在政策方面需要做好“需求側(cè)牽引”、“供給側(cè)改革”和“軍民融合”。

第一，要做好需求側(cè)牽引。中國(guó)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(jiān)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(guó)家持續(xù)支持“補(bǔ)短板”工程，以體制優(yōu)勢(shì)孵化工業(yè)軟件企業(yè)。國(guó)家對(duì)工業(yè)軟件“補(bǔ)短板”的支持，需要吸取高鐵領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，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(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)，用“新基建”帶動(dòng)“新市場(chǎng)”，實(shí)現(xiàn)中國(guó)自主工業(yè)軟件企業(yè)的市場(chǎng)化培育和成長(zhǎng)。

第二，要堅(jiān)持供給側(cè)改革。首先，在教育科研方面，要改革高校和科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)導(dǎo)向，以“補(bǔ)短板”為核心目標(biāo)，將核心的研發(fā)資源投入到“真實(shí)”的戰(zhàn)場(chǎng)之中；要推動(dòng)“新工科”建設(shè)，培養(yǎng)更多能夠?qū)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)應(yīng)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(cè)協(xié)作體系，走“群眾路線”，釋放中國(guó)的“工程師紅利”，發(fā)揮工業(yè)軟件作為工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)“凝結(jié)器”的作用，將科研人員和工程師的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)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(jiān)持軍民融合。工業(yè)軟件需要長(zhǎng)期、持續(xù)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(guó)家資金持續(xù)投入。國(guó)外的工業(yè)軟件在誕生、成長(zhǎng)、發(fā)展過(guò)程中，一直都在獲得政府和軍工的持續(xù)扶持。同時(shí)，工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)不依賴于重資產(chǎn)設(shè)備，只依賴于一流的人才，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(lì)。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(guó)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(jiān)定信心，保持開(kāi)放。

面對(duì)中國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)的大量市場(chǎng)需求，面對(duì)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(guó)的工業(yè)軟件，在根本上，必須堅(jiān)定文化自信、制度自信，堅(jiān)定對(duì)外開(kāi)放。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅(jiān)定文化自信。中國(guó)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(yǎng)的落后，而是因?yàn)檎w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(guó)科學(xué)家馮康曾于1964年獨(dú)立于西方創(chuàng)立了數(shù)值求解偏微分方程的有限元方法，形成了標(biāo)準(zhǔn)算法形態(tài)，編制了通用計(jì)算程序，并及時(shí)解決了劉家峽水壩應(yīng)力分析問(wèn)題，只是由于缺乏大規(guī)模高端工業(yè)的支撐，這個(gè)技術(shù)沒(méi)有被廣泛應(yīng)用而發(fā)展成大型工業(yè)軟件。目前，中國(guó)工業(yè)已進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，正在形成養(yǎng)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(tǒng)”優(yōu)勢(shì)，釋放各領(lǐng)域創(chuàng)新動(dòng)能，中國(guó)一定能夠?qū)崿F(xiàn)新技術(shù)的大規(guī)模協(xié)同共創(chuàng)共享。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅(jiān)定制度自信。中國(guó)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(guó)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(guó)家能夠集中力量以“補(bǔ)短板”的決心長(zhǎng)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(chǔ)；通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”調(diào)動(dòng)起最大規(guī)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(jiān)持“讓市場(chǎng)在資源配置中發(fā)揮決定性作用”，又堅(jiān)持“更好地發(fā)揮政府引導(dǎo)作用”，中國(guó)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(jiān)持對(duì)外開(kāi)放。閉門(mén)造車(chē)無(wú)法形成真正具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)和產(chǎn)品。我們要用中國(guó)龐大的增量市場(chǎng)和“一帶一路”國(guó)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(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)中打磨出強(qiáng)大的中國(guó)工業(yè)軟件企業(yè)，力爭(zhēng)在第四次工業(yè)革命中領(lǐng)先世界。