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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            以下文章來自于  國家數(shù)字化設(shè)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(xiàn)象成為了社會熱點話題。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)計算軟件Matlab，工業(yè)軟件“卡脖子”問題備受各界矚目。工業(yè)軟件是什么？中國工業(yè)軟件為什么沒有發(fā)展起來？中國工業(yè)軟件還能發(fā)展起來嗎？如果能，該如何發(fā)展？我們結(jié)合自身的實踐探索，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)專家們探討。

一、中國工業(yè)軟件為什么沒有發(fā)展起來？

工業(yè)軟件是伴隨高端工業(yè)內(nèi)生成長而孵化出來的。中國是非內(nèi)生的現(xiàn)代化國家，現(xiàn)代化進(jìn)程“嫁接”在西方核心技術(shù)之上，長時間以來沒有自主工業(yè)軟件發(fā)展的內(nèi)生需要，因此自主工業(yè)軟件一直沒有發(fā)展起來。

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(jī)技術(shù)與工業(yè)融合的核心產(chǎn)物。CAX包括CAD（Computer Aided Design，即計算機(jī)輔助設(shè)計）、CAE（Computer Aided Engineering，即計算機(jī)輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，即計算機(jī)輔助制造）等。通俗地說，CAD是替代手工繪圖，CAE是替代物理實驗，CAM是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。在第四次工業(yè)革命即互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與工業(yè)融合的過程中，“CAX”將演變?yōu)?ldquo;IAX”，即互聯(lián)網(wǎng)“Internet”輔助設(shè)計（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)孵化出來的，中國不是一個內(nèi)生的現(xiàn)代化國家，所以中國沒有孵化出工業(yè)軟件。世界知名的工業(yè)軟件公司都是在計算機(jī)技術(shù)服務(wù)于高端工業(yè)的正向研發(fā)、內(nèi)生發(fā)展過程中成長起來的。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(jié)構(gòu)分析；ANSYS公司誕生于美國西屋電氣公司的太空核子實驗室，用于計算機(jī)輔助火箭發(fā)動機(jī)的應(yīng)力分析；達(dá)索系統(tǒng)誕生于法國達(dá)索航空，用于飛機(jī)、汽車的設(shè)計制造。中國完成機(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)國家，較少遇到正向研發(fā)的內(nèi)生發(fā)展問題，工業(yè)發(fā)展是“嫁接”在西方核心技術(shù)基礎(chǔ)上之上的，沒有自主發(fā)展的內(nèi)生需要。

二、中國工業(yè)軟件還能發(fā)展起來嗎？

中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級將催生對工業(yè)軟件的大規(guī)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)化帶動數(shù)字化”的道路，有機(jī)會開辟新的賽道。

有需求就會有供給。中國制造業(yè)正在大規(guī)模轉(zhuǎn)型升級，從跟隨模仿轉(zhuǎn)向自主研發(fā)，實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控，由此必然帶來對工業(yè)軟件的大規(guī)模的市場需求，必然會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)是買不來的”，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)軟件不會提供，必須要我們自主開發(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”的特征，需要低成本、本土化、定制化開發(fā)，國外大型商業(yè)軟件公司無法滿足，國內(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”。我們需要用時代的技術(shù)，開發(fā)時代的產(chǎn)品，滿足時代的需求。

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。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”的需求匯集起來，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”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（平臺即服務(wù)）和SaaS（軟件即服務(wù)）等多個層次。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格得以大幅降低，另一方面使得軟件開發(fā)能夠形成大規(guī)模社會化協(xié)同。

新技術(shù)一定會帶來新的解決方案。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(jī)械彈簧替代傳統(tǒng)的具有破壞性的爆炸螺栓來實現(xiàn)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)展提供了開辟新賽道的機(jī)會。與前三次工業(yè)革命的追趕路徑不同，互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的第四次工業(yè)革命過程中，中國并不落后，甚至有機(jī)會領(lǐng)先。我們需要用“網(wǎng)絡(luò)化帶動數(shù)字化、市場化帶動國產(chǎn)化”，以新時代的新需求，驅(qū)動和培育新供給，實現(xiàn)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(shù)量的工業(yè)企業(yè)，以及最大規(guī)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

云道智造專注于開發(fā)自主可控的IAE（互聯(lián)網(wǎng)輔助工程）平臺，致力于實現(xiàn)計算機(jī)仿真技術(shù)的普惠應(yīng)用。

云道智造力主打造“工業(yè)蘋果/安卓”系統(tǒng)，以此實現(xiàn)“普惠仿真”的目標(biāo)。“工業(yè)蘋果/安卓”以一個統(tǒng)一的強(qiáng)大的開放不開源的仿真引擎作為底層平臺（仿真操作系統(tǒng)），支持面向各種工業(yè)仿真應(yīng)用場景的仿真APP開發(fā)和運行。

“工業(yè)蘋果/安卓”借鑒了移動互聯(lián)網(wǎng)時代手機(jī)的成功模式，是典型的互聯(lián)網(wǎng)時代的產(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”、依賴軟件開發(fā)的“軟件層”和依賴工業(yè)應(yīng)用場景知識的“物理層”解耦分離，在技術(shù)上支持各個層面的分層協(xié)同開發(fā)；其次，在商業(yè)模式上，放棄了“桌面操作系統(tǒng)時代”的單純的賣軟件模式，而是創(chuàng)造多層次商業(yè)協(xié)作機(jī)制和平臺，使數(shù)學(xué)層的求解器、物理層的專業(yè)場景化應(yīng)用（APP）都能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模社會化交易和復(fù)用，調(diào)動起全社會各個層面的技術(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)。對于工業(yè)企業(yè)用戶來說，不用理解仿真操作系統(tǒng)和仿真APP的開發(fā)過程，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期重復(fù)使用。如果沒有直接找到適用的APP,可以聯(lián)絡(luò)類似APP開發(fā)者或者平臺，進(jìn)行APP定制開發(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，支持云開發(fā)、云計算、云存儲；第二，無代碼化開發(fā)，APP開發(fā)者不需要懂得編程；第三，小而專，不同于傳統(tǒng)單機(jī)版工業(yè)軟件“大而全”；第四，專用性強(qiáng)，融合了特定專業(yè)、特定產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計知識；第五，便于傳播，可通過PC、手機(jī)等多種渠道分享轉(zhuǎn)播。

物理世界中的每一個工業(yè)品，每一個零部件，都可以并且一定會有一個與之準(zhǔn)確對應(yīng)的仿真APP/數(shù)字孿生體。這個仿真APP不僅可以輔助產(chǎn)品研發(fā)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，還能給用戶提供產(chǎn)品使用場景的仿真分析，更便于用戶科學(xué)合理地使用產(chǎn)品。

基于上述平臺，仿真APP使用者、開發(fā)者、平臺建設(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、便捷地利用計算機(jī)仿真技術(shù)提高設(shè)計、制造和運行維護(hù)水平，創(chuàng)造仿真技術(shù)的“藍(lán)海市場”。市場需求將帶動起大批專業(yè)仿真工程師開發(fā)專業(yè)仿真APP，創(chuàng)造無窮的數(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)時代的技術(shù)，開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)時代的產(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)時代的需求（大量工業(yè)企業(yè)“小、散、專”的需求），從而創(chuàng)造新的賽道，用“網(wǎng)絡(luò)化帶動數(shù)字化、市場化帶動國產(chǎn)化”，實現(xiàn)中國工業(yè)軟件自主、自強(qiáng)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)時代中國工業(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”的范圍會越來越大。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(xù)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擊破。同時，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，要重點支持國產(chǎn)工業(yè)軟件企業(yè)，用“新基建”帶動“新市場”，實現(xiàn)中國自主工業(yè)軟件企業(yè)的市場化培育和成長。

第二，要堅持供給側(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“補短板”為核心目標(biāo)，將核心的研發(fā)資源投入到“真實”的戰(zhàn)場之中；要推動“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)用于工程實踐的專業(yè)人才。其次，在產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展方面，要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新基建，搭建更加靈活、包容、開放的供給側(cè)協(xié)作體系，走“群眾路線”，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(jié)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、市場化，直接面向工業(yè)企業(yè)解決實際問題，創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)價值。

第三，要堅持軍民融合。工業(yè)軟件需要長期、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化道路，而需要國家資金持續(xù)投入。國外的工業(yè)軟件在誕生、成長、發(fā)展過程中，一直都在獲得政府和軍工的持續(xù)扶持。同時，工業(yè)軟件的開發(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化組織形式，給予一流人才充足、自由的市場化激勵。全球幾乎所有軟件公司，都是民營的市場化企業(yè)。因此，國家“輸血”、民營企業(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，保持開放。

面對中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來的大量市場需求，面對互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)融合帶來的全新生產(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，堅定對外開放。

發(fā)展自主工業(yè)軟件，我們必須堅定文化自信。中國過去在科技革命領(lǐng)域的落后，并不是文化或科學(xué)素養(yǎng)的落后，而是因為整體發(fā)展水平較低，沒有高端技術(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(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)，編制了通用計算程序，并及時解決了劉家峽水壩應(yīng)力分析問題，只是由于缺乏大規(guī)模高端工業(yè)的支撐，這個技術(shù)沒有被廣泛應(yīng)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(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，釋放各領(lǐng)域創(chuàng)新動能，中國一定能夠?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，我們必須堅定制度自信。中國的社會主義制度，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)；通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“新基建”調(diào)動起最大規(guī)模的全社會協(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(dǎo)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放。閉門造車無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和“一帶一路”國際市場，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)、人才和市場都為我們的發(fā)展服務(wù)。同時，以市場倒逼技術(shù)，不斷強(qiáng)化我們自身的研發(fā)能力、產(chǎn)品能力和市場能力，在市場競爭中打磨出強(qiáng)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。