中国工业软件失落的三十年:他日因,今日果
有个朋友要开一家特色料理店,店面的CAD图发来的时候,一时以为是拍的照片。因为影像、效果太逼真了,桌子上杯盘在灯光下的投影,壁橱中酒的商标都全然在目。不禁感慨一番计算机仿真的发展迅猛。
提起计算机辅助设计(CAD),不禁寒噤了一下,好像在我们国家,这个领域近几年带来的冲击感远远没有“大数据”“人工智能”“互联网”等扑面而来的多。但是了解科技创新的人都知道,工业上的创新设计离不开工业软件的开发利用。
这个无比重要但又默默沉寂的工业软件,缘何被想起了?
CAD工业软件
光鲜外表下的寂静内核
在争先恐后迈入工业4.0的大潮中,世界各国扛起工业发展的大旗,将智能制造抬到工业发展的重要位置,也正是在这个追逐工业进步的过程中,我们逐渐意识到工业软件的重要性。
但是当我们意识到的时候,我们工业软件的发展进程已经逐渐面临窘境。
工业软件是被广泛应用在工业领域中的软件,在进行工业研发设计、业务管理以及生产调配、过程性控制中进行协助支持。按照作用划分为三个类别:研发设计类、生产调度及过程控制类、业务管理类。
这三大类中,在后两类的研发水平及应用上,我们国家的研发水平与国外先进研发水平并无特别大的差异,但是在最体现工业软件水平的计算机辅助设计(CAD)、辅助分析(CAE)等类型上,我们国家的水平捉襟见肘。
工业软件发展的前提是有工业革新的需求,以工业为需求,软件是辅助工业进行设计、创新、管理的载体。通俗易懂地讲,工业软件支撑工业发展的全过程性技术产物。但是我们往往以为同业软件是单纯的信息技术的产物。这个认知是对工业进步极其严重的认识偏见。
在华为因“芯片”受到美国限制的时候,任正非曾经提出,中国习惯性地以“砸钱”的方式促进某项技术领域的发展,但是芯片制造领域并不是光靠钱就能解决的,更需要具备数学、物理学等人才、知识的支持。
工业软件
工业软件领域同样是如此,软件编程除了计算机学科的支持外,还需要数学、物理等基础学科的理论支撑,软件编写后的运营更需要运营与实践,结合基础学科、工程知识以及行业经验的人才实际上少之又少。
但是学科或者软件的复杂并不是默许该行业高精尖存在的理由。因为工业软件的难啃,所以集合力量重视它的开发与维护,确实是促进工业发展的重要途径。
工业软件在智能设备、工程网络、智能研发生产、智能保障管理、供需对接服务、数据分析服务、资源共享服务、设备互联PAAS等方面发挥的作用举足轻重,国外比如美国,一直在持续不断地推动这个行业的投入,加大支持。
一个仿真AE软件公司一年的投资相当于我国三个五年计划在CAD、CAE方面投资的10倍。我们国家花费了大量的精力在采用大数据、互联网等助推制造业的革新,但是工业软件的重要性与日益漏出的短板让我们逐渐步履维艰。
工业进步的外衣不断剥开,里面的工业软件变成促进工业进步的核心所在。
为什么我们才意识到?为什么其中工业软件默默地沉睡了三十年?
我国工业软件CAD周年庆
工业软件本土发展的黄金时代
提起工业软件,我国国产的二维CAX以及3D建模在国际上的水平还是非常强大的,中国逐渐意识到工业软件的短板是美国对我国的抵制中日益觉醒的。但是在此之前,中国的工业软件是乘着百花齐放的风进行了苏醒与进步。
这个工业软件发展的黄金时期是1978年。
1978年工业软件的开发离不开八本黑皮书。这八本黑皮书是引进IBM公司的370/138大型机及配套当时世界上最先进的企业制造资源计划软件。在那个时期,寻常的民营企业没有足够的资本和魄力进行大手笔的设备引进。
但是就算引进了,在设备的技术研发等方面存在人才匮乏的问题。所以当时负责引进软件的是北京机械工业自动化研究所的工程师。
这批工程师是以开山式的精神,从头开始啃工业软件的工作原理及算法。靠着对这八本书的解读,我们建立起国家工业软件的培养体系,培养出一批具备该领域真才实学的专家。不得不说那个时代的知识学者啃硬骨头的精神值得我们学习。
到80年底,以蒋明炜为代表的专家们在国家的支持下,凭借自身的硬知识,在全国成功以运行计算机协助企业管理信息系统。到1986年,著名的“863计划”开始推行,众多领域的创新发展逐渐汇聚成大潮。
国产CAD软件也在国家的支持下奋勇向前,根据实际教学及应用需求,清华、中科院、北航等高校科研院所,开始逐渐丢弃绘图板,研发具有自主知识产权的绘图软件。
终为他人作嫁衣裳
但是在改革开放的大潮中,国产培养的技术研究人才纷纷跻身到流入国内的外资企业中,精心做起了国外工业软件的传播者。在市场的冲击下,拥有国内知识的科研人员也开始摩拳擦掌准备成立相关的公司。
但是在大家对创办企业有着热心与憧憬的时候,国内企业人力密集,运营粗放的特点逐渐显露。国内企业之间的恶性竞争加上国外软件的冲击,使得国内工业软件的发展在运营上举步维艰,科研成果的市场转化存在精力不足,市场经验不足的危机。
在1997年,全国进行CAD研发设计的企业规模数量众多,已达到300多家。产品设计的功能重复,多家企业之间的恶性竞争,利润微薄,市场重复率大造成众多企业难以维持。而国外相同类别的工业软件却以成熟的设计,完整的体系,高明的营销方式在国内长驱直入。
国外的工业软件在中国的传播手段至今仍然是部分企业的发展方式,比如首当其冲地与科研机构以及大学合作。
大学
大学是培养具有专门技术的人才基地,国外资源不仅可以为学生开阔视野,接触先进的前沿技术,还可以从未就业的学生观念里就打牢这个国家的工业软件好用的观念。有众多学生在学习完对应的软件后,甚至以为这个领域的软件,原本就是这样的。
既然从知识技术的源头上便是这样的认识,那后期还有什么国家的自主研发之说?
其次是国内市场良莠不齐,建立在外国工业软件基础上的盗版软件盛行。在学生时期,或者零散的用户来说,正版软件的费用高昂,如果盗版加几个补丁能够实现正常的设计效果,使用盗版软件是很合理的。
但是国外盗版软件的盛行,压缩了国内市场。国家自主研发的软件更加没有市场占有率、逼迫众多设计者成了国外软件的代理商或者推广者。
艰苦创业,最后为他人做嫁衣裳。
面对国外工业软件占据市场,国内企业难以运营的情况,有人提出为何不能团结在一起,拿到核心技术,一致对外呢?
可惜企业之间只要有利益竞争便难以成为一条战线上的队友,个别人的远见卓识,最终在执行苦难中归于沉寂。
国家在发展过程中,对于工业软件的支持很少,在不被重视的环境下,这个领域在缓慢地向前发展着。
在工程设计与管理类软件中,AutoCAD成为学生学习的软件,占据市场老大的位置,尽管如此,国内浩辰CAD及CAXACAD也发挥本地服务的优势,在大中型企业中广泛应用,形成定制开发、系统集成等应用模式。
国内的军工航天领域有自己研发设计的工业软件,其应用性较强,比如航天神软及金航数码,但是军工领域也限制了他们的应用范围。
在民用、商用等领域,这两个软件的普及性远没有国外的软件高。这两个软件在三维数字样机、三维数字化工艺设计等方面存在强大的应用性。除此之外,国内的中望龙腾、数码大方、英特仿真这三家企业在商用工业软件中具有较好的发展前景。其中中望3D是我国唯一拥有自主知识产权的高端三维CAD/CAM一体化软件。
当然在国内市场中,国外的工业软件依然占据大部分市场,比如法国达索、德国西门子等等,其中美国的5家工业软件厂家也占据市场前十。
充分表明,虽然我们国家的工业软件起步早,但是由于发展支持以及市场挤压等原因,在不被重视的三十几年间,虽然也在积极建设,但是与资本国家已经拉开了距离。
CAD制图界面
工业软件发展之路的内忧外患
2020年5月23日,美国对中国的MATLAB用户进行制裁,哈工大以及哈工程发现学校购买的正版MATLAB软件失去了授权资质,不能正常使用,严重干扰了学校的正常科研教学。
先不说这样的行为是不是符合道德伦理,但从依赖这个软件造成毕业生论文受阻,教学秩序受影响来说,该引起我们的反思,重视国有工业软件的投资研发。
用谁的都不如用自己的。
但是这并不是第一次遭遇技术领域的限制。
在2018年7月,美国“电子复兴计划ERI”中选出一部分扶持资助名单,首当其中的是EDA工业软件公司Cadence,这家公司获得了2400多万美元的拨款。
在4月份美国进行中兴的制裁中,就是这家公司率先表态,对中兴进行抵制。在这次对抗中,我们在此感受到拥有“中国芯”的重要性。
实际上没有自主知识产权,采购国外的先进芯片但是不重视电子设计软件的话,芯片的作用也将是摆设。所以工业软件似乎在默默无闻,但是缺了它,便是缺了支撑体系中基础的一环。
而我们国家从2011年,国家十二五规划后,工信部接管工业软件研发领域,但是公司不重视制造业企业,但是对于三维CAD的资金支持几乎没有。所以投入支持制造业信息化建设的过程,也让大量的资金流向国外,变成购买国外工业软件的事实。
由此国内自主研发工业软件的资金支撑方面变得极为尴尬。而在2014年,美国将“可视化、信息化、数字制造”作为三大关键领域之一。实际上光从名字上便可以体会到其中对于数字化建模分析仿真的重视。
基于这个重视,美国一直在加大对于工业软件的投资力度,从Cadence的自主以及同时期Synopsys也获得高额资金支持便可见一斑。
国家资金的支持的缺失,国内市场的纷乱,技术的不成熟,国外软件的宣传手段搭配成熟技术的挤压,国家高层的忽视,种种因素交叠,让本是展示民族实力的工业软件在夹缝中艰难地喘息三十年。
这三十年的沉寂,是前因,后果我们已经清晰地看到,有国内的企业在Matlab不再授权后发出保证,半年内实现Matlab科学计算及图形显示的70%,一年内实现100%。
可是为什么是实现“这个”软件的70%呢?
究其原因,是一开始的设计便是向美国的软件靠拢。
一直去模仿,真正实现自主的路途实则遥远。
美国工业
美国从工业及科研多个角度重视工业数字化建设,而我国的主要规划是进行大数据层面的建设。虽然有智慧城市的大力推进,但是众多企业工厂还没有进行数字化改造,国家的战略可能在此后一段时间重视于此。
在这种情况下国内软件基于国外软件进行开发,在兼容性等方面也与国外的软件兼容,但与国内的同类软件并不兼容。
工业软件的更新也基于用户反馈进行资源包更新,目前美国的工业软件市场占有率已经达到95%,所以在这样的情况下,未来的一段时间,追随美国的步伐已成了不得不承认的趋势。
它山之石可以攻玉,有诸多无奈。
除了一声叹息,我们还是需要正视工业软件的重要性,今日果会是明日因,需韬光养晦,厚积薄发,补足工业软件领域的短板,为明日种善果。