对于中国工业来说,它岂止是短板,而是断命之板!

发布时间:2018-09-05浏览次数:

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。

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。


对于中国工业来说,工业软件岂止是短板,已经是“断”板,是“断”命之板。



1/ 放冷箭却受到国家资助

2018年 7月底,数百名电子工程师在旧金山狂欢。美国国防部主导的“电子复兴计划ERI”的首次峰会,在这里拉开帷幕,并为“电子复兴五年计划”,选出了第一批入围扶持项目。


在这里,最为扎眼的是一家电子设计软件EDA的公司,一方面它获得了最高的资助,另一方面它是该类别扶持项目中唯一公司。


入选机构  


正是这个CADENCE,在4月份率先响应美国商务部号召,对中兴抢先表态、发出冷箭


而这次,这家美国电子设计软件巨头,再次获得国防部2400万美元拨款。


而此刻中兴恢复生产了,芯片解禁了。实际上,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。


这就是工业软件的厉害之处。这才是中国制造业最大的短板。


当智能制造和工业4.0的目标越来越聚焦在数字化设计、数字化工厂和数字运营服务的时候,“数字建模和仿真”再次成为一切数字化工业背后最为闪耀的明星。最为重要的研发设计领域的两个软件工具,CAD(计算机辅助设计)和CAE(计算机辅助仿真),成为中国信息化最熟悉、然而现在看上去却是最为瘸腿的领域


此一刻,我们发现,中国在数字建模与仿真领域的建树,跟国外工业软件相比,简直不值得一提


中国的工业设计软件,曾经走过什么样的历史?



2/ 一段艰难起步的小日子


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


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。



3/ 一次悄无声息的CAD调包


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。由于工信部并不对他们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。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”。


德国的工业4.0



4/ 一笔CAE研发投入的小账


随着整个设计研发数字化技术主流的发展转向三维CAD/CAE一体化,由于国家对此重视不足,整个行业对三维CAD/CAE的资金投入强度一直非常低。在十五、十一五期间,在三维CAD软件研发方面的总投入大概是4000-5000万的规模,CAE则主要通过国家自然基金委有一些面上的项目,一年可能有一千万左右的投资弱度。再加上十二五搞两化融合的一些间接性的促进,估计在三个五年计划之中,国家对三维CAD/CAE等核心工业软件研发的投入强度不足2亿人民币


国家投入的这些资金与国外软件厂商的投入相比,可以直接被瞬间碾压。全球最大的CAE仿真软件公司Ansys2016年在研发的投入强度为3.5亿美元,大约为20亿人民币



这个等式是这样的:一个CAE公司一年研发等于一个国家15年的全部投入


换言之,国外一个CAE仿真软件公司一年的研发投入,相当于中国政府在三个五年计划(十五、十一五和十二五)在三维CAD/CAE软件研发方面投入总和的10倍。考虑到这是一家公司持续十多年年的集中投入,而我国政府项目是采用了分散的撒胡椒面方式,更加凸显出美国和中国在软件投入上的差别之巨大



5/ 一份不曾上交的答卷


美国的国家战略一直把“数字化建模和仿真”作为核心战略。美国几乎每年都有新报告,递交到美国高层,反复强高调“建模与仿真”的技术。这也得到美国政府积极的回应和普遍的重视。


几十年来,美国产业界从来没有停止过呐喊,也从来没有停止过行动,从1995年开始加速数字化建模和仿真创新战略,到2005年布什的报告提出计算科学,到2009年依靠建模和仿真,到2010年高性能计算谈到建模和仿真,以及到现在先进制造伙伴计划,都是在围绕着工具模块化和开放式的平台。2014年美国总统科技委员会确定的11个关键领域有一个打分,根据对国家的影响等指标,这其中,可视化、信息化和数字制造是三大关键领域之一,这里面都是围绕着数字化建模和仿真。而在最新的美国制造业创新网络NNMI,跟智能制造最相关的两个创新中心,一个是数字化的设计与制造,一个是清洁能源的智能制造。无论是国防部牵头,还是能源部牵头,基本上都是围绕着数字化建模和仿真这个核心技术。


然而在中国,核心自主工业软件,从来未曾得到高层的重视


借鉴美国总统科技顾问委员会给总统办的报告,中科院在2006年的时候曾经给国务院上交过一份报告;紧接着科技部有一个香山会议,会后报告也往上呈交,但基本上都是没有下文。2010发改委在做“十二五”规划的时候,当时说要讨论CAE的发展,后来还是不了了之。以后还有多次人大代表做提案往上呼吁,但高层决策者似乎从来没有真正地认为核心自主工业软件有多重要。


一晃多年过去,而在今年,中兴事件意外捅开了一个窟窿。芯片的重要性,软件的重要性,终于成为裘衣鲜鞍下面的黑窟窿。


此一刻,我们才发现,自主CAD/CAE的国家报告,从来未曾得到重视,这是“一份从来没有上交的答卷”。



6/ 刻骨铭心的工业误判


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


对于中国工业来说,工业软件岂止是短板,已经是“断”板,是“断”命之板。



7/ 黎明静悄悄


伴随着数字化、网络化和智能化的深入发展,中国正在向智能制造迅速转型。中国制造业缺少核心工业软件,将是一柄达摩克利斯之剑,长悬于中国制造之项顶。没有自主核心工业软件的支撑,中国制造强国只能是一梦之醉。


而此刻,整个行业却呈现可怕的沉默。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。更可怕的是,人们连呐喊的力气都没有了。发展自主的高端CAD、CAE软件,已经成为人们心中认定的不可能之事


美国ERI资助的金额


而美国电子复兴计划ERI中,工业设计软件仍然是稳稳当当的受益者。美国国防部高级预研局DARPA官方资料显示,在2018财年,将有2.16亿美元的资金流入电子复兴计划。在前面提到的峰会上,世界电子设计软件EDA的三大巨头的Synopsys也获得610万美元


美国国家对软件的扶持,可谓直截了当。


而在中国,一切都是无声工业软件的黎明静悄悄,并无太阳升起。