以工業互聯網（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（wén）章來自於  國家數字化設計與製造創新中心（xīn）北京中心主任 北京雲道（dào）智造科技有限公司創始人 屈凱峰     

           近期，工業（yè）軟件“斷供”現象成為（wéi）了（le）社會（huì）熱點話題。從華為被“斷供”仿真軟（ruǎn）件Ansys，到哈（hā）工大、哈工程等高校被“斷供”科學計算軟（ruǎn）件Matlab，工業軟件“卡脖子”問題備受各界（jiè）矚目。工業軟件是（shì）什麽？中國工業軟件為什麽沒有發展起來？中國工業軟件還能發展起來嗎？如果能，該如何發展？我們結合自身的實（shí）踐探索，談談關於以工業互聯網“新基建”為（wéi）契機，突破工業軟件“卡脖子”難題的思考，與工業軟件界行業專家們（men）探討。

一、中國工業軟件為什麽沒有（yǒu）發展起來？

工（gōng）業軟件是伴（bàn）隨高端工（gōng）業內生成（chéng）長而孵化出來的。中國是非內生的現代化國家，現（xiàn）代化進程“嫁接”在西方核心技術之上，長時間以來沒有自主工業軟件發（fā）展（zhǎn）的（de）內生需要，因此自主工業軟件一直沒（méi）有發展起（qǐ）來。

工（gōng）業革（gé）命經曆了機械化、電氣化、數（shù）字化、網絡化四個階段，以“CAX”為代（dài）表的工業軟件是第三次工業革命即計算機技術與工業（yè）融合的核心產物。CAX包括CAD（Computer Aided Design，即計算機輔助設（shè）計）、CAE（Computer Aided Engineering，即計算（suàn）機輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，即計算機輔助製造）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）生產自動化。在第四次工業革命即互（hù）聯網技（jì）術與工業融合（hé）的過程中，“CAX”將（jiāng）演變為“IAX”，即（jí）互聯網“Internet”輔助設計（IAD）、工（gōng）程（IAE）和製造（zào）（IAM）。

工業軟件是由正向內生發展的高端工業孵化出來的，中國不是一（yī）個內生的現（xiàn）代化國家，所以中國沒有孵化出工業軟件。世界知名的工業軟件公司都是在計算機技術服務於高端（duān）工（gōng）業的正向研發、內生發展過程中成（chéng）長起來（lái）的（de）。Nastran誕生於美國國家航空航（háng）天局(NASA),用於航空航天工業的結構分析；ANSYS公司誕（dàn）生於美國西屋電氣公司（sī）的太空核子實驗室，用於計算機輔助火箭發動機（jī）的應力分析；達索係（xì）統誕生於法國達索（suǒ）航空，用於飛（fēi）機、汽車的設計製造。中國（guó）完成機械化、電氣化（huà）、數字化這三次工業革命的路徑基（jī）本是跟隨模仿西方發達國家，較少遇到正向研（yán）發（fā）的內生（shēng）發展（zhǎn）問題，工業發展是“嫁接”在西方核心技術基礎上之上的（de），沒有自主發展的內（nèi）生需要。

二、中國工業軟件還能發展起來嗎？

中國製造業的轉型升（shēng）級將催生對工業軟件的大規模需求，將孵化出大批國產工業軟件。在網絡（luò）化與工業化融合的浪潮中，中國工業軟件走“網絡化帶動數字化”的道路，有機會開辟新的賽道。

有需（xū）求就會有供給。中國製造（zào）業正在大規模轉型升級，從跟隨（suí）模仿轉（zhuǎn）向自（zì）主研發，實現關鍵核心技術的自主可（kě）控，由此必然帶來對工（gōng）業軟件的大規模的市場需求，必然會孵化出大量的中國自主的工業軟件。首先，“關（guān）鍵核心技術是買不來的”，工業高端（duān）領域所需要的核心工業（yè）軟件技術，國外商業軟件不會提供，必須要（yào）我們自主開發；其次，廣大中小製造業企業的工業軟件需求具有“小、散、專”的（de）特征，需要低成本、本土化、定製化（huà）開發，國外大型商業軟（ruǎn）件公司無法滿足，國內新興工業軟件企業更有能力提供本土化精準供（gòng）給。

互聯網時代催生了新的需求（qiú）、新的生產方式和新的商業模式。我們發展中國工業軟件，不能照搬國外工業軟件發展（zhǎn）路徑，不能“刻舟求劍”。我（wǒ）們需要用時代的（de）技術，開發時代（dài）的產（chǎn）品，滿足時代的需求。

首（shǒu）先，互聯網創造出新的（de）供求關係，將催（cuī）生巨（jù）大的增量市場。在需求端，互聯網能夠低成本（běn）、高（gāo）效率地將大量中小（xiǎo）企業對工業軟件的“小、散（sàn）、專”的需求匯集起來，以規模效應降低定製成本（běn）；在供給（gěi）端，互聯網能夠同（tóng）樣低成本、高效率地找到（dào）能夠滿足中小企業（yè）“小、散（sàn）、專（zhuān）”需求的工程師，以規模效應提高定製產出（chū）。

其次，互（hù）聯網提供了新的軟件供給形式。區別於傳統大型軟件的本地部署形式，互聯（lián）網軟件有IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平台即服務）和SaaS（軟（ruǎn）件即服務）等多個層次。與本地部（bù）署的傳統大型軟件相比，互聯網軟（ruǎn）件的多（duō）層解耦和多（duō）層複用特性，一方麵使得軟件最（zuì）終（zhōng）使用價格得以大幅降低，另一方麵使得軟件（jiàn）開發能夠形成大規模（mó）社會化協同。

新技術一定會帶來（lái）新的解決方案。正是因為材料技術和仿真技術的進步，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實現火箭推進器分離，使（shǐ）得一級火箭推進（jìn）器的完整回收成為可能，從而使發射（shè）成本直接降低了60%。

互聯網技術（shù）與工業的融合，給中國工業軟件的發展提供了開辟新賽道（dào）的機會。與前三次工（gōng）業革命的追趕路徑不同，互（hù）聯網驅動的第四（sì）次工業革命過程中，中國並不落後，甚至有機會領先。我（wǒ）們需要用“網絡化帶動數字化、市場（chǎng）化帶動國產化”，以新（xīn）時代的新需求，驅動和培育新供給，實現技術的跨越式發展。中國在消費互聯網（wǎng）領域，已經誕生出世界級的互聯網企業。依靠中國擁有的全球最豐（fēng）富的（de）、最完善的工業體係和最多數量（liàng）的工業企業，以及最大規模的工程師群體，中國一定能夠孵（fū）化出世界級（jí）的工（gōng）業互聯網軟件企業。

三、雲道智造“工業PaaS平台+工（gōng）業APP”模（mó）式的探索（suǒ）

雲道智造專注於開發（fā）自主可控（kòng）的IAE（互聯網輔助工（gōng）程）平台，致力於實現計算機仿真技術的普惠（huì）應（yīng）用。

雲道智造力主打造“工業蘋果（guǒ）/安卓”係統，以此實現“普惠仿真”的目標（biāo）。“工業蘋果/安卓”以（yǐ）一個統一的強大的開放不（bú）開源的仿（fǎng）真引擎作為（wéi）底層平台（tái）（仿（fǎng）真操作係統），支持麵向各種工業仿真（zhēn）應用場景的仿真APP開發和運行。

“工（gōng）業蘋果/安（ān）卓”借鑒了移動互聯網時代手機的成功模式，是（shì）典型的互聯網時代的產（chǎn）品。首先（xiān），在軟件架構上，摒棄了（le）傳統商業軟件（jiàn）“封（fēng）閉大係統”的（de）模式，采用“操作係統+應用軟件”的分層解耦模式，使主要依賴基礎理論的“數學層”、依賴軟件開發的（de）“軟件層”和（hé）依賴工業應用場景知識的“物理層”解耦分離，在技術上支持各個層麵的分層協同開發；其次，在商業模式上，放棄了“桌麵操作係統時代”的（de）單純的（de）賣軟件模式，而是創造多層次商業協作機製和平台，使數（shù）學（xué）層的（de）求解器（qì）、物理層的專業場景化應用（APP）都能夠（gòu）實現大規模社會化交易和複（fù）用，調動起全社會各個層麵的技術創新（xīn）能力，用（yòng）“眾創、眾包、共享”的生態（tài）化模式發展互聯網時代的工業軟件。

各行各業的工業APP將（jiāng）集中在“仿真APP商店”（www.simapps.com）中呈現。對於工業企業用戶（hù）來說，不用理解仿真操作係統（tǒng）和仿（fǎng）真APP的開（kāi）發過程，甚至不需要安裝任何仿真軟件，隻需要直接登陸（lù）“仿（fǎng）真APP商店”，就可以（yǐ）找到自己需要的仿真計算工具，既可以在雲平台上（shàng）完成計算，也可以編譯下載到（dào）本地長（zhǎng）期重複使用。如果沒有直接找到適用的APP,可以聯絡（luò）類似APP開發者或者平（píng）台，進行APP定製開發。

仿真APP具有明顯的互聯網產品特征。第一，軟件雲化，支持雲開發（fā）、雲計算、雲存儲；第二，無代碼化開發，APP開發者不需（xū）要懂得編程（chéng）；第三，小而專，不同於傳統單（dān）機版工業軟件“大而全”；第四，專用性強，融合了特定專業、特定產品的研發設計知識；第五（wǔ），便於傳播，可通過PC、手（shǒu）機等多種渠道分享轉播。

物理世界（jiè）中的每一個工業品，每一（yī）個零部件，都可以並且一定會有一（yī）個與（yǔ）之準確對（duì）應的仿真APP/數字孿生體。這個仿真APP不僅可以輔助產品研（yán）發，不斷（duàn）優化產品設計，還能給用戶提供產品使用場景的（de）仿真分析，更便於用戶科學合理地使用產品。

基於（yú）上述（shù）平台，仿（fǎng）真APP使用者、開發者、平台建設者將協力創造全新的工業仿真生（shēng）態體係。仿真APP使得包括中小企業在內的廣大製造業企業能夠高效、便捷地利用計算機仿真技術提高設計、製造和運行維（wéi）護水平，創造仿真技術的“藍（lán）海市場”。市場需求將帶動起大批專業仿真工程師開發專業（yè）仿真APP，創造無窮的數字孿生體。雲道（dào）智造則始終（zhōng）聚焦於底層（céng）仿真操作（zuò）係統的打磨、完善和豐富。

雲道智造（zào）所努（nǔ）力追求的，就是用互聯網時代的（de）技術，開發互聯網時代的產品（互聯網的仿（fǎng）真操作係統+仿真APP），滿足互聯網時代（dài）的需求（qiú）（大量工業企業“小、散、專”的需（xū）求），從而創造新的賽道，用“網（wǎng）絡化帶動數字化、市場化（huà）帶動國產化”，實現中國工業軟件自主、自強發展。

四（sì）、關於中國工業軟件行業發（fā）展的一些建議

要把握好互聯網時（shí）代（dài）中國工業軟件跨越（yuè）式發展的曆史（shǐ）機（jī）遇，除了（le）選擇正確的技術路線外，在政策方麵需要（yào）做好“需求（qiú）側牽引”、“供給側改革”和“軍民融合”。

第一，要做好需求側牽（qiān）引。中國工業進入高水平發展階段，工業軟件被“斷供”的範（fàn）圍會越來越大。我們必須堅定工業軟件的自主化道路，由軍工企業創造（zào）大量需求，國家（jiā）持續支持“補短板”工程，以（yǐ）體製優勢孵化工業（yè）軟件企業。國家對工業軟件“補短板”的支持，需要吸取高鐵領域的成功經驗，集中資源和力量（liàng）扶持核心企業（yè），突破關（guān）鍵核（hé）心技術，避免力量分散（sàn）而被各個擊破。同時，在以服務中小企業為核心的“工業互聯網”“新基建”中，要重點支持國產工業軟件企業，用“新基建”帶動“新市場”，實現中國自（zì）主工業軟件企業的市場化培育和成長。

第二（èr），要堅持（chí）供（gòng）給側改革。首先，在教育科研方麵，要改革高校和科研機構的研發（fā）導向，以“補短板（bǎn）”為核心目標，將核心的研（yán）發資源投入到（dào）“真實”的戰場之中（zhōng）；要推動“新工科”建設，培養更多能夠將（jiāng）數字化、網絡化、智能化技術應用於工程實踐的專業人才。其次，在產業生態發展方麵，要通過工業互聯網新基建，搭建更加靈活、包容、開放（fàng）的供給側協（xié）作體係，走（zǒu）“群眾路線”，釋放中國的“工（gōng）程師紅利”，發（fā）揮工業軟件作為工業知（zhī）識和經驗“凝結器”的作（zuò）用，將科研人員和工程師的知識和經驗（yàn）軟件化、產品化、市場化，直接（jiē）麵（miàn）向工業企業解決實際（jì）問題，創造產業價值。

第三，要堅持軍民融合。工業軟件需（xū）要長期、持（chí）續的研發投入，其產業特性決定（dìng）了它不能走完（wán）全市場化道路，而需要國家資金（jīn）持續投入。國外的工業軟件在誕生（shēng）、成長、發展過程中，一（yī）直都（dōu）在獲得政府和軍工的（de）持續扶持。同時，工業軟件的（de）開發不依賴於重資產設備，隻依賴於一流的人才，因此工業軟（ruǎn）件企業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（huà）激勵。全（quán）球幾乎所有（yǒu）軟件公司，都（dōu）是（shì）民營的市場化企（qǐ）業。因此，國家“輸（shū）血”、民營企業“造血”的“軍民融合”形式，是工業軟件企（qǐ）業發展的關鍵路徑。

五、工業軟件行業從業者要堅定信（xìn）心，保持開放。

麵對中國製造業轉型升級帶來的大量市場需求，麵對互聯網與工業融合帶來的全（quán）新生產方式和商業模式，我們要做好中國的工業軟件，在根本上，必（bì）須堅定文化自信、製度自信，堅定（dìng）對外（wài）開放。

發展自主工業軟件，我們必須堅定文（wén）化自信。中國過去在科技革命領域的落後，並不是文化或科學素養的落後，而是因為整體發（fā）展水平較低，沒有高（gāo）端技術發（fā）展壯大的土壤。以工業仿真軟件（jiàn）為例（lì），中（zhōng）國科（kē）學家（jiā）馮康曾於1964年獨立（lì）於西方創立（lì）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，編製了通用計算程序（xù），並及時解決了劉家峽（xiá）水壩應力分析問題（tí），隻是由於缺乏大規模高端工業的支（zhī）撐，這（zhè）個技術沒有被廣（guǎng）泛（fàn）應用（yòng）而發展成大型工業軟件。目前，中國工業已進入高質量發展階段，正（zhèng）在形成養育自主高端技術的（de）土（tǔ）壤，再加上互聯網技術能夠充分發揮中華文化“大一（yī）統”優勢，釋放各領域創新動能，中國一（yī）定能（néng）夠實現新技術的大規模協同共創共享（xiǎng）。

發展自主工業軟件，我們必須堅定製度自信。中國的社（shè）會主義製度，一方麵能夠（gòu）“集中力量辦大事”，另一方麵能夠充（chōng）分依靠群眾、發動群眾、服務群眾。中國的“民主集中製”高度適合於工業互聯網（wǎng）模式的發展。國家能夠集中力量以“補短板”的決心長期支持工業軟件（jiàn）的自主化突破，能夠（gòu）築牢工業（yè）軟件（jiàn）的底層技術基（jī）礎；通過工業互聯網“新基（jī）建”調動起最大規模的全社會（huì）協同共創共享，能夠（gòu）孵化出海量的工業APP。我們既堅持“讓市場在資（zī）源配置中發（fā）揮決定性作用”，又堅持“更好地發揮政府引導作用”，中國一定能夠走出一條工業軟件自主化突破的特色道路。

發展自主（zhǔ）工業（yè）軟件，我們必須堅持對外開放（fàng）。閉門造車無法形成真正具有競爭力的技術和產品。我們要用中國龐大（dà）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技術（shù）和高端人才，用全世界的技術、人才和市場都為（wéi）我們的發展服（fú）務。同時，以市場倒逼技術，不斷強化我們自身的研發能力、產品能力和市場能（néng）力，在市場競爭中打磨出強（qiáng）大的中國（guó）工業軟件企業，力爭在第四（sì）次工業革命中領先（xiān）世界。