以工業互聯網“新（xīn）基建”為契機， 突破（pò）工業軟件（jiàn）“卡脖子”難題

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            以下文章來自於  國家數字化設（shè）計與製造創新中心北京中心主任 北京雲（yún）道智（zhì）造科技有限（xiàn）公司創始人 屈凱（kǎi）峰     

           近期，工業軟件“斷供”現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（děng）高校被“斷供”科學計算軟件Matlab，工業軟件“卡（kǎ）脖子（zǐ）”問題備受各界矚目。工業軟件是什麽？中國工（gōng）業（yè）軟件為什麽沒有發展起（qǐ）來？中國工業軟件（jiàn）還能（néng）發展起來嗎？如果能，該如何發展？我們結合（hé）自身的實踐探索，談談關於以工業互聯網“新基建”為契機，突（tū）破工業軟（ruǎn）件“卡脖子”難（nán）題的思考，與工業軟件界行業專家們探討。

一、中國工（gōng）業軟件為什麽沒有發展起來？

工業軟件是伴隨高（gāo）端工（gōng）業內生成長而孵化出來的。中國是非內生的現代化國家，現代（dài）化進程“嫁接”在西方核（hé）心技術（shù）之上，長（zhǎng）時間（jiān）以來沒有自主工業（yè）軟件發展的內生需要，因此（cǐ）自主工業軟件一直沒有發（fā）展起來。

工（gōng）業革命經（jīng）曆（lì）了（le）機械化、電氣（qì）化、數字化、網絡化（huà）四（sì）個階（jiē）段，以“CAX”為代表的（de）工業軟件是第三次工業革命即計算機技術與工業融合的（de）核心產物。CAX包括CAD（Computer Aided Design，即計算機輔助設計（jì））、CAE（Computer Aided Engineering，即計算機輔助工程）、CAM（Computer Aided Manufacturing，即計算機輔助製造）等。通（tōng）俗地說，CAD是替（tì）代手工繪圖，CAE是替代物理實驗，CAM是（shì）實現生產自（zì）動化。在第四（sì）次工業革命即互聯網技術與（yǔ）工業融（róng）合的過程中，“CAX”將演變為“IAX”，即（jí）互聯網“Internet”輔（fǔ）助（zhù）設計（IAD）、工程（IAE）和（hé）製造（IAM）。

工業軟件是由正向內生發展（zhǎn）的高端工業孵化出（chū）來的，中（zhōng）國不是一個內生的現代化國家（jiā），所以中國沒有孵化出（chū）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工（gōng）業的正向研發、內生發展過程中成（chéng）長起來（lái）的。Nastran誕生於美國國（guó）家航空航天局(NASA),用於航空航天工業的結構（gòu）分析；ANSYS公司誕（dàn）生於美國西（xī）屋電氣公司的太空核子（zǐ）實驗室，用於計算機輔（fǔ）助火箭發動機的應力（lì）分析；達（dá）索係統誕生於法（fǎ）國達索航空，用於飛機、汽車的設計製造。中國完成機械化、電氣化、數字化這三次工業（yè）革（gé）命的路徑基本（běn）是跟隨模仿（fǎng）西方發達國（guó）家，較少遇到正向研發的內生發展問題，工業發展是“嫁接”在西方核心技術基礎上之上的，沒有自主發展的內生需要。

二、中國工業軟件還能（néng）發展起來嗎（ma）？

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

有（yǒu）需求就會有供（gòng）給。中國製（zhì）造業（yè）正在大規模轉型升級，從跟隨模仿轉向自主研發，實現關鍵核心技術的自主可控，由（yóu）此必然帶來對工業軟件的大規模的（de）市場需求，必然會（huì）孵化（huà）出大量的中國自主（zhǔ）的工業軟件。首先，“關鍵核心技術是買不來的”，工業高端領域所需要的核心工業軟件技術，國（guó）外商業軟件不會提供，必須要我們自主開（kāi）發；其次，廣大中小製造業企（qǐ）業的工業軟件需求具有“小、散、專”的特征，需要低（dī）成本、本土化、定製化開發，國外大型商業軟件公司無法滿足，國內新興工業軟件企業更有能力提供本（běn）土化精準（zhǔn）供給（gěi）。

互聯網（wǎng）時代催（cuī）生（shēng）了新的需求、新（xīn）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（guó）外工業軟件發展路徑，不能“刻舟求劍”。我們需要（yào）用時代的（de）技術，開（kāi）發時代的產品，滿足時代的需求。

首先，互聯網創造出新的供求關係，將催生（shēng）巨大的增量市場。在需求端，互（hù）聯（lián）網能夠低成本、高（gāo）效率地將大量中小企業對工業軟件的“小、散（sàn）、專”的需求匯集起來，以（yǐ）規模效應降低定製成本；在供給端，互聯網能夠同樣低成本、高效率地找到能夠滿足中小企業“小、散、專”需求（qiú）的（de）工程師，以規模效應提高定製產（chǎn）出。

其次，互聯網提供了新的軟件供給（gěi）形式。區別於傳統大型軟件的（de）本地部署形式（shì），互（hù）聯（lián）網軟件有IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平台即服務）和SaaS（軟件即服務）等多（duō）個層次。與本地（dì）部署的傳統大型軟件相（xiàng）比，互聯網軟件（jiàn）的多層（céng）解耦和多層複（fù）用特性，一方麵使得軟（ruǎn）件最終使用價格得以大幅降低，另一方麵使得軟件開發能夠形成大規模社會（huì）化協同。

新技（jì）術（shù）一定會帶來新的解決方案。正是因為材（cái）料技術和仿真技術的進步，讓（ràng）馬斯克的獵鷹-9重型火箭能夠采用新（xīn）型的非破壞性（xìng）的機械彈簧替代傳統的具（jù）有破壞性的爆炸螺栓來實現火箭（jiàn）推進（jìn）器（qì）分離，使得一級火（huǒ）箭推進器的完整（zhěng）回收成為可能，從而使發射成本直接降低了（le）60%。

互聯網技術與工業（yè）的融合，給中國工業軟（ruǎn）件的發展（zhǎn）提供了開辟新賽道的（de）機會。與前三次工業革命的追趕路徑不同，互聯網驅動的第四次工業（yè）革命過程中，中國並不落後，甚至有機會領先。我們需要用“網絡化帶動數字化、市場化帶動（dòng）國產化”，以新時代的新需求（qiú），驅動和（hé）培（péi）育（yù）新供給，實現技術的跨越（yuè）式發展。中國在消費互聯網領域，已經誕生（shēng）出世界級的互聯網企業。依靠中國擁有的全球（qiú）最豐富的、最完善的工業體係和最多數量的工業企業，以及（jí）最大規模（mó）的工（gōng）程師群體，中（zhōng）國一（yī）定能夠孵化出世界級（jí）的工（gōng）業（yè）互聯網軟件企業。

三、雲道智造“工業PaaS平台+工業APP”模式的探索（suǒ）

雲道智造專（zhuān）注於開發自主可控的IAE（互聯（lián）網輔助工程）平台，致（zhì）力於實現計算機仿真（zhēn）技術的普惠應用。

雲道智造力主打造（zào）“工業蘋果/安卓”係統，以此實現“普惠仿真”的目標。“工業蘋果/安（ān）卓”以一個統一的強大的開放不開源的仿真引擎作為底層平台（仿真操作（zuò）係統），支持麵向各種工業仿真應用場景的仿真APP開發和運行。

“工業（yè）蘋果/安卓”借（jiè）鑒了移動（dòng）互聯網時代手機（jī）的成功模式，是典型的互聯網時代的（de）產品。首先，在軟件（jiàn）架構上，摒棄了傳統商業軟件“封閉大係統”的模式（shì），采用“操作係統+應用軟（ruǎn）件”的分層解耦模式，使主（zhǔ）要依賴基礎（chǔ）理論的“數學層”、依賴軟件開發的“軟件層”和依（yī）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（gè）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（tǒng）時代”的單純（chún）的賣軟件模式，而是創造多層次商（shāng）業（yè）協作機製和（hé）平台，使數（shù）學層的求解器、物理層的專業場景化應用（APP）都能夠實現（xiàn）大規（guī）模（mó）社會化交（jiāo）易和複（fù）用，調動起全社會各個層麵的技術（shù）創新能力，用“眾創、眾包、共享”的生態化模式發展互聯網時代的工（gōng）業軟（ruǎn）件。

各行各業的工（gōng）業APP將集中在“仿真APP商店”（www.simapps.com）中呈現。對於工業企業（yè）用戶來說，不用（yòng）理解仿真操作係統和仿真APP的開發過程，甚（shèn）至不需要安裝任何仿真軟件，隻需（xū）要（yào）直接登陸“仿真APP商店”，就可以找到自己（jǐ）需要的仿真計算工具，既（jì）可（kě）以在雲平台上完（wán）成計算（suàn），也可以編譯下載到本地長期重複使（shǐ）用。如果沒有直接找到適用的APP,可以聯絡類似APP開發者或者平台，進行APP定製開發。

仿真APP具有明顯的互聯網產品特征。第一（yī），軟件雲化，支持（chí）雲開發、雲計算（suàn）、雲存儲；第二（èr），無代碼化開發，APP開（kāi）發者不需要（yào）懂得編（biān）程；第三，小（xiǎo）而專，不同於傳統單機版工業軟件“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（dì）五，便於傳播，可通過PC、手機等多種渠道分享轉播。

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

基於（yú）上述平台，仿真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態體係。仿真APP使得包括中小企業在內的廣大製造（zào）業企業能夠高效、便（biàn）捷地利用（yòng）計算機仿真技術提高設計、製造和運行（háng）維護（hù）水平，創造仿（fǎng）真技術（shù）的“藍海市場”。市場需求將帶動起大批專業仿真工程師開發專業仿真APP，創造無窮的數字孿生（shēng）體。雲道智造（zào）則始（shǐ）終聚焦於（yú）底層仿真（zhēn）操作係統的打磨、完善和豐富。

雲（yún）道智造所努力追求的，就是用互聯網（wǎng）時代的技術，開發互聯網時代的產品（互聯網的仿真操作係統+仿真APP），滿足互聯網時代的需求（大量（liàng）工業企業（yè）“小、散、專”的（de）需（xū）求），從而創（chuàng）造新的賽道，用“網絡（luò）化帶動數字化（huà）、市場化帶動國產化”，實現中國（guó）工（gōng）業軟件（jiàn）自主、自（zì）強發展。

四、關於中國工業軟件行業發展的一些建議

要把握好互聯網時代中國工業軟件跨越（yuè）式（shì）發展的曆史機遇，除了選擇正確的技術（shù）路線外，在政策方麵需要做好“需（xū）求側牽引”、“供給側改革”和“軍（jun1）民融合”。

第一，要（yào）做好需（xū）求（qiú）側牽引。中國（guó）工（gōng）業進入高水平發展階段，工業（yè）軟件被“斷（duàn）供”的範圍（wéi）會越來越大。我們必須堅定（dìng）工業軟件的自主化道路，由軍工企業創造大量需求（qiú），國家持續支持“補短（duǎn）板”工程，以體製優勢孵化（huà）工業軟件企業。國家對工業軟件“補短板”的支持，需要（yào）吸取高鐵領域的成功經驗，集中資源（yuán）和力量扶持核心企業，突破關鍵核心技術，避免力量分散而被各個擊破。同時，在以服務中小（xiǎo）企業為核心的“工業互聯（lián）網”“新基建”中，要重點支持國產工業軟件企（qǐ）業，用（yòng）“新基建（jiàn）”帶動“新市場”，實現中國自主工業軟件企業的市場（chǎng）化培育和成長。

第二，要堅持供給側改革。首先，在教育科研方麵，要改革高校和科研機構的研（yán）發導向，以“補短板”為核心目標，將核（hé）心（xīn）的研發資（zī）源投入到“真實（shí）”的戰（zhàn）場之中；要推動“新工科”建設，培（péi）養更多能夠將數字化、網絡化、智能（néng）化技術應用於工程實踐的專業（yè）人才。其次，在產業（yè）生態發展（zhǎn）方麵，要通過工業互聯網新基建，搭（dā）建更加靈（líng）活、包容、開放（fàng）的供給側協作體係，走“群眾路（lù）線”，釋放（fàng）中國的“工程師紅利”，發揮工業軟（ruǎn）件作為工業知識和經驗“凝結器”的作用，將科研人員和工程師（shī）的知（zhī）識和（hé）經驗軟件化、產品化、市（shì）場化，直接麵向工業企業解決實際問題，創造產業價（jià）值。

第三，要堅持軍民融合。工業軟件需要長期、持續的（de）研發投入，其產（chǎn）業特性決定了它不能走（zǒu）完全市場化道路，而需要國家資金持續投入。國外的工業軟件在誕生、成長、發展（zhǎn）過程中，一直都在獲得政（zhèng）府（fǔ）和（hé）軍工的持續（xù）扶持。同時，工業軟件的開發不依賴於重資（zī）產設備，隻依（yī）賴於一（yī）流的人才，因此工業軟（ruǎn）件企（qǐ）業必須采取靈活（huó）的市場化組織形式（shì），給予一流（liú）人才充足、自由的市場化激勵。全球幾乎所有軟件公司，都是（shì）民營的市場化（huà）企業。因此，國家（jiā）“輸血”、民營企業“造血（xuè）”的“軍民融（róng）合”形（xíng）式，是（shì）工（gōng）業軟件企業發展的關鍵路徑。

五、工業軟件行業從業者要堅（jiān）定信心，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（lián）網（wǎng）與工業融合（hé）帶來的全新生產方式和（hé）商業模式，我們要做好中國的工業軟件，在根本上，必須堅定文化自信、製度（dù）自信，堅定對外開放。

發展自（zì）主（zhǔ）工業軟件，我們（men）必須堅（jiān）定文化自信（xìn）。中國過（guò）去在科技革命領域的落後，並不（bú）是文化或科學素養的落後，而是因為整體發展水平較低，沒有高端技術發（fā）展壯（zhuàng）大的土壤。以工業仿真軟件為例（lì），中國科學家（jiā）馮康曾於1964年獨立於西（xī）方創（chuàng）立了數值求解偏微（wēi）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，並及時解決了（le）劉家峽水壩應力分析問題，隻是由於缺乏大規模高端工業的支撐，這個技術沒有被廣泛應用而發展成大型工業軟件（jiàn）。目前，中國工業已進（jìn）入高質量發展（zhǎn）階段，正在形成養育自主高端技術的土壤，再加上互聯網技術能夠充分發揮中華文化“大一統”優勢，釋放各領域創新動能，中國一定能夠實現新技術的大規模協同共創共享。

發展自主工業（yè）軟件（jiàn），我們必須堅定製度自（zì）信。中國的社會主義製度，一（yī）方麵能夠（gòu）“集中力（lì）量（liàng）辦大事”，另一方麵（miàn）能夠充分依靠群眾、發動（dòng）群眾、服務群眾。中（zhōng）國的“民主集中製”高度適合於工業互聯網模式的（de）發展。國家能（néng）夠集（jí）中力量（liàng）以“補短板”的決心長期支（zhī）持工業軟（ruǎn）件（jiàn）的自主化突破（pò），能夠築牢工業軟件的底層技術基礎（chǔ）；通過工業互聯網“新基建”調動起最大（dà）規模的全社會協同共創共享，能夠孵化出海量的工業APP。我們（men）既堅持“讓市場（chǎng）在資源配置中發揮決定性作用”，又堅（jiān）持“更好地發揮政府引導作用”，中國一定能夠走出一（yī）條工業軟件自主化突破的特色道路。

發展自主工業軟件，我們（men）必須堅持對外開放。閉（bì）門造車無法形成真正具有競（jìng）爭力的技術和產品。我們要用中國龐大的增量（liàng）市（shì）場和“一帶一路”國際市場，盡可能多地吸收全球先進（jìn）技術和高端人才，用全世界的技術、人才和市場都為我們（men）的發展服務。同（tóng）時，以市場倒逼技（jì）術，不斷強化（huà）我們自身的研發能力、產品（pǐn）能力和市場能力，在（zài）市場競爭中打磨出強大的中國工業軟件企（qǐ）業，力爭在第四次工業革命中領先（xiān）世界。