中國工業軟件為何越來越落后？制造大國與軟件小人國
http://www.debgrams.com 2018-08-10 10:04 來源：林雪萍
中國工業軟件的發展，是一份從未上交的答卷。最痛，卻無醫可療。
放冷箭卻受到國家資助
7月底，數百名電子工程師在舊金山狂歡。美國國防部主導的“電子復興計劃ERI”的首次峰會，在這里拉開帷幕，并為“電子復興五年計劃”，選出了第一批入圍扶持項目。
在這里，最為扎眼的是一家電子設計軟件EDA的公司，一方面它獲得了最高的資助，另一方面它是該類別扶持項目中唯一公司。
圖1 入選機構
正是這個CADENCE，在4月份率先響應美國商務部號召，對中興搶先表態、發出冷箭。
而這次，這家美國電子設計軟件巨頭，再次獲得國防部2400萬美元撥款。
而此刻中興恢復生產了，芯片解禁了。實際上，很少有人知道，盡管中興每年進口六七十億美元的芯片，但如果采購名單上不過數百萬的電子設計軟件被停用，那上百億的芯片都不過是硅土。
這就是工業軟件的厲害之處。這才是中國制造業最大的短板。
當智能制造和工業4.0的目標越來約聚焦在數字化設計、數字化工廠和數字運營服務的時候，“數字建模和仿真”再次成為一切數字化工業背后最為閃耀的明星。最為重要的研發設計領域的兩個軟件工具，CAD（計算機輔助設計）和CAE（計算機輔助仿真），成為中國信息化最熟悉、然而現在看上去卻是最為瘸腿的領域。
此一刻，我們發現，中國在數字建模與仿真領域的建樹，跟國外工業軟件相比，簡直不值得一提。
中國的工業設計軟件，曾經走過什么樣的歷史？
一段艱難起步的小日子
二十世紀八十年代初，中國人對工業軟件的認識幾乎是零。伴隨著昂貴的IBM大型機、VAX小型機、Apolo工作站的引入，上面附帶的某些CG、CAD軟件，打開了一小扇窗戶，讓中國人一窺工業軟件的“芳容”。
最早能引進這些昂貴的計算機硬件的有實力的研究所或高校，也就由此開始了模仿和開發工業軟件的征程。當然早期開發的軟件，大多數是二維CAD繪圖軟件，能開發三維造型軟件的單位比大熊貓的數量要少兩個數量級。
曾經有過一段還算不錯的小日子。從“七五”到“十五”（1986-2005），國家對于國產自主工業軟件一直是有扶持的，當時主要的扶持渠道是國家機械部（機電部）的“CAD攻關項目”、國家科委（科技部）的“863/CIMS、制造業信息化工程”。
國家機械部、國家科委早期重點支持的是二維CAD，后來發展到簡單實用的“兩甩”，即甩圖板、甩賬本。對于技術難度不算太高的二維CAD的扶持，還是取得了一些成效的，出現了高華CAD、CAXA電子圖版、開目CAD、浙大大天CAD、山大華天等一批軟件產品。即使在開發難度比較大的三維CAD領域，也出現了北航的熊貓CAD系統（后來的金銀花）等。
此后國家機械部逐漸淡出對CAD的支持，而由國家科技部接手，彼時863項目聲名大噪，國產CAX軟件公司每年“跑部錢進”成為常態。
而在CAE領域，也出現了一個百花齊放的小陽春。上世紀80年代后期。以北航、清華為代表的一批高校和科研人員開始做相關的軟件開發。這些人中，以唐榮錫老師、孫家廣老師、梁友棟老師、周儒榮老師為代表，成為國內第一代從事CAD軟件開發的標志人物。隨著CAD/CAE軟件在制造業的推廣普及，清華大學、浙江大學、華中科技、大連理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先后開展CAD/CAE軟件自主研發，取得了一些研究成果，包括中科院的飛箭、鄭州機械所的紫瑞、大連理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商業化和大企業自用軟件。
一次悄無聲息的CAD調包
從“十五”和“十一五”開始，科技部對研發設計軟件的重點支持，轉到了三維CAD。而在“十二五”（2011年）以后，中國的信息化開始走兩化融合的道路，該工作轉由工信部負責，863合并到國家重點科技研發計劃中，科技部也不再分管信息化工作。這是一個重要的分水嶺。由于工信部并不對認為屬于基礎科研的工業軟件研發進行補助，國家對三維CAD研發的資金投入幾乎沒有了。
工信部從分管工作而言，不能直接以資金支持企業研發的，只能通過搞兩化融合支持企業上信息化，通過試點示范和兩化貫標等方式，給企業補貼，重點支持對象的是制造業企業。國產工業軟件研發公司則基本得不到直接的支持，變成了“姥姥不疼 舅舅不愛”的苦孩子。通過企業應用拉動信息化建設，推動了制造業信息化的普及，也培養了一批人才，但它也帶來的一個間接的后果，即國家補貼的大量兩化融合資金都去買了國外工業軟件。
如果從CAD產業發展來看，可以說CAD被無聲無息地被調包了。自此以后，近十年來，國家部委層面幾乎再也沒有明確的資金投入支持國產自主CAD/CAE軟件了。
根據《自主CAE涅槃》一書的介紹，在1980s左右，中國的CAE發展也是自成一派。具有諷刺意味的是，隨著CIMS如火如荼的發展、帶來的并非是自主工業軟件的崛起，而是國外工業軟件的長驅直入，而隨后兩化融合的大舉投入，國外工業軟件愈加興旺發達，而中國自主軟件則步步后退，尤其是在CAE領域潰不成軍。當工業4.0變成德國的國家名片,智能制造到了舉國熱浪的階段，人們重新認識到核心工業軟件變得越來越重要的時候，但中國曾經有過起步發展的CAD/CAE軟件卻陷入了“失去的三十年”。
一筆CAE研發投入的小賬
隨著整個設計研發數字化技術主流的發展轉向三維CAD/CAE一體化，由于國家對此重視不足，整個行業對三維CAD/CAE的資金投入強度一直非常低。在十五、十一五期間，在三維CAD軟件研發方面的總投入大概是4000-5000萬的規模，CAE則主要通過國家自然基金委有一些面上的項目，一年可能有一千萬左右的投資弱度。再加上十二五搞兩化融合的一些間接性的促進，估計在三個五年計劃之中，國家對三維CAD/CAE等核心工業軟件研發的投入強度不足2億人民幣。
國家投入的這些資金與國外軟件廠商的投入相比,可以直接被瞬間碾壓。全球最大的CAE仿真軟件公司Ansys2016年在研發的投入強度為3.5億美元，大約為20億人民幣。
這個等式是這樣的：
一個CAE公司一年研發 = 一個國家15年的全部投入
換言之，國外一個CAE仿真軟件公司一年的研發投入，相當于中國政府在三個五年計劃（十五、十一五和十二五）在三維CAD/CAE軟件研發方面投入總和的10倍?？紤]到這是一家公司持續十多年年的集中投入，而我國政府項目是采用了分散的撒胡椒面方式，更加凸顯出美國和中國在軟件投入上的差別之巨大。
一份不曾上交的答卷
美國幾乎每年都有新報告，提醒美國高層，不能忘記“建模與仿真”的技術，并且得到美國政府普遍的重視。美國的國家戰略一直把“數字化建模和仿真”作為核心戰略。幾十年來，從來沒有停止過吶喊，也從來沒有停止過行動，從1995年開始加速數字化建模和仿真創新戰略，到2005年布什的報告提出計算科學，到2009年依靠建模和仿真，到2010年高性能計算談到建模和仿真，以及到現在先進制造伙伴計劃，都是在圍繞著工具模塊化和開放式的平臺。2014年美國總統科技委員會確定的11個關鍵領域有一個打分，根據對國家的影響等指標，這其中，可視化、信息化和數字制造是三大關鍵領域之一，這里面都是圍繞著數字化建模和仿真。而在最新的美國制造業創新網絡NNMI，跟智能制造最相關的兩個創新中心，一個是數字化的設計與制造，一個是清潔能源的智能制造。無論是國防部牽頭，還是能源部牽頭，基本上都是圍繞著數字化建模和仿真這個核心技術。
表1 美國數字制造與智能制造創新院的目標對比
然而在中國，核心自主工業軟件，從來未曾得到高層的重視。
借鑒美國總統科技顧問委員會給總統辦的報告，中科院在2006年的時候曾經給國務院上交過一份報告；緊接著科技部有一個香山會議，會后報告也往上呈交，但基本上都是沒有下文。2010發改委在做“十二五”規劃的時候，當時說要討論CAE的發展，后來還是不了了之。以后還有多次人大代表做提案往上呼吁，但高層決策者似乎從來沒有真正地認為核心自主工業軟件有多重要。
發展自主CAD/CAE的國家報告，是“一份總來沒有上交的答卷”。
刻骨銘心的工業誤判
工業軟件的本質是工業品！
它絕不是IT的產物，它是工業化長期積累的工業知識與訣竅的結晶，是工業化進程的不可缺少的伴生物。而在中國，很多時候，它卻被簡單地認為更多是IT軟件屬性，跟其他管理軟件、甚至互聯網一起發展。這是一個天大的誤會。而且，這個誤判對制造業的發展而言，是一個致命的誤傷。如今西門子、GE、施耐德等工業巨頭都在拼命購買軟件，而世界上最大的軟件公司不是微軟，不是谷歌，不是蘋果，也不是西門子或SAP，僅就代碼行數，一直大力發展工業軟件的美國最大軍火商洛克希德公司，早已超過微軟成為世界最大的軟件公司。
時至今日，每一件工業品，幾乎都是工業軟件的結晶，每一臺裝備，離開了軟件都不能運行。但是，每一種國外工業軟件里面究竟有什么，卻是誰也說不清。這是一個失控的數字世界。貌似強大的“中國制造”，恰恰就是站立在失控的工業軟件的數字世界之顛。
對于中國工業來說，工業軟件豈止是短板，已經是“斷”板，是“斷”命之板。
黎明靜悄悄
伴隨著數字化、網絡化和智能化的深入發展，中國正在向智能制造迅速轉型。中國制造業缺少核心工業軟件，將是一柄達摩克利斯之劍，長懸于中國制造之項頂。沒有自主核心工業軟件的支撐，中國制造強國只能是一夢之醉。
而夢醉之先，卻是整個行業呈現可怕的沉默。當許多人都在沉迷工業互聯網、人工智能、大數據來推動制造業轉型升級的時候，沒有人意識到這些概念如果脫光了一層一層衣服，最內核的就是工業軟件。更可怕的是，人們連吶喊的力氣都沒有了，發展自主的CAECAE軟件，已經成為人們心中認定的笑話。
而美國電子復興計劃，最大的受益者正是工業設計軟件。美國國防部高級預研局DARPA官方資料顯示，在2018財年，將有2.16億美元的資金流入電子復興計劃。在前面提到的峰會上，世界電子設計軟件EDA的三大巨頭的Synopsys也獲得610萬美元。
美國國家對軟件的扶持，可謂直截了當。
表2 電子復興計劃資助的項目
而在中國，一切都是無聲。工業軟件的黎明靜悄悄，并無太陽起升。
作者簡介
林雪萍：南山工業書院發起人，北京聯訊動力咨詢公司
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