中国与西方差距最大的重要行业,为啥被忽略了?(图)

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工人在中车株洲电机公司车间操控机械臂(9月17日摄) 陈思汗摄


◇中国制造“大而不强”,突出表现是工业软件弱小和受制于人。没有强大的工业软件,就没有强大的工业制造。我国要实现“制造强国”,必须拥有自主可控的工业软件。

  

◇“起个大早,赶了个晚集。”工业软件是改革开放以后,唯一一个与国外同行不断拉大差距的工业技术领域。尤其是本世纪前十年中国自主工业软件行业的大规模溃败,对当前我国实现制造强国战略和高质量发展形成了影响深远的制约。

  

◇新中国成立70年来,从一穷二白成长为全球第一制造大国,期间所积累起来的海量关键工艺流程和工业技术数据的信息,因为中国工业软件能力孱弱而无法利用,大量毁损、流失乃至被窃取而“空心化”。

  

◇随着我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,尤其是外部势力持续加大力量倒逼,中国制造由量向质的跃迁,正在开创出国产工业软件研发的大场面。尽管困难重重,但一批咬牙坚持下来的国内工业软件企业已开始展现勃勃生机。


本文转载自瞭望客户端,原文刊于《瞭望》2019年第47期,标题为《工业软件之忧》。

  

1991年,海湾战争爆发前,美国情报部门获悉,伊拉克从法国购买了一种用于防空系统的新型电脑打印机,准备通过约旦首都安曼偷运到巴格达。美国在安曼的特工人员立即行动,把一套带有病毒的同类芯片换装到这种电脑打印机里,从而通过打印机使病毒侵入到了伊拉克军事指挥中心的主机。

据称,微机芯片是美国马里兰州米德堡国家安全局设计的,病毒名为AFgl。当美国领导的多国部队发动“沙漠风暴”行动空袭伊拉克时,美军用无线遥控装置激活了隐藏的病毒,攻击伊拉克的指挥控制网络系统,使其完全失效,整个伊军只能任人宰割。

这则被引用在清华大学出版的计算机网络教科书中的故事,至今已过去28年了。令人不寒而栗的是,“目前,我国80%~90%的高端进口工业设备都面临着类似风险。”走向智能研究院执行院长赵敏在接受《瞭望》新闻周刊记者采访中表示,这仅仅是我国工业软件发展困局中工业控制领域隐患的“冰山一角”。

而在工业设计软件方面,头顶则高悬着一把随时可以落下的达摩克利斯之剑。国内某工业软件研发公司负责人向记者透露,“如果西门子公司现在对中国民用核工业领域禁用NX软件(西门子出品的产品工程解决方案),将是一场灾难:所有用NX软件设计的模型、生产制造过程的管理,都将被中断,整个产业将受到巨大的影响,甚至无法正常运转。” 

类似事件事实上已经发生。在2018年4月中兴事件中,随着芯片禁运,美国电子CAD软件公司Cadence,同时对中兴进行了软件禁运。Cadence公司的EDA软件专门用于设计芯片和多层电路板。在中国科协智能制造学会联合体智能制造研究所副所长林雪萍看来,“EDA被停用,芯片就无法被按需设计、正常使用,不过是一堆硅土。”

  

工业软件是指在工业领域里进行研发设计、业务管理、生产调度和过程控制的相关软件与系统。在软件行业中,工业软件只占很小的比例,却是工业制造的大脑和神经,堪称工业领域的“皇冠”,其中高端软件更是“皇冠”上的“明珠”。在近年来几次“卡脖子”事件中,工业软件和芯片是同时击中中国制造的“软”“硬”两把利剑。但芯片万众瞩目,相反工业软件作为“制造强国”最大短板却未引起社会各方足够重视。

尤其令人担忧的是,我国工业软件市场长期被欧美软件巨头严重垄断,国产工业软件较国际最高水平落后达30年。尽管我国工业软件起步不晚,甚至一度“百花齐放”紧随世界一流,但由于我国某些主管部门和绝大多数工业企业“重硬轻软”忽视软件化建设,关键工艺流程和技术数据“空心化”,再加上国家“863”计划支持政策的中断,致使我国自主工业软件市场占有率,从上世纪90年代中后期的25%急剧萎缩到目前不足5%,关键领域甚至全军覆没。



  (图源:视觉中国)

“中国制造‘大而不强’,最突出的表现之一就是工业软件弱小和受制于人。没有强大的工业软件,就没有强大的工业制造。我国要实现‘制造强国’,必须拥有自主可控的工业软件。”赵敏告诉记者,今天,我们可以说中国是全球第一制造大国,拥有41个工业大类、207个中类、666个小类,是世界上门类最齐全的工业体系。“但如果没有作为大脑和灵魂的工业软件的强健支撑,中国制造业再庞大的规模和体量都不过是‘行尸走肉’。”

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早春岁月  


新中国成立70周年前夕,80岁的北京机械工业自动化研究所(以下简称“北自所”)首席专家蒋明炜,收到了中共中央国务院中央军委颁发的“庆祝中华人民共和国成立70周年纪念章”。这份荣誉就是为了褒奖中国工业软件上世纪80年代那段开创奋进的峥嵘岁月。

1978年,机械工业部批准沈阳鼓风机厂从意大利引进大型鼓风机的设计技术,并从IBM以94万美元的价格引进370/138大型机,同时引进了IBM的MRPII软件COPICS。作为技术归口单位的机械部北自所,参与了整个项目的考察、培训和消化。

北自所参与该项目总工程师当时从IBM带回来COPICS的八本黑皮书,在中国工业软件界著称为“黑八本”。接受记者采访中,蒋明炜回忆说:“这是中国工业软件开创的源头和先声,对它的消化、吸收和创新,拉开了中国工业软件发展的序幕,从中培养出了一批知名的工业工程管理专家,包括他们的学生,成为我国工业软件领域的中坚力量。”

随后,北自所又参与了沈阳第一机床厂从前西德引进的INTEPS工业软件的调研和实施。在此基础上,1982年蒋明炜北自所团队承担了四川宁江机床厂计算机辅助企业管理信息系统项目。经过四年的创新实践,各个系统陆续成功运行。1987年,这个自主研发的工业软件项目通过机械部验收鉴定,获得了机械部科技进步一等奖,国家科委科技进步二等奖。

所有这些,大大鼓舞了中国工业软件开创者们的自主意识和创新精神。特别是1986年国家“863”计划将支持国产工业软件发展列入自动化领域的CIMS(计算机/现代集成制造系统)主题,引发了当时我国工业企业、工业自动化研究机构和理工科院校对工业软件研究研发的高潮。

上世纪90年代中期,乘着社会主义市场经济体制开创的春潮,类似“北利玛,南启明”“两大三小(两大为开思、利玛,三小为金航联、经纬、并捷)”等等一众本土工业软件开发企业蓬勃而起,国内仅ERP软件公司就超过1000家。

蒋明炜介绍说,当时,在市场上国产工业软件与国外产品相比并不差,加上国外产品引进有汉化和适应中国国情的问题,有些方面国产工业软件的优势还比较明显。“因为我们起步不晚,而且吃透的‘黑八本’也是国际工业软件发展理念的重要源头之一,实现了不少结合我国实际需要的功能优化和创新。”

据赵敏统计研究,上世纪90年代中后期,国产工业软件平均市场占有率在25%左右,其中个别专项领域曾达到45%左右。

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败走“麦城” 
 

正是基于这种信心,蒋明炜等国内专家针对当时中国市场中工业软件现状,提出“国外软件三分之一可用,三分之一修改后可用,三分之一不可用”的观点。这个观点遭到了几乎所有外国软件供应商和代理商的强烈谴责,当时一度每次外商赞助的产品发布会、研讨会,都将类似蒋明炜这样的中国观点批判为“闭关守旧的代表”…… 

与此同时,国外工业软件企业开始运用各种手段加大力度“围剿”中国本土软件。其中,有两种手段,尤为隐蔽和阴损。

一是釜底抽薪。通过捐赠和赞助,诱导我国大学科研院所在教学和科研中捆绑国外公司知名软件,主要讲授国外软件的使用操作,弱化软件研发的基础性教育,导致大学科研院所在工业软件理论、算法、程序设计与实现等研发方面的能力逐步退化,甚至失去了造血能力。

例如,现在许多高校有限元理论与技术的课程,纷纷捆绑了某国外CAE仿真软件,变成了“有限元理论与××软件”。授课老师只对有限元理论稍加介绍,大量课时则在教授某个国外CAE软件的操作方法,结课时学生只需利用该CAE软件完成一个设计即可。

美国某工业软件公司曾一次向某国内顶尖大学捐赠500套PRO/E及相关产品,其精仪系、机械系、工业工程系、汽车系等多个院系的课程都采用该公司的软件产品作为教学平台。该大学的基础工业训练中心,则使用由某欧洲软件公司提供的工业软件套装,这家公司还提供了教材、讲义、培训文档、官方课程等全方位支持服务。

二是欲擒故纵。国外工业软件倾销中国,甚至故意放任盗版行为,看似是中国知识产权保护不力,实则为国外厂商消灭中国工业软件的一种非法倾销策略:一方面,利用盗版形成倾销式市场挤压,迫使国产工业软件厂商失去生存和成长空间,将其扼杀在摇篮中;另一方面,用盗版形成的低价,诱惑国内工业企业几乎零成本地先用起来,在爱不释手中将其研发、生产如毒瘾般锁定在国外工业软件中,而后采取打击盗版收正规软件版权费和年服务费的形式,获取高额利润。

例如,上海某汽车研发中心多年来所使用的国外CAD/CAM/CAE软件,只有两套属于正版,其他数百套都是盗版。该中心没有想到的是,这些软件在使用过程中已经通过后门定时自动将盗版使用情况信息发送到国外厂商手中。而国外厂商也一直等到该中心达到300多套的大规模使用后,才发起专利侵权诉讼,不但一次罚款1900万元,而且迫使该中心的研发设计牢牢锁定在国外软件中。

尤其是2001年中国加入WTO后,加上某些主管部门和大型工业企业长期形成“重硬轻软”“迷信洋货”思维,随着大规模高端设备进口,国外工业软件捆绑式进入中国市场,原本就缺乏资金和政策支持的中国本土工业软件企业,路越走越窄,纷纷败下阵来。

曾经获得联合国资助的北自所CAD研究中心,在上世纪80-90年代一直是我国国家级CAD国产软件研发和认证中心。1998年随着机械工业部撤销和北自所改制为企业,没有了事业经费支持的北自所CAD研究中心,因为无法在两年之内成为利润中心而被迫解散。谈到此处,蒋明炜倍感遗憾。

本世纪前十年,中国国产工业软件持续败走“麦城”,所占市场比重急剧萎缩到不足5%。2013年科技部“863”CIMS项目终止,此后国家部委再也没有持续性资金支持过国产自主工业软件研发。

“起个大早,赶了个晚集。”赵敏感慨地说,“工业软件是改革开放以后,唯一一个与国外同行不断拉大差距的工业技术领域。”

与此形成鲜明对照的是,前瞻产业研究院数据显示,2016年全球工业软件市场达到3531亿美元,中国工业软件市场规模达到1235亿美元,约占全球市场的35%。2018年中国工业软件市场规模进一步提高到1622亿美元。

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强国“短板”  

“软件是软件,工业软件是工业软件。工业软件的第一属性不是IT,工业软件‘姓工’。”

多年来,针对国内“重硬轻软”的政策和行业风气,曾在美国工业软件公司从业十多年的赵敏一直在强调,工业软件是典型的高端工业品,研制开发工作是一门工业知识、工作经验和技术诀窍(Know-How)之集大成的专业学问。“没有工业知识,没有制造业经验,只学过计算机软件的工程师,是设计不出先进的工业软件的。”

例如,全球最大的CAE厂商ANSYS,每年研发投入达3亿美元左右,超过20亿元人民币。因为只有天量的投入,才能保证CAE所需要的巨量实践经验与隐性知识和判断得以持续优化和迭代。

目前,全球工业界有一个共识:人类社会发展的阶段可以跨越,但是工业化的发展过程特别是技术积累的阶段是不可跨越的。从这个意义上讲,没有经历完整的工业化进程,就没有工业技术的深厚积累;没有工业技术积累和大手笔的研发投入,就无法开发出优秀的工业软件;没有优秀的工业软件,就无法开发出优秀的工业品。

在赵敏看来,工业软件包含了千千万万人的无数的技术发明和经验积累,并被实践证明有效,而且经过了千千万万人的反复研发与优化,功能不断迭代进化,任何个人和小团体的知识都无法与其抗衡。更重要的是,这个进化过程是需要花时间来渐进式积累的,不可一蹴而就。

因此,本世纪前十年中国自主工业软件行业的大规模溃败,对当前我国实现制造强国战略和高质量发展形成了影响深远的制约。

工业软件包含研发设计类(CAD、CAE、PLM等)、生产调度和过程控制类(MES、SCADA等)、业务管理类(ERP、SCM、HRM等)三大领域,其中研发设计类最为核心和关键。然而,目前国外工业软件巨头几乎完全垄断了我国工业软件市场。

根据走向智能研究院的研究评估,在核心工业软件领域中的CAD研发设计类软件市场,法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk公司在我国市场占有率达90%以上,国内数码大方、中望软件、山大华天等只占不到10%的市场;CAE仿真软件市场领域,美国ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占据了95%以上的市场份额。

在生产管理类工业软件领域,德国SAP与美国ORACEL公司占有高端市场的90%以上,用友、金蝶等国内软件企业只能占据中低端市场的80%左右。2017年德国SAP公司营收达235亿欧元,国内软件龙头企业用友网络仅为63亿元人民币。

我国生产控制软件领域也主要被西门子、施耐德、GE、罗克韦尔等国外巨头占据,宝信、石化盈科等国内软件企业只在电力、钢铁冶金和石化等细分行业争得一席之地。

多位业内专家均表示,我国在计算机辅助设计CAD、仿真软件CAE、辅助制造CAM、电子设计自动化EDA等核心工业软件领域,至少落后国外最高水平30年。

采访中,记者了解到,其实何止芯片设计生产的工业软件领域,模具、钣金、数控机床、机械制造、机器人、汽车、激光、兵器、航空、航天等各个工业领域,企业用于设计、加工、分析的工业软件,几乎都是欧美软件,许多此类关键领域国产工业软件几近全军覆没,仅在一些项目申报、教育等国家财政支持领域才偶尔露脸。



(图源网络)

问题更严重的是,国产工业软件的内核,也基本是由国外授权。目前,国内仅有一家工业软件企业具有几何建模引擎的知识产权。几何建模引擎已经成为我国工业软件“难以逾越的一道坎”。而国外先进工业软件不可能对我国客户开放源代码,“照猫画虎”的可能性很低。

“从这一点看,工业软件是中国与西方技术差距最大的一个行业,甚至材料工业的差距都没有这么大。”业内专家普遍表示,工业技术软件的差距,正是我们与西方制造强国最重要的差距,属于真正意义上的强国“短板”。

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“空心化”之痛  

工业软件是工业和信息产业的结合体,但其中最重要、最核心、最底层的支撑是工业数据知识库,其汇集了工业生产过程中关键技术、流程、知识、工艺及数据。也缘于此,国外工业软件巨头的工业数据知识库来自几十年甚至上百年的工业生产技术/知识的积累,不可能对外出售。

然而,令人遗憾的是,新中国成立70年来,从一穷二白成长为全球第一制造大国,期间所积累起来的海量关键工艺流程和工业技术数据的信息,都因为中国工业软件的能力孱弱而无法利用,以致大量毁损、流失乃至被窃取而“空心化”。

  

一方面,过去30年来直接引进的“拿来主义”模式,一度成为我国工业发展的主旋律,工业企业习惯于购买和应用国外巨头的工业软件,对自主可控工业软件的重要性缺乏理解和认识,不会主动积累基础工艺研发和实验数据,不会主动布局工业技术的软件化建设,不会主动培育和孵化工业软件企业。

有业内人士反映,某些大型国有企业下属的一些专业信息化公司,很少从事自主创新的信息化产品研发,反而大量代销国外工业软件产品,与国外厂商利益捆绑。为求快速、便捷地获取利润,故意打压排斥国产工业软件。

另一方面,70年来,我国工业化进程中产生的许多核心技术、知识经验和数据,大量散落在各个企业,闭锁在技术人员头脑中,随着企业的变迁、人员的流动而不断耗散和流失。与此同时,我国工业企业广泛应用国外软件,相关宝贵的基础数据、应用数据和核心数据,或明或暗,源源不断地被国外工业软件巨头所收集、占有乃至窃取。

1998年,法国达索公司推出了全新系统CATIAV5,一开始并未被市场接受。当时我国某新型战斗机的开发团队,以敢吃螃蟹的勇气大胆使用了并不成熟的CATIAV5,前后提出了900多个问题改进建议,大大提升了该软件的成熟度。

近两年,某大型家电企业新建互联工厂,用户可以个性化定制产品,然后直接下单自动化生产。但该工厂的后台核心系统,来自德国西门子和SAP等国际软件巨头。因工程技术和工程数据闭锁在西门子、SAP的系统中,后续技术改进也必须依赖它们进行二次开发,该企业的大量数据和经验持续为国外软件的优化“添砖加瓦”。

“现代信息通讯技术和制造技术深度融合是智能制造的关键所在,而工业软件是其中最为关键的技术。”让赵敏和林雪萍担忧的是,现在被高度重视的智能制造、工业互联网,其实最内核的是工业软件。智能制造和“工业4.0”正越来越聚焦于数字化设计、数字化工厂和数字化运营服务。数字建模和仿真、CAD计算机辅助设计和CAE计算机辅助仿真等核心工业软件,已成为数字化工业背后不可或缺的支柱。

比如当前最火爆的自动驾驶技术,自动驾驶汽车通过各种外置内置传感器,把感知到的行驶环境的物理信息转换成为计算机处理的数据,经过内置人工智能算法软件的快速处理,作出正确的驾驶决策,再通过软件给车内的各种控制器发出正确的动作指令,所有这些的工作基础完全依赖于嵌入式工业软件。



目前,我国众多工业品,从民机到战机,从高铁到船舶,从手机到汽车,甚至服装鞋帽,其研发和生产都广泛使用工业软件。据工信部统计,截至2018年9月,我国企业数字化研发设计工具普及率和关键工序数控化比例分别达到67.8%和48.5%。

数据“空心化”导致我国工业软件控制权为国外厂商所主导,如果西方国家对我国全面实施工业软件禁运,我国工业研发和生产将严重遇阻。

采访中,有业内人士特别指出,在CAD、CAE领域,目前西门子、达索、PTC、Autodesk和Ansys等公司在细分市场的份额接近100%,其中西门子和达索虽然是欧洲公司,但其CAD所属的产品生命周期管理研发部门都设在美国,所以严格地来讲,所有CAD/CAE软件的授权都是美国的。

他特别从国家安全角度强调,目前国外工业软件的license(许可证)授权已经从传统的硬件加密,转变成网络云端加密。“即使实现完全意义上的物理断网,这些软件预留的后门,都需要每180天连接服务器一次才能继续使用。这才是真正的安全隐患。”

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绝地反击  

10月17日,国内领先的工业软件龙头厂商——广州中望龙腾软件股份有限公司(以下简称“中望软件”)宣布完成第二轮1.4亿元融资。这是继2018年底第一轮融资8000万元之后,国内研发设计类工业软件领域迄今为止规模最大、估值最高的融资案例。

业界对此的第一反应是,“顶级投资机构的持续支持,表明了资本市场对中望的自主CAD/CAE/CAM核心技术及前景的高度认可。”这也意味着,国产工业软件的发展潜力正在得到市场的积极响应。

5月8日,国务院常务会议明确提出,集成电路和软件产业是支撑经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业,要求有关部门抓紧研究完善促进集成电路和软件产业发展的支持政策。



蒋明炜等业内专家希望,借此机会打个国产工业软件的“翻身仗”。采访中,不少自主工业软件企业从全新的角度向记者表示了“绝地反击”的信心。

云道智造总经理屈凯峰认为:“为什么我国工业软件一直没有做起来,可能有很多原因,比如政策、人才、资金、技术等等,但我觉得最根本的问题就是市场需求没起来。”在他看来,随着我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,尤其是外部势力持续加大倒逼力量,中国制造由量向质的跃迁,必然会开创出国产工业软件研发的春天。

例如,STK是由美国Analytical Graphics公司开发的一款在航天领域处于领先地位的商业分析软件,支持航天任务的全过程,包括设计、测试、发射、运行和任务应用。目前STK最高版本是11.0,美国从7.0开始对中国禁运,国内可购买到的最高商业版本是STK6.0。正是因为这种封锁,我国航天领域自主研发的工业软件已经到相当高的技术水平,目前已升级到很高版本,适用性强,在该领域全球竞争中占有一席之地。

值得欣慰的是,由于我国加大知识产权保护力度,加上当前严峻的国际市场风险,国内越来越多的大型国企和军工企业,在市场和安全压力面前,开始主动使用和扶持国产自主工业软件。

采访中,记者获悉,某大型企业因使用盗版软件被国外厂商发律师函。如果按外方合规要求,需要支付40套单价400万元总计1.6亿元的软件使用费,而且一些特殊设备的机密信息还可能会外泄。对比之下,这家企业基于安全和价格因素,选择类似国产工业软件企业产品,不但基本满足需要,报价只有80万元,而且版权属于购买者所有,并可随时按照需要新添功能。这都是国外厂商不可能给出的条件。

目前,尽管困难重重,但一批咬牙坚持下来的国内工业软件企业开始展现出勃勃生机。比如,中望软件在CAD/CAM方面已经取得了良好的市场业绩,亚控科技在组态软件方面国内市场第一,通力公司在PLM领域已展现出了较强的系统集成能力,索为系统、安世亚太、云道智造等在研发平台软件方面成效显著。

即便在竞争激烈的ERP、MES行业,北自所、兰光创新在军工、机械制造领域,上海上扬软件在半导体、太阳能光伏领域,深圳昱辰在服装等时尚业,面对洋品牌的激烈竞争,这些公司凭借专业产品、优质服务,毫不畏惧,攻城略地,逐渐成为了各自领域的隐性冠军。

采访最后,赵敏告诉记者,发展支持国产自主工业软件并非关起门来搞保护,而是坚持开放市场环境下强筋健骨。“实现工业软件的自主可控并不是要排斥国外工业软件,而是打破现在国产工业软件占比不到5%的极不平衡的局面,实现国产和国外工业软件的携手平衡发展。”

延伸阅读一:

三不管四困境掣肘自主软件


文| 余蕊 罗姣娣 董道勇 《瞭望》新闻周刊记者

本文转载自瞭望客户端,原文刊于《瞭望》2019年第47期,标题为《三不管四困境掣肘自主软件》。



参观者在贵安新区花溪大学城贵州数字经济展示中心内参观(2018年5月22日摄)欧东衢摄/ 本刊


◇工业软件绝非无关紧要的从属产业,而是制造业提质增效转型升级不可或缺的支撑,更是在全球新一轮工业革命中获取未来竞争优势的要害所在。

◇工业软件处于交叉领域,既是基础科学,又是IT产品,和发改委、科技部、工信部都相关联。业内人士反映,近十年工业软件行业实际上面临“三不管”。

  

◇工业软件的生命力在于与工业需求的深度融合和应用数据的大量积累,缺乏市场需求和数据积累就失去了孵化培育的土壤。我国工业化、信息化过程中,一些工业企业过于依靠“拿来主义”“大干快上”,认为国外软件能直接引进又先进好用。国产软件企业抱怨,越是大型企业越是“崇洋”,喜欢采购国外知名软件。

“工业软件很难,工业软件企业很苦,工业软件产业很危险。”近日,《瞭望》新闻周刊记者调研了解到,我国工业软件产业发展面临诸多困境。

尽管当前我国工业软件有着“两化融合”所提供的广阔市场前景和发展机遇,但业内人士普遍反映,社会各层面对工业软件的重要性缺乏足够认识。“社会上很少有人知道,智能制造、工业4.0等热门概念在其鲜亮外衣之下,最核心的就是工业软件。”

比如,在工业领域,尽管我国企业越来越重视信息化,但普遍倾向“拿来主义”,直接引进国外软件,忽视自主开发;在高校,相关专业课程设置也普遍“重应用、轻研发”,主要讲授国外知名软件的使用操作;在某些主管部门,工业软件在战略性新兴产业扶持目录上也处于边缘地位。

作为一个产业,工业软件产业体量很小。工信部《2018年软件和信息技术服务业统计公报》显示,我国当年实现软件业务收入63061亿元,其中工业软件营收1477亿元,仅占2.3%,更只有工业企业102.2万亿元总营收的0.14%。

业内人士表示:“工业软件绝非无关紧要的从属产业,而是制造业提质增效转型升级不可或缺的支撑,更是在全球新一轮工业革命中获取未来竞争优势的要害所在。”当前,亟待改变工业软件产业与制造强国战略不相适应的被动局面。

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遭遇三不管尴尬

2018年9月,国家发改委会同科技部、工信部、财政部等有关部门发布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》。该目录第一级列出8个产业;第二级分为40个重点方向;第三级目录再细化为174个子方向,其中“新兴软件和服务”下又分11项,オ出现“工业软件”字样,属于第四级;“工业软件”项下的“产品研发设计软件”,也就是CAD、CAE等核心工业软件,在层层罗列的第五层,被淹没在近4000项细分“重点”产品和服务中。

“雨露均沾不叫战略,战略需要聚焦,有所取舍。”针对工业软件被挤到产业政策角落的现实,中国科协智能制造学会联合体智能制造研究所副所长林雪萍说,产业政策不能简单按体量巨细作为扶持培养的优先等级排序,而且“新兴”不等于战略,要警惕“非战略新兴产业”扭曲社会资源的投入方向,“劣币驱赶良币”,影响战略布局。

另一个值得担忧的情况是,工业软件处于交叉领域,既是基础科学,又是IT产品,和发改委、科技部、工信部都相关联。业内人士反映,近十年工业软件行业实际上面临“三不管”。

据了解,从“七五”到“十五”(1986年至2005年),原国家机械电子工业部的“CAD攻关项目”、原国家科委及科技部的“国家高技术研究发展计划(‘863’计划)”和“CAD/CIMS应用工程、制造业信息化工程”,对于国产工业软件的研发一直给予扶持。“十五”和“十一五”期间,科技部还重点支持了三维计算机辅助设计CAD软件等核心工业软件的研发。

从“十二五”开始,即2011年以后,工业软件被纳入“两化融合”的信息化领域,由工信部负责,科技部不再分管,此前科技部的扶持不再延续。业内人士反映,此后国家部委几乎没有资金支持过国产自主工业软件的研发。

对工信部来说,自主工业软件研发属于基础科研,不属于工业企业信息化建设,工信部并无补贴基础科研的职责和专项经费。

据走向智能研究院执行院长赵敏测算,“十五”至“十二五”期间,我国对核心工业软件研发的投入合计不足2亿元。对比美国,自1995年提出“数字化建模和仿真创新战略”,到现在的《先进制造业伙伴计划》,始终将高端工业软件置于核心战略地位。

如在2018年美国防部主导推出的“电子复兴计划(ERI)”中,EDA电子设计巨头Cadence就入围第一批扶持项目,获得2410万美元的最高资助。全球EDA三巨头中的另一家Synopsys也获得610万美元。美国防部高级预研局DARPA官方资料显示,“电子复兴计划”在2018财年约耗资2.16亿美元。

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产业发展面临四大难

在对国产工业软件的调研中,多位专家指出,除了亟待政策加大支持外,工业软件行业主要面临资金、技术、人才、市场四大困境。这些困难相互关联,容易相互加强,形成恶性循环。

一是资金困境,基础研发投入严重不足。据林雪萍介绍,核心工业软件研发需要长期大规模投入。例如,仿真CAE软件从设计研发到商业化,技术密集度并不低于“歼-20”。对中国禁运的美国爆炸仿真软件LSTC公司,目前有100多名博士全职开发LS-DYNA软件。另一家美国仿真软件公司ANSYS一年的研发投入高达3.5亿美元。

国内工业软件企业多为科技人员个人筹资建立,资金有限,一般只能维持一两年,必须依靠承接项目维持运营,开发人员往往疲于应付项目而无暇顾及自有软件的持续研发。

而社会资本更愿意投入“短平快”项目,工业软件这种高技术含量、高风险、高投入的项目则少人问津。“国产工业软件处于政府政策支持有限、软件企业自我滚动发展状态。”中国工程院院士、清华大学大数据研究中心主任孙家广说,国产软件企业普遍缺乏积极主动寻求市场的意识和经验,这也是国产软件企业沿袭“立足自我滚动发展”等传统封闭作坊式运作模式的重要原因。

二是技术困境,始于院所、止于院所,缺乏商业转化。业内专家介绍,上世纪80年代后期至90年代中期,我国自主核心工业软件也曾有过一段小阳春,包括在CAE等核心领域起步并不算晚,涌现出一批自主核心工业软件。如中科院梁国平教授独树一帜的有限元语言FEPG和飞箭软件,大连理工大学顾元宪和张洪武教授的仿真软件JIFEX,中国空气动力研究与发展中心的计算流体力学风雷软件PHengLEI,北大袁明武教授的通用结构力学分析程序SAP84等,均在当时达到一定国际水平,甚至领先水平。

然而,这些闪耀一时的“明星”国产软件,终因缺乏持续资金支持和商业转化而未能走远。“我们的CAE没有输在起跑线,却在接力赛中败在交接棒上。”林雪萍说:“起跑时只有一步之遥,几圈下来,我们几乎已不在跑道上。”

目前,工业软件企业往往都是中小民营企业,难以和技术积累较深厚的大院大所开展深入合作。新设工业软件企业的产品,多为研发人员在外企工作或攻读学位期间自己编写的相关程序,功能单一且不系统,基本上是零起点开发。“国产软件产品的成熟度、实用性、稳定性、兼容性等与国外同类产品相比差距较大,极大影响了制造企业用户对国产软件的接受度。”孙家广说。

三是市场困境,国产工业软件难以突破欧美软件生态圈。工业软件的生命力在于与工业需求的深度融合和应用数据的大量积累,缺乏市场需求和数据积累就失去了孵化培育的土壤。我国工业化、信息化过程中,一些工业企业过于依靠“拿来主义”“大干快上”,认为国外软件能直接引进又先进好用。国产软件企业抱怨,越是大型企业越是“崇洋”,喜欢采购国外知名软件。

欧美软件巨头往往同时研发多种软件,相互配套。如产品生命周期管理PLM软件和计算机辅助设计CAD软件等,环环相扣、互相兼容,相互之间数据和模型读取都十分方便。因此,用户会从同一家公司购买多款软件,形成了事实上的竞争壁垒。例如,西门子公司的Teamcenter软件与NX软件,美国PTC公司的Windchill软件与Creo软件,法国达索的Enovia软件与Catia软件,国际软件巨头们均构筑了自己的生态圈。

此外,业内人士反映,工业软件盗版现象非常严重。赵敏估计,中小制造业企业使用的工业软件盗版率在七成以上。国外正版软件价格高昂,只有大型企业能够支付得起,国产软件主要面向中小客户。而市面上大量传播的国外盗版软件抢占了大量中低端市场,严重挤压国内软件企业的生存空间。

营收增长被挤压也极大制约了国产工业软件的研发和升级投入。2017年,全球排名第三的德国工业软件巨头SAP营收达235亿欧元,约合1800亿元人民币,而同年我国工业软件全行业营收还不到1300亿元。

调研还发现,我国经济面临下行压力,制造业景气下滑,也影响了工业软件的采购能力。许多国企采用“承兑汇票”方式变相拖延付款。如果要提前贴现银行承兑汇票,则软件企业需承担5%左右的手续费,而商业承兑汇票甚至无法贴现,软件企业等待半年才能拿到货款,一些软件公司因此出现资金链紧张甚至断裂。

四是人才困境,高校造血功能弱化,业内人才流失严重。中航工业集团信息技术中心原首席顾问宁振波介绍,现在许多大学重应用不重基础研发,计算力学等基础课程主要讲授国外知名软件的使用操作,导致大学科研院所在工业软件理论、算法、程序设计与实现等研发方面的能力弱化,甚至失去造血能力。

例如,2016年,美国PTC与南京理工大学联合建立PTC学院,向南理工提供价值超过1000万美元的软件及维护服务,并免费提供后续培训、在线学习、软件维护和技术支持等。

林雪萍等指出,大学科研院所重应用不重基础研发,与其考核评价体系有重要关系。如今,科研成果考核往往以论文被纳入《科学引文索引》SCI数据库为导向,科研项目结题验收也主要考察SCI论文的发表成果。相比自行研发软件,通过国外知名软件进行验证计算发表SCI论文要容易得多。这种考核机制,大大限制了大学科研院所自主研发工业软件的积极性。

在工业软件企业,资金缺乏导致软件开发人员工资待遇较低,一些工作七八年的开发人员年收入仅有十几万元到二十万元。有些互联网、游戏、移动APP企业动辄用数倍年薪“抢人”,有经验的开发人员流失,成为许多软件企业的“切肤之痛”。

延伸阅读二:

工业软件补强五策

文 | 余蕊 罗姣娣《瞭望》新闻周刊记者

本文转载自瞭望客户端,原文刊于《瞭望》2019年第47期,标题为《工业软件补强五策》。



6 月18 日,德国法兰克福,第34 届国际超级计算大会中科曙光展出的新一代硅立方高性能计算机  逯阳摄

◇从国家战略高度重视国产自主工业软件,提高其在战略性新兴产业政策扶持中的优先排序,推动长期“卡脖子”的工业软件研发,打破高端工业软件对国外的高度依赖。

◇为促进工业软件科技成果的实际应用和商业转化,主管部门的装备制造工程和项目应更大程度对国产软件开放,重大工程项目应更多与国产软件企业合作,有实力的大型工业集团也应更多地投入到自主工业软件研发和商业转化中去。

近日,《瞭望》新闻周刊记者调研中发现,我国高端制造业严重依赖欧美工业软件,国产工业软件较国际最高水平落后达30年。多位业内专家呼吁,我国工业软件方面明显落后,成为易遭“卡脖子”的短板,建议加大政策支持力度、培育国产工业软件健康发展。

1

设立产业扶持基金

业内人士建议,从国家战略高度重视国产自主工业软件,提高其在战略性新兴产业政策扶持中的优先排序。“明确工业软件业的牵头主管部门,加快制定相关扶持政策,建立核心技术发展保障制度,其中国家专项资金必不可少。”

中国工业互联网研究院院长、中国电子学会副理事长兼秘书长徐晓兰表示,政策扶持应聚焦软件核心技术攻关,打造一批汇聚活跃创新主体和开发者的开源社区及平台,推动长期“卡脖子”的工业软件研发,打破高端工业软件对国外的高度依赖。

为防止“跑部钱进”,部分专项资金可采取产业引导基金模式市场化运作,充分支持成熟商业化的软件产品和企业。全国工商联副主席陈放认为,建立专项资金外的补助机制,鼓励设立市场化运作的产业引导基金,进一步优化科技资源配置,强化软件企业技术创新主体地位,为核心关键技术发展提供优质金融服务,打造专项工程与市场投资双轮驱动的良好局面。

在财税政策方面,工业软件企业希望优惠政策能更多落到实处。专家建议,可以考虑改变增值税“先交后退”政策,直接将工业软件开发企业的增值税减到3%;准许工业软件公司分支机构享受与总部相同的优惠政策,同样予以税收减免;废止个人以非货币性资产投资需缴纳个人所得税的政策;严格监管各地政府随意增加对企收费等。

2

推进科技成果转化


科技成果转化是“老大难”问题,作为工业与技术结合体的工业软件,缺乏商业化更不是一般的“短板”,而是致命的“断板”。

30年来,国内积累下来的较有基础的CAD、CAE等核心工业软件技术,集中在几家大学科研院所内部。业内专家建议,鼓励骨干企业、科研院所合力攻关关键基础问题和重大共性技术,短期内将原有技术基础扎实利用起来,促进技术成果产业化,然后逐步补齐短板,向国际软件巨头看齐。

采访中,记者了解到,国外工业软件公司也有不少脱胎于科研机构。如美国仿真软件鼻祖MSC公司,上世纪60年代从一款数字模拟结构分析软件起家,如今已成为全球仿真软件行业的龙头老大。也有些工业软件巨头原本是制造业企业,如法国达索系统诞生于达索飞机制造公司,美国UG出身于麦道公司(现被西门子收购成为PLM部门),美国PTC公司则与美国国防工业承包商洛克希德·马丁公司关系密切。

无论出身科研机构或制造业企业,欧美工业软件巨头的共同特点是背后始终有政府支持的影子。比如,早期承接美国国家航空航天局(NASA)、国防部、能源部等国家资助项目,对美国工业软件企业发展壮大起到巨大作用。其中MSC公司成立不久就于1965年获得NASA合同,为其改良NASA结构分析软件并获得NASA授权进行商业化开发。

3

加快突破商业化瓶颈

欧美工业软件业发展的另一共同点,就是频繁地并购整合。行业排名前5位的仿真软件公司,在过去10年并购次数高达65次。传统工业巨头如西门子、通用电气等也多次并购软件企业,加上自身大量的工业数据积累,逐渐由“硬”转“软”。

“目前,与其说它们是电气设备巨头,不如说其是提供工业解决方案软件的翘楚。”中国科协智能制造学会联合体智能制造研究所副所长林雪萍说:“每一次整合都会酝酿出一个更大的知识宝库。人类工业知识迅速聚集,使得这些工业软件企业成为工业界最聪明的工业公司。”

林雪萍建议,为促进工业软件科技成果的实际应用和商业转化,主管部门的装备制造工程和项目应更大程度对国产软件开放,重大工程项目应更多与国产软件企业合作,有实力的大型工业集团也应更多地投入自主工业软件研发和商业转化。

事实上,我国军工企业也孵化出了技术水平相当高的工业软件。如中国航空工业集团公司下属中国飞机强度研究所,其研发的大型结构分析软件HAJIF早在1985年就荣获国家科技进步奖一等奖,目前已升级到很高版本,适用性强。但却局限于内部使用,没有大规模在民用市场推广普及。

4

注重基础研发教育


在芯片设计和生产领域,如何将越来越多的巨量单元器件以快速且最优的方式排布到芯片上,一直是个难题。如今任何一部智能手机,芯片里都集成了三四十亿的晶体管。显然,如此大规模的器件摆放和绕线无法靠手工完成,而需要电子设计自动化(EDA)软件。

近两年,福州大学数学与计算机学院副教授陈建利提出一种新算法,无论理论证明还是实测程序都表明了其最佳性,因而成为国际EDA领域一颗冉冉升起的新星。他在2017年6月获得DAC(设计自动化大会)最佳论文奖、11月夺得ICCAD(国际计算机辅助设计大会)的CAD竞赛冠军,都是大陆学者首次。他还有一篇论文获得ICCAD2018最佳论文提名奖。

因此,中航工业集团信息技术中心原首席顾问宁振波建议,督促各大高校注重基础研发教育,加大基础研发人才培养力度,为工业软件企业提供人才支撑。同时,改变单纯考核论文发表的评价体系,鼓励科技人员投身基础科研。

北京索为系统技术股份有限公司副总裁阎丽娟也表示,中国IT人员目前约有500万人,工程技术人员有四五千万人之巨,应充分调动这些人开展工业软件研发的积极性。

5

借力云计算实现赶超

采访中,专家也表示,尽管国产核心工业软件较国际领先水平有30年差距,但是大数据、云计算、人工智能等新技术为我国实现赶超提供了机会。

近几年,在线仿真平台兴起。如上海数巧的Simright云仿真平台、北京蓝威的EasyCAE云计算平台、北京云道智造、杭州远算科技的云格物平台,以及压铸领域的北京适创科技等。在线仿真是新兴市场,美国也有Welsim平台等,都试图在在线领域打破传统软件巨头的垄断。

林雪萍认为,一方面在线平台无法盗版,可以较好地避开盗版问题;另一方面,其全新的架构设计和快速的服务响应更符合中小企业需求。建议鼓励在线仿真平台等工业软件的新业态、新模式发展,利用大数据、云计算、人工智能等新兴科技实现赶超。

阎丽娟也建议,在发展工业软件的同时,应注重发展工业软件平台,即在一个平台上连接、集成各种工业软件,建立统一的数字模型,通过中性指令集(不依赖于某一种工业软件的指令)驱动各种工业软件。

她表示,原来从事复杂制造的工程师需要使用几十种功能不同的软件方可完成一项复杂设计任务,学习强度和工作强度都很大。工业软件平台可以驱动上百种工业软件,取代工程师重复性劳动,工作效率能够提高10倍,并且中间的设计、运算过程可追溯,提供了产品研发过程的证据支持。 阅读原文

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