「失落的三十年」工業軟體史

最近一期央視《對話》節目中,商界超級大咖齊聚央視,格力董明珠、新松機器人曲道奎、上海振華重工董事長朱連宇等在現場解讀中國製造業的短板。

“失落的三十年”工業軟件史

圖1 中國工業品短板

(source:鳳凰網、央視臺)

詭異的是,即使央視列舉的清單、即使製造業大咖在場,工業軟件居然不在其列。

工業軟件,尤其是面向研發設計的核心工業軟件,這個製造業最大的短板,居然都被忘了。

當智能製造和工業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後最為閃耀的明星。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CAD曾經走過什麼樣的歷史?

艱難的起步

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),國家對於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、製造業信息化工程”。

國家機械部、國家科委早期重點支持的是二維CAD,後來發展到簡單實用的“兩甩”,即甩圖板、甩賬本。對於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(後來的金銀花)等。此後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年代後期。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軟件開發的標誌人物。隨著CAD/CAE軟件在製造業的推廣普及,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後開展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。

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)以後,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合併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。由於工信部並不對認為屬於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,通過試點示範和兩化貫標等方式,給企業補貼,重點支持對象的是製造業企業。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,推動了製造業信息化的普及,也培養了一批人才,但它也帶來的一個間接的後果,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。

自此以後,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、帶來的並非是自主工業軟件的崛起,而是國外工業軟件的長驅直入,而隨後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後退,尤其是在CAE領域潰不成軍。當工業4.0變成德國最炙熱的製造名片,智能製造則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。

而中國曾經有過起步發展的CAD/CAE軟件,陷入了“失去的三十年”。

研發投入大賬本

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,由於國家對此重視不足,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。

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,相當於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。考慮到這是一家公司持續十多年年的集中投入,而我國政府項目是採用了分散的撒胡椒麵方式,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,並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,以及到現在先進製造夥伴計劃,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、信息化和數字製造是三大關鍵領域之一,這裡面都是圍繞著數字化建模和仿真。而在最新的美國製造業創新網絡NNMI,跟智能製造最相關的兩個創新中心,一個是數字化的設計與製造,一個是清潔能源的智能製造。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。

“失落的三十年”工業軟件史

表:美國數字製造與智能製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。

借鑑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,會後報告也往上呈交,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,後來還是不了了之。以後還有多次人大代表做提案往上呼籲,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,這個誤判對製造業的發展而言,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裡面究竟有什麼,卻是誰也說不清。這是一個失控的數字世界。貌似強大的“中國製造”,恰恰就是站立在失控的工業軟件的數字世界之顛。

對於中國工業來說,工業軟件豈止是短板,已經是“斷”板,是“斷”命之板。

沒有太陽的黎明靜悄悄

伴隨著數字化、網絡化和智能化的深入發展,中國正在向智能製造迅速轉型。中國製造業是否具有核心工業軟件(工業品),將是一柄達摩克利斯之劍,長懸於中國製造之項頂。沒有自主核心工業軟件的支撐,中國製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形式誤判。當許多人都在沉迷工業互聯網、人工智能、大數據來推動製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,最內核的都是工業軟件。

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。工業軟件的黎明靜悄悄,這裡的黎明暫無太陽起升。


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