耽誤了30年，國產(chǎn)工業(yè)軟件如何奮起？
其實它們都不是。
德國市值最大的企業(yè)叫 SAP。論市值，SAP 是大眾的 2.6 倍;論營業(yè)收入，SAP 卻只有大眾的 1/10。
2.6 倍與 1/10，這種反差體現(xiàn)的正是行業(yè)對二者重要性估值的差異。在世界 500 強中，80% 以上使用 SAP 的產(chǎn)品。沒有大眾可以用豐田、福特，沒有了 SAP 卻很難找到同等水平的替代品。
作為業(yè)務管理類軟件，同時也是工業(yè)軟件的一種，SAP 就像是催化劑——讓看似笨重的產(chǎn)線、機器、廠房串聯(lián)起來，實現(xiàn)智能化與數(shù)字化。
然而，要知道的是，業(yè)務管理類軟件，只是工業(yè)軟件中技術含量較低的一種。如果把工業(yè)軟件比喻成雪頂冰淇淋，研發(fā)設計類軟件才是最頂上的那顆櫻桃。被科研、工程人員所熟知的 CAD、CAE 以及 EDA 軟件均屬于這一類。
今年六月中旬，一封由美國 MathWorks 公司發(fā)給哈爾濱工業(yè)大學(哈工大)的郵件在網(wǎng)上流傳。郵件顯示，由于哈工大被列入美國商務部實體名單，因此無法繼續(xù)使用 MATLAB 軟件。
消息一出，輿論嘩然。隨著討論的逐漸深入，一系列與 MATLAB 相似的軟件開始走進公眾視野：AutoCAD、CATIA、Ansys。
這些名字看似陌生，但從根本上講，和每個人的生活息息相關。
你住的房子，用的手機，設計階段需要用 AutoCAD 建模;飛機、導彈、火箭，大都需要用 CATIA 做三維模型;而家里的電器散熱好不好，數(shù)碼產(chǎn)品信號是否穩(wěn)定，這一類問題可以由 Ansys 解決。
而哈工大被禁的 MATLAB，是一款被稱為 “工科神器” 的數(shù)學軟件。雖然是“數(shù)學軟件”，但是其廣泛用于自動控制、通信、乃至金融領域，可謂無孔不入。
被禁了怎么辦?最直接的想法就是找替代產(chǎn)品，然而經(jīng)過 DeepTech 的調(diào)查，潛在的替代方案并不令人滿意。
同樣是隸屬工信部的國防類高校，來自南京航空航天大學的博士生鄭慧對 DeepTech 說，MATLAB 最大的優(yōu)勢就是豐富的函數(shù)庫、工具包。雖說理論上可以用 Python 代替 MATLAB，但由于缺少大量封裝好的底層函數(shù)，科研效率要降低 10 倍不止。
而 MATLAB 另一大仿真模塊 Simulink，則基本找不到替代品。
這次 MATLAB 被禁事件，讓國人看到了除芯片之外，另一個更值得重視的領域。只不過這個領域?qū)Υ蟊妬碚f過于“小眾”，要扒開重重迷霧才能看清：工業(yè)軟件，我們的國產(chǎn)替代能力究竟如何?
這是一個比芯片更受制于人的領域
如果說芯片是我國工業(yè)領域的短板，那么工業(yè)軟件就是“斷板”。
為什么工業(yè)軟件如此重要?
走向智能研究院執(zhí)行院長趙敏認為，智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最內(nèi)核的就是工業(yè)軟件。
中國科協(xié)智能制造學會聯(lián)合體智能制造研究所副所長林雪萍說的更加直白，如果把人工智能、制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型這些概念一層層扒開，最后剩下的就是工業(yè)軟件。
人們只知波音具有全球頂級的飛機設計制造技術，卻不知道波音 787 整個研制過程用了 8000 多種工業(yè)軟件，其中只有 1000 種是商業(yè)軟件，其他的 7000 余種是波音經(jīng)過多年積累自己開發(fā)的專用軟件，并不對外銷售。
我國要想達到波音的飛機研制水平，首先要具備那 8000 種工業(yè)軟件的水平。
但實際情況是，工業(yè)軟件成了我國工業(yè)行業(yè)中孱弱的領域，同歐美國家相比，我們在工業(yè)軟件上的落后之于芯片有過之無不及，差距至少有 30 年。
華為每年從國外進口上百億美元的芯片，卻鮮有人知道這些芯片的設計要依賴于 EDA 軟件。
EDA 中文名叫電子設計自動化，是集成電路最上游的產(chǎn)業(yè)，被稱為芯片之母。如果說芯片是軀殼，那 EDA 就是讓它動起來的靈魂。要制裁華為，更粗暴的辦法是取消 EDA 軟件授權，這也正是當前美國政府的制裁手段之一。
不過很可惜，在 EDA 領域，三巨頭 Cadence、Synopsys 和 Mentor 基本壟斷國內(nèi)市場。
其中 Mentor 被德國西門子收購，而另外兩家均為美國企業(yè)。
在工業(yè)軟件分類中，以 CAD、CAE、EDA 為代表的研發(fā)設計類最為關鍵，也是國內(nèi)業(yè)界最為 “瘸腿” 的地方。
除了 EDA 軟件被國外企業(yè)把持之外，CAD 和 CAE 處境同樣不樂觀。
法國達索、德國西門子、美國 PTC 與 Autodesk 占據(jù)國內(nèi) CAD(計算機輔助設計)90% 以上的市場份額;
Ansys、Altair 和 MSC 等國外產(chǎn)品基本壟斷了 CAE(計算機輔助仿真)領域，這三家皆為美國公司。
2018 年 10 月，美國商務部對國產(chǎn)新興存儲器企業(yè)福建晉華公司實施禁售令，不僅硬件供應商停止了供貨，美國的工業(yè)軟件企業(yè)也應聲停止供應，投資 370 億元的福建晉華立刻陷入癱瘓。
這就是工業(yè)軟件的威力。
根據(jù)業(yè)內(nèi)專家長期觀察與分析后的一致結(jié)論，工業(yè)軟件是改革開放以后，唯一一個與國外同行不斷拉大差距的工業(yè)技術領域。
工業(yè)軟件“失去的三十年”
我國工業(yè)軟件在上世紀八十年代曾經(jīng)出現(xiàn)了一波開發(fā)的小高潮，但隨著政策轉(zhuǎn)向，大好局面戛然而止。
用一句話形容這段歷史，就是“在最需要舉國體制的地方，反而沒了舉國體制”。
根據(jù)林雪萍的說法，“七五”到“十五”(1986-2005)期間，國家對國產(chǎn)自主工業(yè)軟件一直有扶持。甚至在八十年代中后期，CAD、CAE 領域出現(xiàn)了百花齊放的大好局面。
那時，以清華、北航為代表的一大批科研人員投身到工業(yè)軟件的開發(fā)當中，取得了非常積極的研究成果，但正是需要進一步政策加碼的時候，風向變了。
從 2011 年開始，中國信息化開始走兩化融合的道路，對國產(chǎn)自主工業(yè)軟件的支持，從科技部轉(zhuǎn)向了工信部。由于工信部并不對認為屬于基礎科研的工業(yè)軟件研發(fā)進行補助，國家對相關企業(yè)的直接資金投入幾乎沒有了。
此時，變成了另一種支持方式，工信部重點通過對制造業(yè)企業(yè)的補貼，拉動信息化建設。此舉帶來一個間接后果，國家補貼的大量兩化融合資金都去買了國外軟件。
客觀的說，這些政策有其積極的意義，通過對制造業(yè)直接補貼，企業(yè)快速提高了信息化能力，培養(yǎng)了一批信息化人才。但是，也正因為此，孱弱的國產(chǎn)工業(yè)軟件無法和強大的國外公司競爭，又缺少國家資助，便徹底斷糧了。
從那時起，我們的 CAD/CAE 軟件，陷入“失去的三十年”。
從 “十五” 到“十二五”的十五年間，根據(jù)統(tǒng)計，國家對 CAD/CAE 等核心工業(yè)軟件投入資金不超過 2 億元。
而全球最大的 CAE 仿真軟件公司 Ansys，在 2019 年一年的研發(fā)投入為 2.98 億美元，約為 21 億人民幣。
也就是說，一家國外企業(yè)一年的資金投入，是我們 15 年投入之和的 10 倍。
研發(fā)投入差距巨大的背后，還有更深層次的含義：國外廠商相對于國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)建立起了幾乎牢不可破的競爭優(yōu)勢。
美國哥倫比亞大學商學院教授格林瓦爾德在《企業(yè)戰(zhàn)略博弈》一書中指出，對于企業(yè)而言，最強大的競爭優(yōu)勢就是規(guī)模經(jīng)濟與用戶忠誠度的組合。
聯(lián)系到上文所述，國外軟件在國內(nèi)市場的超高市場份額和研發(fā)投入強度，可以輕松算一筆賬。
如果 A 公司產(chǎn)品在國內(nèi)市場占有率 90% 以上，B 公司產(chǎn)品市場占有率不足 10%，也就是 A 的 1/10。
A 公司每年投入 3 億美元保證自己的技術領先，但由于其超高的市場占有率，平攤在每一套軟件上的研發(fā)成本(研發(fā)支出 / 產(chǎn)品銷量)非常低。即便 B 公司也投入了和 A 公司同樣多的研發(fā)資金，它平攤在每一套產(chǎn)品上的成本卻是 A 的 10 倍。
此時，B 公司處在一種兩難境地。
研發(fā)投入保持和 A 持平，則產(chǎn)品成本太高。砍掉大部分研發(fā)投入，則技術跟不上 A。要么因為沒有成本優(yōu)勢被市場淘汰，要么因為技術落后被市場淘汰，此時從商業(yè)競爭上說，B 怎么做都難以與 A 抗衡。
把 A 替換成 CAE 領域的 Ansys，或者 DEA 領域的 Cadence，B 換成一家國產(chǎn)工業(yè)軟件公司，整個商業(yè)案例絲毫沒有違和感。
在 2017 年 2 月一次工信部研討會上，走向智能研究院執(zhí)行院長趙敏呼吁，希望高層決策者要像重視核高基項目一樣，拿出一兩萬億的專項經(jīng)費精準扶持中國的工業(yè)軟件企業(yè)。會后，一位資深專家對他說，要真的做好這件事，一兩萬億是不夠的。
缺少資金投入是看得見的原因，還有一些原因是“看不見的”，這些看不見的原因成了政策制定者和行業(yè)從業(yè)者的思想枷鎖。
中國工程院院士倪光南說，我們在工業(yè)軟件、操作系統(tǒng)上比較弱，一個非常重要的主觀原因就是“重硬輕軟”。
在 2019 年 11 月的 “洞見 2020 中國企業(yè)服務年會” 上，倪光南院士說，“軟件，地方負責部門都不愿意投資，因為投了軟件以后失敗的話，很難說得清楚。硬件可以有產(chǎn)方，幾百億設備也看得見，軟件一投下去，如果失敗的話，人一走什么都沒有了，所以也不愿意投”。
但讓人啼笑皆非的是，“重硬輕軟”的思想用錯了地方。因為工業(yè)軟件是實實在在的工業(yè)品，不是軟件。工業(yè)軟件姓 “工” 不姓“軟”。
在林雪萍看來，這是“刻骨銘心的工業(yè)誤判”。工業(yè)軟件本質(zhì)是工業(yè)品，是工業(yè)的結(jié)晶，非 IT 的產(chǎn)物。因為它內(nèi)核凝結(jié)了工業(yè)化長期積累的工業(yè)知識、訣竅與經(jīng)驗。
趙敏也曾對媒體表示，“沒有工業(yè)知識，沒有制造業(yè)經(jīng)驗，只學過計算機軟件的工程師，是設計不出先進的工業(yè)軟件的。”
先是誤把工業(yè)軟件當成軟件，進而又犯了 “重硬輕軟” 的錯誤。錯上加錯，最終造成了現(xiàn)在工業(yè)軟件的困難局面。
希望在何方?
國產(chǎn)工業(yè)軟件如何破局，要從歷史中找答案。
幾十年來，美國產(chǎn)業(yè)界從來沒有停止呼吁，要求政府定向支持工業(yè)軟件行業(yè)。
從 1995 年開始，美國先后提出加速數(shù)字化建模仿真創(chuàng)新戰(zhàn)略、計算科學戰(zhàn)略;
2009 年發(fā)布《美國制造業(yè)——依靠建模和模擬保持全球領導地位》白皮書，將建模、模擬和分析的高性能計算，視為維系美國制造業(yè)競爭力戰(zhàn)略的王牌;
2017 年，美國國防部高級預研局 DARPA 提出了新的電子復興計劃(ERI)，該計劃本意不是“復興”，而是指和其他國家相比技術領先不夠大，需要繼續(xù)投入資金保持更大的領先。
資料顯示，僅在 2018 年，就有 2.18 億美元流入 ERI，EDA 三巨頭之一的 Synopsys 將從中獲得 610 萬美元。
美國工業(yè)軟件的發(fā)展歷程證明了，工業(yè)軟件的壯大離不開政府的長期支持。
但對國產(chǎn)工業(yè)軟件來說，光有扶持是遠遠不夠的。既然已經(jīng)處于劣勢，那么更關鍵的問題是：面對競爭，采用什么方式才能發(fā)展起來?
通過分析 MATLAB 軟件的發(fā)展歷程，中國科學院計算技術研究所研究員包云崗曾撰文提出了幾點建議：
1。 把東西做出來，而不是追求把論文發(fā)出來。
MATLAB 的前身——EISPACK 和 LINPACK 是兩個不經(jīng)意的產(chǎn)物，當時 Moler 教授申請的項目沒有發(fā)表論文，只開發(fā)出了這兩個軟件，看似失敗，卻為以后 MATLAB 的誕生奠定了基礎。
2。 把東西用起來，而不是做完就扔了。
看似做出來的兩個軟件沒有論文，缺乏創(chuàng)新，但他們都是很實用的工具。EISPACK 到現(xiàn)在被引用了 1800 多次;LINPACK 則影響了世界超級計算機的發(fā)展。
3。 教學場景用起來，而不是把教學當負擔。
MATLAB 是 Coler 教授想把兩個軟件應用于教學的產(chǎn)物。當時為了讓學生更好的學習線性代數(shù)，Coler 教授自己動手寫了一個叫 MATLAB 的小工具，把兩個軟件接口封裝起來了。
4。 樹立持久意識，不要期望速勝論。
從第一版 MATLAB 到現(xiàn)在已有 40 年;第一代 EDA 到現(xiàn)在也有 40 年;Intel 第一代微處理器距離現(xiàn)在已經(jīng) 50 年。MATLAB 對應公司 MathWorks 在 1984 年成立，但是只有 1 名員工，現(xiàn)在卻有 3000 多員工，400 多萬用戶，這才是持久戰(zhàn)獲勝的典范。
此外，在商業(yè)領域，工業(yè)軟件國際巨頭的發(fā)展同樣給中國產(chǎn)業(yè)界以啟示。
在上世紀 80 年代 AutoCAD 如日中天之時，法國達索和美國 PTC 采用了一種非常巧妙的方式打破了壟斷——差異化策略。
當時，整個二維建模市場是 AutoCAD 的天下，直接正面競爭很難取勝。PTC 與達索干脆越過二維，直接推出三維建模功能，用 “降維打擊” 的方式占領的市場。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在三維建模因便利性和直觀性反而成了主流。
這對中國工業(yè)軟件企業(yè)來說，具有借鑒性。上文提到，即便是開發(fā)出了和 Ansys、PTC 一樣好的工業(yè)軟件，由于剛進入市場時市占率過低，不得不承擔過高的產(chǎn)品成本。如果無法商業(yè)化，便沒了造血功能，國家扶持可以讓企業(yè)長大，但是不能撫養(yǎng)企業(yè)一輩子。
如今 CAD/CAE 領域的巨頭，都是成功的商業(yè)公司。
長遠來看，企業(yè)應該避免直接與海外工業(yè)軟件巨頭直接對抗，而是轉(zhuǎn)向其覆蓋薄弱的領域。PTC 用當時非主流的三維建模贏得市場，再反過來奪取 AutoCAD 的二維建模市場份額，實踐證明其策略是成功的。
無獨有偶，2019 年 10 月，國際事務處理性能委員會(TPC)宣布：在最新發(fā)布的 TPC-C 排行榜中，螞蟻金服自研數(shù)據(jù)庫 OceanBase 位列第一，超過 Oracle(甲骨文公司)。
僅一年后，OceanBase 又打破自己在 2019 年創(chuàng)造的紀錄，將在線事務處理性能提高了 10 余倍。
數(shù)據(jù)庫作為工業(yè)軟件的一種，這樣的突破著實讓行業(yè)倍受鼓舞。OceanBase 九年磨一劍，從中工業(yè)軟件行業(yè)至少能學到兩點：
1。 任何工作軟件的研制必須要有使用場景，堅持市場化導向。OceanBase 的成長和過去 9 年淘寶 “雙 11” 交易量增加是同步的。海量數(shù)據(jù)需要一款可靠的軟件來處理，倒逼之下，讓 OceanBase 不得不跑步前進。
2。 隨著新一輪科技革命的到來，新科技、新領域?qū)映霾桓F。通過利用新技術，快速切入暫時沒有被巨頭跟進的新領域，再擴張版圖。這或許是中國工業(yè)軟件崛起的一種新思路。
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