奉行卓越设计
打造国际品质

相比于芯片，我国工业软件短板问题更严重，国产工业软件如何破局，又或者说在未来能否实现弯道超车。

芯片技术

这是一个很沉重又很严肃的话题，美国早已将工业软件的发展上升为国家战略高度，在这里，笔者很有必要再进行强调其重要性，因为我们对工业软件的发展似乎没有那么重视。

工业软件的本质是高端工业品，其本质还是工业产品。如果说航空发动机是战斗机的心脏，那将工业软件视为制造业的“心脏”也毫不为过。一款综合性能优异的工业软件，集工业相关基础知识、数学计算模型以及经验于一体，如此一来在产品生产制造过程中不论是开发、验证、仿真、计算等都可以在软件中完成，不仅可以有效保证产品质量，而且可以大大提高生产加工效率。

工业软件是制造业的关键

在一定程度上来说，工业软件是一个国家工业化发展程度的重要标志，所以可见其重要性。

按照笔者的理解，工业软件可分为四大类，即信息管理类、研发设计类、生产控制类、相关嵌入式软件。这里对其代表性软件进行说明，例如ERP、MES、PLM系统等，因为笔者本人从事制造业，所以对上述几类软件相当熟悉，而MES系统更被认为是实现工厂智能化的最核心软件之一，因为成熟的MES系统不光能对各类信息进行整合，而且还可以对产品的加工过程实现智能化数据采集以及监控。

ERP软件

上述篇幅笔者对工业软件的定义以及分类进行了简要阐述。

下面来看看国外工业软件的发展以及其重视程度。

就工业软件领域来说，笔者认为实力最强大的当属德国，2020年仅靠软件收入就高达276亿欧元，其典型代表为SAP和西门子公司，这两家公司我们并不陌生，例如SAP系统、NX、Teamcenter软件等。很多人不知道的是当初在对苏-27战斗机气动布局设计优化时，使用的就是Teamcenter软件。

德国2007-2020年软件收入额折线图（纵坐标单位为10亿欧元）

美国工业软件的起源来于航空航天产业，当越来越复杂的产品出现，依靠人工绘制图纸相对困难，于是有了研发工业软件的念头。这里不得不提两家公司，即波音公司和洛克希德·马丁公司。前者代表作品为波音系列大飞机，后者为世界顶尖工业软件开发商，同时美国五代机F-22、F-35、三叉戟系列弹道导弹也是其代表作品。在制造业领域使用最多的AutoCAD、Matlab、Ansys、Cadence软件为美国工业软件的代表。

美F-22战斗机

以ANSYS公司为例，其每年投入的研发费用在20亿人民币左右，该公司最有名的产品即ANSYS有限元分析软件，也是国内在结构设计、流体力学仿真甚至电子设计领域使用最多的软件。笔者是结构机械工程专业出身，不论是本科还是读研期间，使用的都是这款软件，因为其性能太过于强大，而反观Marc、Dytran软件，同样可以实现结构设计与仿真，但使用人数明显没有ANSYS多，原因很简单，ANSYS强大。

Ansys有限元仿真

2020年，我国在工业软件领域发生了被“卡脖子”最明显的事件，美国禁止中国的一些高校使用Matlab软件，包括哈尔滨工程大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学在内。或许在外行看来，这起事件没什么了不起，不就是禁止使用一款软件而已。

可事情远没有那么简单，此处笔者对Matlab软件做一个简要介绍。宏观来看，这是一款计算机仿真软件，目前有大约300万的科研人员在使用。其作用概括来说可总结为两句话，对于用户输入的类似于数字化的东西，Matlab软件通过强大的仿真能力可转化为可视化、可预估发展方向的东西。

Matlab仿真

再举一个例子加以说明，假设一款新型导弹到了性能验证阶段，能否在预期的时间内击中设定的目标，依靠人力几乎完成不了对如此复杂的过程仿真，但Matlab就可以，它可以将导弹飞行整个过程可视化展现，例如飞行最高点，击中目标的位置等，而且这些试验过程数据对于后期的研发意义相当重大。

所以此次事件不单单是禁止我国一些高校使用该软件这么简单，很有可能影响的是我国武器装备领域的发展。

看到这里，笔者以一个例子阐述了工业软件对于一个国家的重要性。

制造业

于是，问题来了，既然在工业软件领域，很容易遭受他国卡脖子，那我们发展自己的工业软件不就可以解决问题了吗。

但是要发展自己的工业软件，又谈何容易！

曾看到句这样的评论，“工业软件继承了人类数百年以来最优秀的工业知识和技术积累”。笔者很赞同这句话，这也是为什么至今我们也没有研制出来高端工业软件最重要的原因。

根据相关统计，目前国产化工业软件的使用率只有10%左右，放在和平时期这个问题还好，一旦未来发生战争，他国对我国工业软件全面进行封锁，其后果是无法想象也是不敢想象的。

战争

发展工业软件，到底难在哪里？

这里笔者在举一个例子进行说明。假设我们在使用一款国外工业软件，我们只需要将需求和基本数据输入其中，经过一定时间的计算，软件便会输出一个结果值供我们使用。但是至于其背后逻辑以及如何计算的我们不得而知，这是最大的难点之一。

所以笔者认为归根结底是基础学科的发展，包括数学、物理学、机械科学、计算机科学等，没有强大的基础学科作为支撑，我们永远浮在表面。

数学

而且相对来说，最重要的为数学。在人类突破微分几何之后，CAD软件才有了全新的发展，这是因为微分几何为CAD乃至CAE、EDA软件中曲面造型提供了有力的数学理论支撑。

其次是物理学、材料学、计算机科学，涉及到结构、流体、热、电、磁、光、声等各种问题，在数学的基础上，融合物理学和机械相关原理等，利用计算机科学对模型求解。

很多人不知道的是，在工业软件领域，我们也曾百花齐放。

CAD

其实我国也早就意识到要发展国产化工业软件这个问题，最早可追溯到上世纪60年代，那时候已经出现了将CAD技术应用于航空领域的研究，例如，1975年西安交通大学研制的751型光笔图形显示器，后来又联合上海交通大学进行CAX技术的应用尝试，又如1984年北京航空航天大学相关团队研制出来的国内第一个多面体实体造型系统等。

笔者是一个实事求是，敢讲真话的人，时至今日来看，国产工业软件的发展距离欧美国家仍有一定的差距。在笔者看来，实现“智能制造2025”的关键也是工业软件问题。

智能制造

如今，我国工业软件发展在逐步向前发展，例如中望CAD软件、浩辰CAD软件、CAXA等，相信在不久的未来，我国工业软件定会有重大突破，但还有很长的路要走。