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我国工业软件突围路径探析

摘 要:从制造大国转向制造强国,工业软件在其中扮演着举足轻重的角色。目前我国工业软件的发展中存在国家长期投入过低、知识产权保护不足、产学研生态体系不完善、专业人才缺乏等问题,严重阻碍着我国工业软件自主可控。当前我国正处于向工业互联网发展的重要过渡期,应牢牢抓住这一过渡期带来的机遇,从资金、技术、专利及人们认知等方面着手改变,最终实现工业软件国产化。

关键词:工业软件 软件国产化 制造业

中图分类号F424 文献标识码A

2021年2月19日,中央深改委第十八次会议上强调,要“发挥新型举国体制优势,坚决破除影响和制约科技核心竞争力提升的体制机制障碍,加快攻克重要领域‘卡脖子’技术”。工业软件已成为新发展格局下制造业高质量发展的重要保障,工业软件不以实物形式存在,却是工业企业运营的“大脑”,是支撑现代产业体系发展和创新的隐形“国之重器”。“缺芯少魂”是制约我国迈向制造强国的重要瓶颈,目前我国工业软件的创新和应用与制造业大国地位不相匹配,与制造强国的要求差距显著,不但成为我国抓住产业发展主动权的掣肘,也对产业信息安全造成了威胁。要想掌握全球工业布局的主导权,就必须掌握工业软件的核心技术。

我国工业软件发展问题分析

工业软件领域国家长期投入过低、知识产权保护不足

工业软件领域没有得到国家足够的重视,长期投入过低。另外工业企业一直存在“拿来主义”的思想,为了经济效益宁愿低价使用国外软件,甚至使用盗版软件。举例来说,从“十五”到“十二五”的15年间,根据统计数据,国家对 CAD/CAE 等核心工业软件投入资金不超过2亿元。而全球最大的CAE仿真软件公司Ansys在2019年一整年的研发投入为2.98亿美元,约为21亿人民币,是我国15年投入的十倍之多。因缺少资金支持,国产工业软件更无法和强大的国外公司竞争。

国产工业软件也经历过黄金时代,1986年工业软件发展进入国家“国家高技术研究发展计划”(简称863计划);1996年中国成功研制出首个计算机辅助设计工具“熊猫系统”,市场反映强烈。据统计上世纪90年代中后期,国产工业软件平均市场占有率在25%左右。但是工业软件市场的繁荣非但没有推动国产工业软件市场的崛起,反而导致制造业竞争日益加剧、头部企业连年亏损,形成了“各自为战、恶性竞争”的局面,直接造成了产品重复、恶性压价、利润微薄等结果。同时期国外工业软件强势入侵,逐步养成了工业企业对于工业软件“造不如买、买不如租”的态度,后来演变成大量盗版软件横行,直接击溃国产工业软件企业,这种怪象一直延续了三十多年,直至华为、中兴芯片被断供才真正引起重视。

工业领域对国外软件长期依赖、重硬轻软现象突出

我国工业长期以来习惯用国外工业软件,尤其在飞机、船舶、冶金、化工、生物医药、电子信息制造等重点制造领域,不了解背后的设计原理,缺乏基础工艺研发数据的长期积累,导致基础技术原理数据积累存在明显差距,呈现出技术空心化的趋势。工业中的大型企业缺乏主动布局的动力,纯软件企业向工业软件转型难度大。众所周知,纯软件企业进入工业软件领域存在天然专业屏障,工业软件不同于普通应用软件,是工业流程和技术的程序化封装,背后需要工业流程和庞大技术数据作支撑。目前国内大型工业企业不会主动布局,因为通过加强对企业关键核心工艺流程、工艺和技术的软件化封装来提高工艺数据应用的敏捷性、工艺和新技术输出的安全性成本过高,压缩了企业利润空间。

工业软件产学研生态体系不完善、专业人才缺乏

工业企业缺乏长远眼光,没有从高校或者科研院所的研究中鉴别出有价值的研究成果的能力,急功近利的心态导致他们没有耐心等待高校或者科研院所的研究成果。同时,高等院校和科研院所的运行也不依靠成果产业化来支撑,高校和科研院所的考核机制也不够全面,研究人员要完成教学、论文发表和成果鉴定、获奖等任务,但对科研成果是否转化成生产力不承担任何责任。

工业软件和一般应用软件在研发过程中有很大的区别,由此导致人才需求有很大不同。一般应用软件研发主要是编写代码,软件出了问题,一行行代码运行、调试一直追溯到底层,基本很快就能找到问题的原因并解决,能够快速的升级迭代,所以更需要有活力的年轻人。工业软件的主体是工业,软件仅仅是个载体,工业软件在某种程度上更像数学、物理、机械和软件的综合体,为此需要在工业领域有丰富知识和实际经验的人才。工业软件的本质是对工业流程数据化的体现,工业软件的开发既需软件基础,更需要工业基础。实事求是来说,我国工业软件的落后其实源于我国工业的落后,我国有健全的工业体系,也已成为世界工厂,但是我们的工艺基础和工艺研发能力以及制造过程的流程化、数据化比较落后,还有大量的工作需要做。欧美发达国家正籍此构筑新的技术壁垒,对此我们国家必须有所作为。

我国工业软件突围的对策建议

工业软件身系国家工业命脉,是工业化发展的结果和加速器,其重要性毋庸置疑,必须提高到国家战略的高度。“明断供,暗网攻,一卡脖子就中风”,中国工业软件已经到了最危急的时候,我国需要加强对工业软件的市场研究与技术开发,提高工业软件的安全防护,及早进行战略布局,制定相应的政策和法规。

国家统筹工业软件发展方向、加大研发资金投入

国家应把自主开发大型工业软件作为一项长期战略,注重知识产权保护,以彻底改变中国制造业重硬轻软、过度依赖国外软件的现状。工业软件需要建立顶层标准,来确定底层的开发设计逻辑。工业软件要与生产配合,不能只停留在“纸上谈兵”,国外巨头们的软件、设备、厂商等已经联合形成了完整的上下游产业链,而国产厂商更多停留在理论阶段,配套的厂商不多,没有努力地实现市场化,自然造成国产厂商进入市场就遇到了重重困难。

把工业软件的发展放到航空、航天、兵工、船舶等行业同等重要的地位,发挥我们国家体制的优越性,加大研发资金投入,在工业软件领域设置“揭榜挂帅”专项研发资金,鼓励软件企业、工业企业、高校、科研机构协同研发,避免出现技术空心化现象,扎根工业领域,注重工业数据积累,联合开发面向产品全生命周期和制造全过程各环节的核心工业软件,逐步破解工业软件受制于人的局面。

实施工业数字化转型战略、打造自主可控工业软件体系

大量的工业应用场景带来的是理论方法的创新,最新的多领域物理统一建模理论方法与技术所创造的知识自动化技术体系,也正在使工业软件生成方式发生改变。加快信息技术应用,实现工业企业数字化转型,很大程度上解决了工业软件开发中遇到的问题。但要实现自主可控,需要国家从政策上给予工业软件发展的保障。由于自主开发大型工业软件涉及到院所、高校、硬件和软件提供商、制造业用户等多个主体,因此需要从产业政策、舆论导向、资金扶持等各方面长期持续支持。

国家在工业软件领域应着力打造自主工业软件体系,建立健全自主工业软件产业链。工业基础软件方面,应大力发展支撑各业务系统运行的技术基础架构,构建统一的业务基础平台。工业行业应用软件方面,应针对行业特点,提炼各行业领域的业务模型,形成面向行业产品全生命周期的自主工业业务软件系统。

构建新型工业软件设计开发产学研模式

工业软件即“工业+软件”,其所需的必然是复合型人才,既要懂工业也要懂技术。因此在工业软件领域,推进产学研深度融合,构建以企业为主体、以市场需求为导向、以市场机制为保障的产学研合作长效机制,实现企业、高校、科研院所优势叠加,产业链、资金链、技术创新链多重融合,打造合作共赢的工业软件产学研协同创新生态体系。

工业软件领域应进一步强化与知名高校、研究所的合作力度,推进工业软件产学研产业协同创新基地、产学研合作新型研发机构和高校技术转移中心建设,打通科技和经济社会发展之间的通道,形成以工业软件服务业为导向的跨区域、跨行业的协同创新网络,构造信息资源的共享机制,探索工业软件产学研新模式,形成结构互补的产学研合作体系。

【本文作者为中国人民大学国家发展与战略研究院国家治理研究中心研究员、中国人民大学发展规划处高级工程师】

责编:程静静/美编:石 玉

Exploring Paths to Optimizing Industrial Software in China

Xiao Yuan

Abstract: Industrial software plays an important role in transforming China from a manufacturer of quantity to one of quality. At present, there exist some challenges in the development of industrial software in terms of the national investment, intellectual property rights protection, cooperation between enterprises, universities, and research institutes, and professional talent which seriously threaten its independence and controllability. China is now in an important transition period to accelerate the development of the industrial internet. We should firmly seize the opportunities brought by this period to achieve the localization of industrial software with more support in capital, technology, patent protection, professional attention, and so forth.

Keywords: industrial software; software localization; manufacturing industry

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[责任编辑:罗婷]