大力發(fā)展設(shè)計(jì)軟件，解決中國(guó)制造創(chuàng)新短板

“通過設(shè)計(jì)工具軟件與芯片、新材料、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合同步發(fā)展，可從源頭上提升我國(guó)制造業(yè)自主創(chuàng)新能力，從根本上解決中國(guó)制造短板和卡脖子問題。”中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)、國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)委員張彥敏在2018國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)專家論壇做主題演講時(shí)表示。

張彥敏說，2017年我國(guó)軟件交易已超過5.5萬億人民幣，軟件行業(yè)增長(zhǎng)率達(dá)13.9%。其中與制造業(yè)相關(guān)的占7成以上。對(duì)于制造業(yè)而言，軟件設(shè)計(jì)包括工業(yè)嵌入式軟件、設(shè)計(jì)工具軟件、監(jiān)測(cè)控制與管理軟件，以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、內(nèi)容軟件、用戶界面UI等。其中具有核心基礎(chǔ)的、通過軟件與制造硬件結(jié)合形成附加值的是設(shè)計(jì)工具軟件，既包括傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件CAD、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件EDA和各類仿真軟件，也包括伴隨著設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造和服務(wù)使用過程等產(chǎn)品全生命周期形成的海量知識(shí)庫(kù)。

中國(guó)缺芯是心中之痛 缺設(shè)計(jì)軟件是心頭之刺

張彥敏認(rèn)為，中興事件暴露出來的表面看是芯片問題，但是其更加致命軟肋是設(shè)計(jì)軟件。在美國(guó)商務(wù)部宣布對(duì)中興斷供的時(shí)候，一家美國(guó)電子設(shè)計(jì)軟件EDA公司發(fā)表聲明，不再為中興提供電子設(shè)計(jì)軟件。在中興2017年進(jìn)口芯片百億美元的規(guī)模中，雖說這家設(shè)計(jì)軟件公司的產(chǎn)品只在百萬美元左右，然而這種連采購(gòu)額零頭都不到的軟件一旦斷供，那些巨量進(jìn)口的芯片也將無用武之地，因?yàn)闆]有電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA，芯片是根本無法完成設(shè)計(jì)的。實(shí)際上在整個(gè)電子半導(dǎo)體行業(yè)，沒有EDA軟件的支撐，硬件上展現(xiàn)的摩爾定律奇跡根本無法持續(xù)。中國(guó)缺芯是看得見的痛；而設(shè)計(jì)軟件的缺失，則是一根心頭之刺，很痛卻一般人往往看不到。

設(shè)計(jì)軟件被國(guó)外壟斷后果致命

張彥敏指出，我國(guó)每年設(shè)計(jì)軟件市場(chǎng)采購(gòu)規(guī)模120億人民幣。其中我國(guó)設(shè)計(jì)軟件銷售額是6億人民幣，絕大部分市場(chǎng)被美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)的Ansys、歐特克、西門子、達(dá)索等公司壟斷。國(guó)外設(shè)計(jì)軟件壟斷后果十分嚴(yán)重：一是安全性。軟件都會(huì)有“后門”，而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，基本是完全洞開的大門，大量使用國(guó)外設(shè)計(jì)軟件，可能使國(guó)家安全受到威脅。二是依賴性。設(shè)計(jì)軟件呈現(xiàn)數(shù)據(jù)自封閉的態(tài)勢(shì)，并且與各種知識(shí)庫(kù)連在一起。長(zhǎng)期使用國(guó)外軟件造成無法擺脫的工具與數(shù)據(jù)依賴性，將來更換系統(tǒng)和數(shù)據(jù)遷移都是幾乎不可完成的任務(wù)。三是致命性。在國(guó)外軟件中，并不完全清楚都有什么代碼存在，也不知道特定情況下會(huì)有什么事情發(fā)生。這是容易完全失控的數(shù)字空間，而目前中國(guó)的工業(yè)體系正是建立在這個(gè)數(shù)字空間之上，這一隱患是致命的。另外我國(guó)企業(yè)花費(fèi)巨額軟件采購(gòu)費(fèi)用，只是授權(quán)限使用。國(guó)外的一些高端軟件（如CATIA）是按6個(gè)月或者1年時(shí)間授權(quán)的，現(xiàn)在國(guó)外軟件正在向“年度訂閱”而不是一次性授權(quán)的方式轉(zhuǎn)變。如同架在中國(guó)企業(yè)脖子上的一雙手，隨時(shí)可以掐緊。一旦不再授權(quán)，將對(duì)我國(guó)的制造業(yè)造成“毀滅性的”打擊。

國(guó)外高度重視研發(fā)設(shè)計(jì)仿真軟件

張彥敏說，美國(guó)最早發(fā)展CAE仿真軟件是從美國(guó)航空航天局NASA開始。在國(guó)家資金的支持下，NASA開發(fā)了著名的有限元分析軟件Nastran。1971年MSC公司改良了Nastran這個(gè)程序，成為美國(guó)仿真軟件的商業(yè)化開端，并隨后按照要求被公開源代碼，進(jìn)行行業(yè)擴(kuò)散。在“再工業(yè)化”浪潮中，美國(guó)政府尤其重視建模仿真技術(shù)在制造業(yè)發(fā)展中的作用，再次明確了CAE產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位。2009年美國(guó)“競(jìng)爭(zhēng)力委員會(huì)”白皮書《美國(guó)制造業(yè)———依靠建模和模擬保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位》，將建模、模擬和分析的高性能計(jì)算，視為維系美國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力戰(zhàn)略的王牌。

2010年發(fā)布《高性能計(jì)算與美國(guó)制造業(yè)圓桌會(huì)議報(bào)告》白皮書，指出高性能計(jì)算建模與模擬能夠顯著縮短設(shè)計(jì)周期等，加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。2011年美國(guó)推出高端制造合作伙伴計(jì)劃AMP，重構(gòu)先進(jìn)制造發(fā)展理念，重點(diǎn)發(fā)展三大領(lǐng)域，都圍繞數(shù)值模擬技術(shù)的軟件工具和軟件應(yīng)用平臺(tái)。2012年發(fā)布《國(guó)家先進(jìn)制造戰(zhàn)略計(jì)劃》再次明確要重點(diǎn)發(fā)展數(shù)值模擬分析技術(shù)。

在國(guó)家戰(zhàn)略層面，美國(guó)確實(shí)是把科學(xué)計(jì)算和建模仿真作為服務(wù)于國(guó)家利益的關(guān)鍵技術(shù)，從未停止吶喊，從未停止投資。作為美國(guó)軟件的國(guó)家搖籃，美國(guó)NASA從2014年起開始發(fā)布軟件轉(zhuǎn)化目錄，以軟件為載體，向工業(yè)界進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化。該目錄包含了15個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，每?jī)赡旮乱淮?，目前大約有2200多種技術(shù)軟件正處于轉(zhuǎn)化流程中。這個(gè)建立在大量實(shí)踐基礎(chǔ)上的務(wù)實(shí)創(chuàng)新，是一個(gè)巨大的孵化航母。從2009年起，NASA已經(jīng)通過各種形式向工業(yè)界轉(zhuǎn)化了5000多個(gè)軟件項(xiàng)目，降低軟件獲取門檻。

中國(guó)設(shè)計(jì)軟件曾痛失良機(jī)

張彥敏認(rèn)為，我國(guó)國(guó)產(chǎn)CAD/CAE軟件的開發(fā)，可以追溯到上世紀(jì)80年代。在國(guó)家支持下，以北航、清華為代表的一批高校和科研人員開始做相關(guān)的軟件開發(fā)。國(guó)內(nèi)第一代從事CAD軟件開發(fā)出現(xiàn)了一批標(biāo)志性人物，清華、浙大、北航、南航、西工大、華中、大工等一批高校先后開展CAD/CAE軟件自主研發(fā)，取得了一些研究成果，曾經(jīng)取得了百花齊放的大好局面。

但隨著當(dāng)年863計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS在中國(guó)的推動(dòng)，大量好用、易用、功能強(qiáng)大的國(guó)外設(shè)計(jì)軟件進(jìn)入市場(chǎng)，迅速占領(lǐng)了這個(gè)領(lǐng)域。由于我國(guó)軟件的開發(fā)以大學(xué)為主體，以高校教師和學(xué)生為主力，缺乏商業(yè)化的市場(chǎng)推廣和運(yùn)營(yíng)機(jī)制，隨著時(shí)間流逝和人員變動(dòng)，這些國(guó)產(chǎn)軟件最終走向下坡路，只剩下少數(shù)設(shè)計(jì)軟件廠商還在苦苦支撐。國(guó)產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件未能在最好的時(shí)間窗口完成公共品軟件的商業(yè)轉(zhuǎn)化，痛失與中國(guó)制造業(yè)共進(jìn)共發(fā)展的良機(jī)。

四點(diǎn)建議協(xié)同發(fā)展設(shè)計(jì)軟件

一是高度重視設(shè)計(jì)軟件的戰(zhàn)略地位，做好頂層設(shè)計(jì)，加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。把發(fā)展設(shè)計(jì)軟件作為重要的國(guó)家戰(zhàn)略，徹底改變中國(guó)制造業(yè)重硬輕軟的現(xiàn)狀，軟件應(yīng)該從戰(zhàn)略定位為“制造之重器”。由于發(fā)展設(shè)計(jì)軟件涉及到產(chǎn)業(yè)、用戶和高校等多個(gè)主體，而且需要從產(chǎn)業(yè)政策、輿論導(dǎo)向、資金扶持等各方面長(zhǎng)期持續(xù)支持，建議設(shè)立“制造強(qiáng)國(guó)設(shè)計(jì)軟件工作組”，制定設(shè)計(jì)軟件發(fā)展路線圖，統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展。

二是強(qiáng)化企業(yè)發(fā)展設(shè)計(jì)軟件的主體地位。進(jìn)入智能制造時(shí)代，軟件能力是一個(gè)企業(yè)是否強(qiáng)大的核心標(biāo)志。西門子最近十年通過近30次并購(gòu)使其脫胎換骨，從一個(gè)純?cè)O(shè)備供應(yīng)商轉(zhuǎn)型為數(shù)字時(shí)代的軟件霸主，成為歐洲第二大軟件商。波音公司有8000多種軟件，其中有7000多種是波音自己開發(fā)的，設(shè)計(jì)軟件成為波音公司核心競(jìng)爭(zhēng)力。中國(guó)整個(gè)工業(yè)體系基本都是圍繞設(shè)備和硬件建立起來，軟件一直沒有受到應(yīng)有的重視。中國(guó)企業(yè)必須把發(fā)展設(shè)計(jì)軟件作為轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要任務(wù)，“軟硬兼施”才能成為世界級(jí)企業(yè)。

三是建設(shè)國(guó)家設(shè)計(jì)軟件的公共知識(shí)庫(kù)共享平臺(tái)。國(guó)外類似發(fā)動(dòng)機(jī)尖端制造業(yè)，都有大量的葉片測(cè)試、材料測(cè)試等數(shù)據(jù)庫(kù)，很好地支撐了高端制造業(yè)的發(fā)展。而中國(guó)相關(guān)數(shù)據(jù)不多，且分散在各企業(yè)和院校中。國(guó)家投資的基礎(chǔ)科研數(shù)據(jù)，不能共享是一個(gè)普遍現(xiàn)象。工程數(shù)據(jù)的缺乏，大大限制了中國(guó)設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展。建議對(duì)國(guó)家投入經(jīng)費(fèi)的數(shù)據(jù)接口、知識(shí)模板、數(shù)據(jù)中心建立數(shù)據(jù)對(duì)外開放機(jī)制。對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)建立協(xié)同共建共享機(jī)制。

四是針對(duì)中國(guó)制造的短板和卡脖子問題，開展協(xié)同攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)計(jì)軟件重點(diǎn)突破，促進(jìn)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造的根本轉(zhuǎn)變。設(shè)計(jì)軟件是用出來的，只有用戶的反復(fù)使用和反饋，設(shè)計(jì)軟件才能真正發(fā)展。世界最著名的設(shè)計(jì)軟件，法國(guó)達(dá)索PC機(jī)上的第一個(gè)版本，是在中國(guó)新飛豹戰(zhàn)機(jī)研制過程中率先使用并成熟起來，后來連波音公司都到中國(guó)來學(xué)習(xí)使用。當(dāng)年西飛為達(dá)索公司提供了大量的用戶意見，成為該軟件迅速發(fā)展起來的關(guān)鍵性因素。建議選擇芯片、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、新材料等短板和卡脖子領(lǐng)域，推動(dòng)設(shè)計(jì)軟件公司、應(yīng)用企業(yè)和高校緊密結(jié)合，協(xié)同發(fā)展?？梢詫I(yè)設(shè)計(jì)軟件公司為支持主體，同時(shí)積極吸引用戶企業(yè)的參與使用和意見反饋，而高校等科研機(jī)構(gòu)可以從底層算法、人才池等方面給予支持。

（來源：中國(guó)工業(yè)新聞網(wǎng)  本網(wǎng)編輯 胡 越）