大力發展設計軟件 解決中國制造創新短板

　　“通過設計工具軟件與芯片、新材料、航空發動機等重點產業緊密結合同步發展，可從源頭上提升我國制造業自主創新能力，從根本上解決中國制造短板和卡脖子問題。”中國機械工程學會常務副理事長、國家制造強國建設戰略咨詢委員會委員張彥敏在2018國家制造強國建設專家論壇做主題演講時表示。

　　張彥敏說，2017年我國軟件交易已超過5.5萬億人民幣，軟件行業增長率達13.9%。其中與制造業相關的占7成以上。對于制造業而言，軟件設計包括工業嵌入式軟件、設計工具軟件、監測控制與管理軟件，以及知識產權保護、內容軟件、用戶界面UI等。其中具有核心基礎的、通過軟件與制造硬件結合形成附加值的是設計工具軟件，既包括傳統的機械設計軟件CAD、電子設計自動化軟件EDA和各類仿真軟件，也包括伴隨著設計研發、生產制造和服務使用過程等產品全生命周期形成的海量知識庫。

　　中國缺芯是心中之痛　缺設計軟件是心頭之刺

　　張彥敏認為，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計軟件。在美國商務部宣布對中興斷供的時候，一家美國電子設計軟件EDA公司發表聲明，不再為中興提供電子設計軟件。在中興2017年進口芯片百億美元的規模中，雖說這家設計軟件公司的產品只在百萬美元左右，然而這種連采購額零頭都不到的軟件一旦斷供，那些巨量進口的芯片也將無用武之地，因為沒有電子設計自動化EDA，芯片是根本無法完成設計的。實際上在整個電子半導體行業，沒有EDA軟件的支撐，硬件上展現的摩爾定律奇跡根本無法持續。中國缺芯是看得見的痛；而設計軟件的缺失，則是一根心頭之刺，很痛卻一般人往往看不到。

　　設計軟件被國外壟斷后果致命

　　張彥敏指出，我國每年設計軟件市場采購規模120億人民幣。其中我國設計軟件銷售額是6億人民幣，絕大部分市場被美國、德國、法國的Ansys、歐特克、西門子、達索等公司壟斷。國外設計軟件壟斷后果十分嚴重：一是安全性。軟件都會有“后門”，而在產品設計與制造領域，基本是完全洞開的大門，大量使用國外設計軟件，可能使國家安全受到威脅。二是依賴性。設計軟件呈現數據自封閉的態勢，并且與各種知識庫連在一起。長期使用國外軟件造成無法擺脫的工具與數據依賴性，將來更換系統和數據遷移都是幾乎不可完成的任務。三是致命性。在國外軟件中，并不完全清楚都有什么代碼存在，也不知道特定情況下會有什么事情發生。這是容易完全失控的數字空間，而目前中國的工業體系正是建立在這個數字空間之上，這一隱患是致命的。另外我國企業花費巨額軟件采購費用，只是授權限使用。國外的一些高端軟件（如CATIA）是按6個月或者1年時間授權的，現在國外軟件正在向“年度訂閱”而不是一次性授權的方式轉變。如同架在中國企業脖子上的一雙手，隨時可以掐緊。一旦不再授權，將對我國的制造業造成“毀滅性的”打擊。

　　國外高度重視研發設計仿真軟件

　　張彥敏說，美國最早發展CAE仿真軟件是從美國航空航天局NASA開始。在國家資金的支持下，NASA開發了著名的有限元分析軟件Nastran。1971年MSC公司改良了Nastran這個程序，成為美國仿真軟件的商業化開端，并隨后按照要求被公開源代碼，進行行業擴散。在“再工業化”浪潮中，美國政府尤其重視建模仿真技術在制造業發展中的作用，再次明確了CAE產業的戰略地位。2009年美國“競爭力委員會”白皮書《美國制造業——依靠建模和模擬保持全球領導地位》，將建模、模擬和分析的高性能計算，視為維系美國制造業競爭力戰略的王牌。

　　2010年發布《高性能計算與美國制造業圓桌會議報告》白皮書，指出高性能計算建模與模擬能夠顯著縮短設計周期等，加強競爭力。2011年美國推出高端制造合作伙伴計劃AMP，重構先進制造發展理念，重點發展三大領域，都圍繞數值模擬技術的軟件工具和軟件應用平臺。2012年發布《國家先進制造戰略計劃》再次明確要重點發展數值模擬分析技術。

　　在國家戰略層面，美國確實是把科學計算和建模仿真作為服務于國家利益的關鍵技術，從未停止吶喊，從未停止投資。作為美國軟件的國家搖籃，美國NASA從2014年起開始發布軟件轉化目錄，以軟件為載體，向工業界進行技術轉化。該目錄包含了15個技術領域，每兩年更新一次，目前大約有2200多種技術軟件正處于轉化流程中。這個建立在大量實踐基礎上的務實創新，是一個巨大的孵化航母。從2009年起，NASA已經通過各種形式向工業界轉化了5000多個軟件項目，降低軟件獲取門檻。

　　中國設計軟件曾痛失良機

　　張彥敏認為，我國國產CAD/CAE軟件的開發，可以追溯到上世紀80年代。在國家支持下，以北航、清華為代表的一批高校和科研人員開始做相關的軟件開發。國內第一代從事CAD軟件開發出現了一批標志性人物，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，取得了一些研究成果，曾經取得了百花齊放的大好局面。

　　但隨著當年863計算機集成制造系統CIMS在中國的推動，大量好用、易用、功能強大的國外設計軟件進入市場，迅速占領了這個領域。由于我國軟件的開發以大學為主體，以高校教師和學生為主力，缺乏商業化的市場推廣和運營機制，隨著時間流逝和人員變動，這些國產軟件最終走向下坡路，只剩下少數設計軟件廠商還在苦苦支撐。國產設計軟件未能在最好的時間窗口完成公共品軟件的商業轉化，痛失與中國制造業共進共發展的良機。

　　四點建議協同發展設計軟件

　　一是高度重視設計軟件的戰略地位，做好頂層設計，加強統籌協調。把發展設計軟件作為重要的國家戰略，徹底改變中國制造業重硬輕軟的現狀，軟件應該從戰略定位為“制造之重器”。由于發展設計軟件涉及到產業、用戶和高校等多個主體，而且需要從產業政策、輿論導向、資金扶持等各方面長期持續支持，建議設立“制造強國設計軟件工作組”，制定設計軟件發展路線圖，統籌規劃、協調發展。

　　二是強化企業發展設計軟件的主體地位。進入智能制造時代，軟件能力是一個企業是否強大的核心標志。西門子最近十年通過近30次并購使其脫胎換骨，從一個純設備供應商轉型為數字時代的軟件霸主，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的，設計軟件成為波音公司核心競爭力。中國整個工業體系基本都是圍繞設備和硬件建立起來，軟件一直沒有受到應有的重視。中國企業必須把發展設計軟件作為轉型升級的重要任務，“軟硬兼施”才能成為世界級企業。

　　三是建設國家設計軟件的公共知識庫共享平臺。國外類似發動機尖端制造業，都有大量的葉片測試、材料測試等數據庫，很好地支撐了高端制造業的發展。而中國相關數據不多，且分散在各企業和院校中。國家投資的基礎科研數據，不能共享是一個普遍現象。工程數據的缺乏，大大限制了中國設計軟件的發展。建議對國家投入經費的數據接口、知識模板、數據中心建立數據對外開放機制。對企業數據庫、知識庫建立協同共建共享機制。

　　四是針對中國制造的短板和卡脖子問題，開展協同攻關，實現核心設計軟件重點突破，促進從中國制造到中國創造的根本轉變。設計軟件是用出來的，只有用戶的反復使用和反饋，設計軟件才能真正發展。世界最著名的設計軟件，法國達索PC機上的第一個版本，是在中國新飛豹戰機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來學習使用。當年西飛為達索公司提供了大量的用戶意見，成為該軟件迅速發展起來的關鍵性因素。建議選擇芯片、航空發動機、新材料等短板和卡脖子領域，推動設計軟件公司、應用企業和高校緊密結合，協同發展。可以將專業設計軟件公司為支持主體，同時積極吸引用戶企業的參與使用和意見反饋，而高校等科研機構可以從底層算法、人才池等方面給予支持。（本文源自《中國工業和信息化》雜志，略有整理）

　　轉自：中國工業報

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