林雪萍｜突圍工業軟件， 誰是尖刀連？_風聞

來源：知識自動化  2021-6-17

工業軟件大熱，萬象沸騰。但目前工業軟件的定義過於寬泛，其實造成了很多偽工業軟件的存在。我自己習慣於將工業軟件分為工業物理學軟件和工業管理學軟件。後者諸如ERP、SCM之類，並不是攻堅的重點。前者則以研發工具軟件如設計CAD、仿真CAE、電子自動化設計軟件EDA或者流程模擬軟件等為主，這些才是真正的硬骨頭。只有將工業軟件的定義聚焦到真正的工業內核上，才能有更好的發展。而當下過於寬泛的定義，無益於解決核心攻關問題。國內有一個軟件排行榜，Top10中製造業的只有華為、海爾、中興、浪潮和海信。這類軟件，基本都是嵌入式軟件。沒有這些軟件，硬件就不靈。但這些軟件，其實跟我們所擔憂的卡脖子軟件關係並不大。也不是本人關心的範疇。我們討論的還是能夠獨立服務的研製類工業軟件，這才是中國最需要突破的地方。

那麼，到底誰是工業軟件的攻堅者？目前來看，這個答案，似乎並不是那麼確定。正常而言，都是需要供應商來突破。但這種答案也似是而非。工業軟件的發展，從來不是一個單人比賽，它更像是一個接力賽。沒有基礎數學物理的研究，工業軟件就會缺少根基；而如果沒有用户的反哺，工業軟件永無出頭之日。很多工業軟件敗就敗在沒有用户。不是技不如人，而是用不如人。無用兵之地，則無神武之威。

那麼，工業軟件都是怎麼鍛造出來的？從歷史來看，主要有四個來源，分別來自大型工業企業、大學院所、工程和諮詢公司，以及企業家的創業行動。

圖1  工業軟件的源頭

第一源泉：工業巨頭，中途下車

工業軟件如輔助設計CAD、輔助仿真CAE最早都來自航空和汽車行業的內部。這兩個行業，成為工業軟件最有耐心的保姆。GE在上個世紀五六十年代開始研發最早財務軟件，成為第一家自研軟件的企業。而後，企業自研軟件成為一個時髦的事情。到後來，很多工業企業，紛紛加入到自研軟件的行列。而在CAD領域，這種現象尤其明顯。

表1 工業軟件的由來

後來這些軟件，慢慢地形成了商業化的能力，並掙脱工業企業的懷抱，成為專注於工業軟件的公司。當然，也不乏併購和消亡。

然而，這種工業軟件最早的發展源泉，其實有着特殊的歷史原因。最早的軟件商品化程度都很低，因為需求量也很低，沒有一家企業能夠靠着軟件而獨立存活。於是企業必須自行研發軟件，開發者本身也是大户。仿真軟件ANSYS起源於西屋核電，EASY5起源於波音。

但是這條路，隨後就開始變得荒蕪。早期開發軟件也可以通過一班人馬，快馬加鞭地完成。而現在的軟件代碼，動輒數千萬行，關聯關係非常複雜，很難是企業內部團隊所能維持得住的。如果無法同時實現對外銷售，這將是一個巨大的黑洞。

軟件開發是一種成本，維護則是另外一種高昂的成本。可以説，大企業的自研軟件能夠孵化出通用大型軟件的時代窗口，已經永久性關閉。不太會有工業大企業堅持自己開發通用性軟件。這是一條血路，因為維持一個系統太複雜了。福特汽車公司上個世紀90年代，曾經因為部門經理的個人喜惡而阻擋ADAMS軟件的引入，堅持自己開發一套多體動力學仿真軟件，因此吃盡苦頭，還耽擱了三四年的時間，最後還是要回頭擁抱ADAMS。

國內有着類似的情況。航空HAJIF、風洞基地的風雷軟件，一直還在苦苦支撐。儘管它們在內部起到了一定的作用，但終究無法與民用軟件技術打通，只能靠着國家昂貴的補液來實現持續更新。

總體而言，很多企業會自研一部分軟件，但都是小型軟件，很難擔當重任，也無法實現技術溢出。

當前，資金如此豐沛。很多國內的大型工業企業，又會重新考慮這條路徑。對於嵌入式軟件而言，無可厚非。正如頭號軍火商洛馬需要開發大量的機載軟件。但是，如果想開發國外工具替代類軟件，那將是一個很難啃的硬骨頭。

現在軟件都有高度複雜性，維護系統的費用高昂，使用者寥寥。工業軟件是知識疊羅漢，開發者、使用者疊加得越多，軟件越好用。一家再大的企業也無法承擔這種研發費用。更何況，工業軟件產值小到可憐。一個明智的決策者，不會選擇這條路。大型企業，從頭開始開發能夠商業化的大型工業軟件的時間窗口已經永久性地關閉。以前工業軟件相對簡單，孤膽英雄和明星團隊就可以搞定。但今非昔比，軟件複雜度且不説，是否成功具有高度不確定性，這絕不是國企現有的風險體制所能負擔的。工業軟件可能是一種在所有創新產品中最不穩定的工業品。而且投資週期長、投入大，但規模小，這種市場特性，很難是國有企業能夠解決的。

值得注意的是，大型工業企業仍然可以大有作為。它可以藉助於自己的用户力量，有效將原來分散的小型軟件供應商，形成合力。伏爾加河上的縴夫，也需要有一個能喊號子的協調者。目前華為在工業軟件的系統性佈局，正是這種嘗試。這種做法，值得國內工業大企業的借鑑。企業用户做催化劑，但不是自己上去做先鋒。

第二源泉：大學院所，本是源泉

工業軟件跟大學院所有着天生親密的關係。這是由於工業軟件需要深厚的數學基礎、物理方程求解能力和計算機技術相互交融。這也使得很多工業軟件成為從大學流出來的聖火。而這些大學的資金，一開始幾乎全來自政府資助項目。而類似美國宇航局NASA有320多個國家實驗室，也都是各種工藝軟件的搖籃。這解釋了政府資金和工業軟件早期的關係。

目前在流程行業工藝模擬以及管道軟件中的英國AVEVA軟件（已經被施耐德電氣反向收購），最早是英國劍橋大學CAD中心的項目。一開始它也是從機械CAD開始，但後來逐漸走到以工廠廠房設計為主的方向，圍繞流程行業彎彎曲曲的管道閥門，創立了一個完全不同的方向。

而在非線性有限元計算聲名鵲起的Abaqus（2005年被達索系統收購），也同樣來自劍橋大學。豐富的數學、力學等基礎學科的昌盛，給英國帶來了許許多多的軟件公司。而在計算機輔助世界製造CAM領域，英國更是獨佔前茅。類似達爾康（已經被歐特克收購）、EdgeCAM（已經被海克斯康收購）等都是昔日的佼佼者。

而在化工行業的流程模擬領域幾乎吃獨食的艾斯本Aspentech，正是從麻省理工學院的流程行業而來。在爆炸領域獨樹一幟的Ls-Dyna，則來自美國國家實驗室利弗莫爾。而最早在CAE軟件和電子設計自動化軟件EDA的開創性工作中，伯克利分校起到了重要的作用。當時他們的源代碼曾經慷慨地四處贈送。中國很多早期的CAE火種，都是這些源碼的受益者。

但在中國，這條路已經成為斷頭路，多少行者早已繞道。學院派，無論是CAD、CAE，還是化工流程模擬，都曾經比肩海外流派。中國的工業軟件起點並無差距，至少是齊頭並進。

在當前工業軟件中，卡脖子最難受的焦點軟件當屬於電子設計自動化軟件EDA，但是這類軟件對於中國學術界來説卻是先知先覺。早在1978年， “數字系統設計自動化”學術會議就在桂林舉辦，這是中國“EDA事業的開端”。作為一次全國性大型計算機學術活動，有67個單位的140多名代表參加了會議。可謂盛況空前。當時的EDA主要集中在PCB設計領域。而清華大學計算機系已經做好了佈局，北京理工大學也較早地開創了EDA學科。在桂林大會的18篇論文成果中，覆蓋了當時電路分析、模擬技術、印製板佈線等EDA領域的各個方面。毫無疑問，當時的中國學者專家們，對於技術的把握和理論探討，幾乎做到了與國外同步。儘管在當時，硬件支撐環境非常差，像郵電學院的老師們幾乎是手無寸鐵，硬是用手搖計算機和手工計算完成了幾萬個用於邏輯綜合的數據。

當時EDA大發展的原因，跟三十年後的今天居然有着驚人的相似。當時專門負責技術卡脖子的組織機構，被稱為巴黎統籌委員會（又稱“巴統”），就是對中國禁運EDA軟件。買不到先進的工具，IC設計很難發展。而國內對IC-CAD工具的需求，可以説是求賢若渴。於是在1986年7月，電子設計同樣迎來了春天。當時電子工業部確定在北京、上海、無錫建立3個集成電路設計中心。這是來自三十五年的國產工業軟件春天，有沒有似曾相識的感覺？

隨後，中國迎來了IC-CAD的播種季節，這是一個大會戰的時代。北京集成電路設計中心聚集了來自17個單位的120人，在一個工廠進行密集式攻關。

那個時候，電子工業部真是一個駕輕就熟的創新者，它熟練地將創新鏈條銜接起來。“八五”期間，國家將IC-CAD產業化的任務轉交給華大設計中心，並在1995年完成熊貓系統的最終版本。全國產自主可控的“熊貓系統”可謂一鳴驚人，當時有56套熊貓系統在國內26家集成電路設計單位應用，並且成功進入國際市場 。當時，三大EDA軟件巨頭之一的Mentor，也曾將自己軟件與熊貓系統做集成。

中國的EDA軟件，從來沒有如此近地站在國際軟件的身邊。但隨後的事情就猝不及防了。巴統解散（替代它繼續對中國禁運的變成一個叫“瓦協”的組織，新封鎖如舊），國外EDA軟件不再禁運。中國的護城河，被迅速沖垮，也無人關注。熊貓基本被束之高閣。這是不懂工業規律的代價。

歷史不會重來，但歷史會重複。

中國工業軟件當前的落後，從來不是因為落在了起跑線上。相反，在起點位置上，中國軟件也是受尊敬的同行。當年來華談判知識產權問題的美國商務部副部長，曾經專程到華大設計中心考察，對我國自主知識產權的“熊貓系統”表示讚賞。而就CAD而言，北航學派在幾何造型的早期實踐者，也得到了法國貝賽爾曲線發明者恭敬的學術交流。

北航曾經創立了金銀花的CAD軟件，這也是當時科研項目結晶最好的鑽石之一。它也勇敢地走出了學校，來到了廣東。但是學院派的軟件，無法得到工業界的響應。學者挑戰市場的努力，有如堂吉訶德對風車的挑戰。不能説沒有勇氣，只能説不合時宜。

逐漸地，學院派慢慢地退出了賽道。只有北航的海爾（現在的數碼大方）、華科大的蘇州同元、大連理工的力學分析軟件等寥寥幾顆苗株，還算是守住了自己的地盤。

中國學院派跟美國、法國等工業軟件強國同時拿到了面向未來的種子。只是後來國外的學院成果都迅速地經過產權變換，成功地將大旗交接到了為冒險而存在的企業家手中，從而扎穩了腳跟。這是工業軟件所需要經歷的驚險一跳，中國不曾發生。這證明在中國的產學研交接中，出現了嚴重的失誤。換言之，中國工業的土壤證明了這並不是一塊適合工業軟件播種的地方。作為一種最特殊的工業品，工業軟件的真實面貌一直鮮為人知。

第三源泉：工程諮詢，行業獨懂

工程公司是工業軟件中一支獨特的生力軍，它們貢獻了很多工業軟件。日本流程自動化的老大橫河電機，目前數字化轉型激烈。而最明顯的舉動，就是頻繁收購工業軟件。它2016年收購的KBC軟件，正是來自一家英國工程諮詢公司，面向全球油氣、煉油和化工領域。流程模擬軟件是技術諮詢過程中的必備分析工具，KBC公司不斷增強這方面的投入。先後也參與多次併購。這類軟件，最大的特點，就是充滿了對工藝知識的理解。滿滿的都是行業知識點。日本橫河電機看重的正是這一點。第二年，橫河的知識專家就正式上線，解決煉油裝置的遠程效能監控。

因前處理的網格技術領先，而在仿真領域頗有建樹的Altair公司，創始人最早也是面向福特汽車提供諮詢的顧問。

很多人不曾注意到，加拿大的工業軟件其實非常強悍。而作為全球第六大電力強國，電力軟件也是具有領先位置。比如接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態仿真軟件PSCAD、大規模電網仿真軟件DSA-Tools等。其中配電網仿真軟件CYME、是用於輸配電和工業電力系統的分析工具，在中國被廣泛使用。這是一款非常複雜的電力工業軟件，包括多達數十個模塊。而開發這款軟件的正是加拿大的一家電力工程解決方案提供商。

全球頂級的船級社，如法國必維船級社（BV）等，都是通過船審軟件及船舶數字資產管理軟件Digital AIM來提高核心競爭力。而做全球法律和合規諮詢的威科公司，旗下有專門做EHS（環境、健康和安全）諮詢和認證的業務，從2016年開始收購了一系列做安全屏障管理和防止主動性失誤的軟件，從而將石化的風險變成了高級防呆的自鎖性系統。

以IT服務外包和諮詢而知名的EDS公司（最早是通用汽車旗下公司），為了更好地服務汽車行業，1991年從麥道公司接手了高端CAD的三大公司之一UG。但在2003年因為急於還債，不得不把UG吐給了貝恩資本，並在2006轉手到西門子公司，成為後者當前最重要的工業軟件集團的基石。這應該是EDS最慘痛的一次出售。貝恩兩年換手，輕鬆賺得20多億美元。EDS公司一度還吃下了戰略界赫赫有名的科爾尼諮詢公司。它是做工程服務的公司，一向重視工業軟件的支撐價值。

這恰好是中國最不熟悉的領域。中國的工程公司向來不重視工具，也很少貢獻出來一款叫得響的軟件。在國際大牌的工程諮詢公司，沒有工業軟件是不可想象的。石油服務公司斯倫貝謝在2018年併購了加拿大VMG流程模擬公司，以便更好地為石化公司提供健壯的石油仿真平台。想一想，如果沒有統一方法論，沒有統一工具，一個工程公司不過就是一個體力活的超級包工頭而已。

這其實是中國工業大而不強的一個重要原因。只有依靠軟件、方法論、知識經驗的緊密結合，才能攫取任何行業價值鏈最高處的果實。而工業軟件的作用，最為突出。就以現在日益受到廣泛關注的EHS（環境、健康與安全）治理為例，國外的大公司都在加強了對工業軟件的投資。2016-2018年，這個市場平均發生了10起併購交易；到了2019年陡升到25起，即使在疫情氾濫的2020年仍然有17起併購投資發生。最引人矚目的是全球有名的私募CVC公司，去年對EcoVadis這樣的一個認證諮詢公司投資2億美元。全球工程和諮詢公司已經在數字化領域劍拔弩張，而國內認證諮詢公司則依然風平浪靜地過着好日子。中國在工程&諮詢公司的落後差距，很少有人關注，實際上，它比製造業本身的差距更大。

在中國，工程諮詢服務公司從來不曾向市場提供過工業軟件的種子。因為這裏壓根就沒有，顆粒無收、白卷一張。這也不是最重要的，最重要的是即使面向未來，也毫無警醒之心。

第四源泉：工程師企業家，野獸精神

這個行業不乏代碼企業家，他們一開始就是編碼出身。類似仿真軟件ANSYS最早來自西屋的工程師，全球第二大仿真公司澳汰爾Altair的創始人最早也是諮詢顧問。在工廠管理和建築軟件稱霸的本特利軟件，則來自杜邦公司的一個工程師。而電子設計自動化軟件EDA的領頭羊Synopsys、CADENCE，開創參數化CAD設計的美國PTC公司等都有着創始人的痕跡。

在中國，四條工業軟件發展的道路，只留下了一個窄窄的入口，那就是企業家。無論是已經上市的中望，在CAD看圖軟件下載量驚人的蘇州浩辰（APP的活躍量，居然排在Top500以內），還是做流程行業資產管理軟件挑戰AVEVA和鷹圖的北京達美盛，背後都有企業家野獸精神的支撐。中國工業軟件的天地幾乎全部都是由孤膽英雄所支撐。每一個工業軟件背後都有一個從長路漫漫走過來的苦主——企業家苦主。沒有他們的信念做支撐，現在國產工業軟件的市場，就是焦土一片。

從另一個角度看，中國工業軟件就是個人血淚史。換言之，基本是靠民營企業支撐着殘缺的天。而大學院所、大企業、工程公司，中間或許也有掙扎，但在商業化道路上幾乎全軍覆沒。

女媧煉五色石而補天。在當下，這些帶着幾條槍堅持游擊戰至今的苦主，正在迎來全新的五色石。然而，補天行動在即，喜未上眉梢之際，頗具意味的是，天際線也飛來一批荷槍實彈的新面孔。不知道他們來自何處，這些人只是聽見了資本的號角。

圖2  中外工業軟件的來源對比

小記：誰是主攻手

從工業軟件的發展源頭來看，本是四面通風之地。而在中國，則像是諸葛亮為東吳名將留下的石門陣，生、死、驚、傷。一門出入生，餘皆為凶門。只有企業家勉強守住了生門一塊陣地。其他三面領域尤其是建制派，幾乎是毫無建樹。這是一個令人深思的現象。這種已經熄滅的燈，或許也沒有必要重新打開。工業軟件是一種太特殊的工業品，它獨有的長週期、高風險、大投入、低收入的特點，絕非長官意志所能左右的，也絕非揹着短期利潤指標的建制派所能承擔的風險。

工業軟件的開發，就像是排球賽陣容的佈局。主攻手，毫無疑問應該是企業家。一傳手是大學院所，從基礎入手，做好基礎研究的傳接和人才的培養；二傳手是大型用户企業，提供最佳的喂球位置。三者之間，完整的配合。工業軟件是一場什麼樣戰局？是不知疲倦的軟件供應商、一流反哺的用户和耐心的大學院所的共同結晶。這也是對中國分工合作的工業化精神的一次大考。