工業軟件 大幅提高生產效率和產品品質

提起軟件，人們往往聯想到在手機、電腦上使用的各類生活、辦公、娛樂類軟件程序，對工業軟件則比較陌生。顧名思義，工業軟件指應用於工業領域的軟件系統。通俗地講，就是在研發、生產等各個環節幫助工業企業進行生產的軟件系統。它的應用過程融合了物理原理分析、數學模型建立、信息技術處理、工程實踐檢驗等環節，能夠大幅提高生產效率和產品品質，被譽為數字化時代工業的“大腦和神經”，是一個國家工業製造水平的重要指標。

應用範圍廣 知識密度高

從當前產業佈局來看，工業軟件主要聚焦在工具、系統和平台三大領域，為製造業企業提供通用型產品和一站式解決方案。比如在汽車研發中，廠商需要進行碰撞安全性試驗，工業軟件中的計算機輔助工程軟件就可以進行“虛擬碰撞”，不僅節約成本，而且縮短研發週期。在未來的智能製造過程中，工業軟件中的生產控制軟件，會像大腦一樣幫助企業實現智能化管理。

工業軟件是工業技術和信息技術等體系融合發展的產物，是基礎科學與工程知識的集大成者。同燃氣輪機、光刻機、高端芯片等實物產品一樣，工業軟件也是人類智慧的結晶。20世紀中後期以來，信息技術蓬勃發展，促進了工業軟件向工業領域的滲透發展。在這一過程中，逐漸形成了計算機輔助設計、計算機輔助工程、計算機輔助製造、計算機輔助工藝規劃、企業資源計劃、數據庫管理系統、製造執行系統等不同分支領域。

通用性與專業性並重，是工業軟件的重要技術特徵。通用性是指解決工業企業運行中的共性問題，如幾何造型、熱流分析等。專業性是指解決特定細分領域的具體問題。工業體系龐大而複雜，工業軟件有許多用武之地。這些領域包括機牀裝備、化工裝備、航空航天裝備、機器人、軌道交通與運載裝備、網聯汽車、醫用裝備、農機裝備、家居產品等。不難發現，人們日常衣食住行中常用的大大小小的工業產品，大部分都離不開工業軟件支持，其通用性之廣可見一斑。在細分領域，工業軟件主要起到設計、計算、分析、控制等作用。以製造業工作母機——數控機牀為例，工業軟件的功能包括機牀運動學與動力學建模、複雜流形曲面零件的加工規劃等。

從設計層面看，工業軟件是一個彙集各學科知識的龐大體系，知識和信息集成度高。從頂層到底層，工業軟件可分為系統架構、邏輯規則、基礎數據三個方面。這三方面囊括數學、物理學、工程科學和計算機科學等。其中，數學又包括微分幾何、計算幾何、數值方法等；物理學包括力學、電磁學、熱力學等；工程科學包括材料熱處理工藝、信號測試、模型控制等；計算機科學包括計算機圖形學、軟件工程、高性能計算等。所涉學科如此之多、所含知識密度如此之高，設計工業軟件的難度可想而知。不僅如此，工業軟件設計完成之後，還自有其“生命歷程”。與手機軟件相似，工業軟件好不好用，使用者的反饋非常重要。正是在對接用户需求的過程中，工業軟件不斷迭代、不斷進化發展。這其中藴含着多學科、多領域的創新發展。

抓住新機遇 謀求新發展

邁入新發展階段，工業軟件的重要性愈發凸顯。可以説，沒有強大的製造業，就沒有強大的綜合國力；沒有強大的工業軟件，就沒有強大的製造業。

作為智能製造的重要基礎和關鍵支撐，工業軟件對推動我國製造業轉型升級，邁向製造強國、取得高質量發展，具有重要意義。工業軟件的創新發展使製造業不再僅僅是硬件製造，軟件、自動化、現代管理、服務模式等智能化技術將越來越多地融入進來，比如，以自感應、自適應、自學習、自決策為特點的新一代人工智能技術。在新一代人工智能技術引領下，有望建立與工業體系相匹配的工業軟件產業，確保製造業行穩致遠。

辨明發展階段、找準發展方向、認清發展差距，是我國工業軟件發展的可行道路。作為世界第二大經濟體，我國是全世界唯一擁有聯合國產業分類中全部工業門類的國家，擁有獨立完整的現代工業體系。這為我國工業軟件的自主發展提供了強勁的需求、廣闊的市場和應用的空間。當前，一些領域正不斷取得新進展，鼓舞工業軟件科技攻關的信心。這些領域包括航空、航天、船舶、電子、核電、軌道交通，等等。例如，面對時代發展需求，我國航天工業自主研發、攻堅克難，國產航天工業軟件已經達到高技術水平，助力取得載人航天、月球採樣返回、空間站長期在軌運行等重大科技突破。比如，我國首個目標飛行器天宮一號和神舟八號無人飛船的交會對接過程，就運用了我國自主研發的軟件系統。

放眼全球，以信息網絡、智能製造為代表的新一輪技術創新浪潮正在興起，尋找新領域突破口已然可能。傳統的行業邊界正在被不斷打破，新的領域和業態正在不斷產生。人工智能、數字樣機、數字孿生、增強現實等新領域，都在為我國廣大企業，特別是專精特新中小企業，提供巨大市場空間和發展機遇。我國工業軟件當抓住時代機遇，可以先易後難、先點後線再面，逐步取得突破。

與此同時，我們也要清醒認識到，國際龍頭企業已基本建立起閉合產業生態，建立起相應的技術標準體系。憑藉先發優勢不斷試錯，國際主流工業軟件產品積累了豐富的技術經驗。例如，幾何建模內核和幾何約束求解引擎，是計算機輔助設計參數化設計的關鍵核心技術，目前相關技術被壟斷。可以説，從技術路徑來説，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的，堅持獨立自主的發展方針是必然選擇。我們要研發自主、安全、可控的工業軟件，推動其迭代創新，並不斷與現有的工業體系深度融合，從而實現效益倍增。

從行業發展來説，行業組織可以建立行業統一軟件架構、底層核心技術和數據標準。行業組織應推動行業一體化軟件架構平台、多域資源適度整合開發，提升並健全自主軟件的配套服務能力，強化供需對接，助力自主工業軟件市場推廣，從而提升自主工業軟件商業化應用水平和競爭力。

工業軟件未來發展將更精準、更高效、更智能。對普通人來説，工業軟件雖然“看不見、摸不着”，但正是受益於它的迭代發展，凝結其智慧的各類產品正不斷從各個領域走進我們的生活，不斷提高我們的幸福感和獲得感。對國家來説，工業軟件的發展，宛如一對強大的“隱形翅膀”，必將持續助力我國工業體系向着更高水準邁進。

（作者為中國工程院院士、浙江大學教授）