从《中国工业软件产业白皮书》中可以看出，国内研发设计类的工业软件，大约95%左右，都是依赖进口的，工业软件是我国科技界公认的“卡脖子”技术，尤其是仿真设计类软件。

近日，在湖南省第八届“互联网+”大学生创新创业大赛上，一个名为“麦粒软件”的项目凭借突出表现引起评审专家和业界关注。该项目由长沙理工大学博士生黄旺带领团队研发，10年来这个团队专注于工业软件的“短板”问题，申请软件著作权33项，开发了5个软件产品，实现了科技创新和技术突破。

根据路面结构设计要求，导入路面结构材料特性，“麦粒软件”就能根据国家标准快速计算分析满足要求的路面结构厚度、工程经济性选型等，为客户提供优化设计方案。

那么，国内外CAE软件行业发展情况如何？黄旺博士如何带领团队研制出突破性的“麦粒软件”？

国内外CAE软件行业发展情况

工业软件CAE全称“计算机辅助工程”，主要用于高端工业的设计，可以替代模拟成本昂贵的现场试验，在设计中就能知晓设计是否合理，可以优化设计，节约研发成本，同时也与大家的生活息息相关。在工业4.0时代的中国，一部手机的芯片设计、一个手机外壳的强度分析、一只舒服鞋子的人体工学设计模拟都能够用到它。

目前，工业软件是我国科技界公认的“卡脖子”技术，尤其是仿真设计类软件，国内市场95%以上被欧美产品垄断。

CAE软件属于研发设计类工业软件，在产品设计过程中，能够起到优化设计方案、提升产品性能、大幅减少试验次数、提升研发效率等效果，是产品研发实现正向设计、原始创新的重要工具软件。

美国是全球最早开始CAE软件开发的国家，美国航空航天局NASA于1966年提出发展世界第一套泛用型的有限元分析软件Nastran，并在1969年推出第一个版本。

20世纪70年代到80年代，随着数值计算理论的不断成熟，CAE技术也逐渐进入了蓬勃发展的时期，在市场中先后涌现了诸多专注于CAE软件研发的企业。同时，个人计算机的出现进一步推动了CAD和CAE技术的普及与发展。

20世纪90年代，由于制造企业越来越多地受到生产成本和产品“上市时间”压力的推动，开始利用更多的自动化技术进行研发，包括更多的仿真分析软件，仿真分析也从结构、流体领域发展到电磁、声学、光学等多个领域，CAE市场得以强劲增长。同时，CAD技术经过三十年的发展，经历了从线框技术到曲面技术，再到参数化技术、变量化技术，为CAE技术的推广应用打下了坚实的基础。

21世纪以来，一方面CAE技术随着计算机技术，尤其是高性能计算的发展而快速发展，各类仿真算法涌现，软件的仿真精度、效率等大幅提升，商业化应用领域高速拓展。同时，CAE领域行业集中度不断提升，大软件公司为提升分析技术、拓宽应用领域和市场范围，不断加强对中小CAE软件企业的并购，安西斯、达索、西门子、MSC等CAE龙头企业通过市场并购和整合不断提升市场影响力。

我国的CAE软件的研发最早可追溯至上世纪60年代，在解决刘家峡大坝应力分析计算中，我国老一辈科学家研制出我国第一个平面问题通用有限元程序。20世纪70年代，大连理工大学研制出了JIGFEX有限元分析软件，航空工业部研制了HAJIF系列程序。国内较早的将有限元方法及有限元软件应用于航空航天、土木、建筑和水利等工程领域。

20世纪80年代，通过引进、借鉴和吸收国外软件，国内CAE软件短暂呈现出百花齐放的繁荣格局，涌现出大连理工大学的JIFEX、北京大学SAP84等诸多优秀软件。

20世纪90年代以后，国内工业虽然持续快速发展，但是原始创新不足，对工业软件的市场需求不多，且国内计算机技术发展相对落后于欧美，导致国内CAE软件在市场与技术两方面落后于境外企业。

21世纪以来，随着境外CAE软件技术的进一步提升以及龙头企业逐步形成垄断优势，国内各类进口CAE软件的代理商、培训商、二次开发企业兴起，进一步压缩了本土CAE软件的发展空间，造成了“研发不及代理”的发展困境。

对工业软件产生兴趣

黄旺2012年考入长沙理工大学后，本科期间的学习就接触到了很多工业软件，对工业软件的底层算法产生了浓厚的兴趣。硕士期间将研究方向定为计算力学与道路工程应用，在研究生导师的指导下开始工业软件底层计算理论的研究工作。

黄旺介绍，CAE软件的使用成本十分昂贵，甚至国内一些单位被禁用，“所以当时我就想，如果我的研究成果可以做成一款自己的软件，让别人去使用，那该多好！”

2016年，在学校组织的一个科创竞赛上，黄旺第一次展示了自己编写的仿真计算程序。他的项目引起了竞赛组织方——学校创业学院老师们的关注，在老师们的支持下，黄旺坚定了创业并将研究成果产品化的想法。

走好“最先一公里”

硕士研究生期间，黄旺找到两位合伙人组建创业团队，在学校创业园申请了一个小办公室，开始了紧张忙碌的学习和创业生活。2017年，公司第一款产品进入测试验证阶段。就这样，黄旺迈出了第一步。

创业初期经费匮乏、团队不稳定、产品研发经验不足，难题一个接一个，黄旺也到了面临毕业选择的窗口期。

如何走好“最先一公里”？

黄旺的选择是带着科技成果继续一步一个脚印地前进。硕士毕业时，黄旺的研究课题成绩优异，他被评为全省“创新创业优秀毕业生”。2019年，他继续攻读博士研究生。

在“最先一公里”，黄旺聚集了“四海之气”。

随着创业团队的产品研发逐步进入正轨，黄旺面临着接踵而至的各类理论和技术性的难题。仿真设计类软件的核心技术是底层求解器，黄旺需要带领研发团队首先攻克这一难题。在自主攻克算法理论问题和查阅资料的同时，黄旺在研究生导师及郑健龙院士的引荐下，与欧洲的几位著名学者建立了密切的学术联系，指导创业团队，软件开发能力大幅提升。

十年磨一“件”

从本科到博士的10年，黄旺将青春和智慧的汗水挥洒在科研大地。他的学习和研发日程紧凑而单调，每天早晨6点半起床去工作室，晚上11点回宿舍，每天保证14小时。

在公司研发团队中，黄旺既是产品研发的负责人，也是主要执行人，软件产品的架构设计、底层计算理论构建、核心代码编写等关键任务都是由他完成。

黄旺说：“创业是一件很难的事，尤其是面向高新技术领域，前期的研发投入很大，产品的研发周期长。我们只有花最少的钱，做最多的事，才有可能取得一些成绩。”

随着创业团队的产品研发逐步进入正轨，黄旺面临着接踵而至的各类理论和技术性的难题。仿真设计类软件的核心技术是底层求解器，黄旺需要带领研发团队首先攻克这一难题。在自主攻克算法理论问题和查阅资料的同时，他在导师及郑健龙院士的引荐下，与欧洲的几位著名学者建立了密切的学术联系。黄旺还邀请了英国伦敦大学著名学者、国际计算力学科学家P.H. Wen教授作为科学顾问来指导创业团队，也逐步成为各大专家们的学术成果合作者。

近3年来，黄旺发表科学论文5篇，个人申请软件著作权10项，带领研发团队申请企业软件著作权33项。

目前，他的公司已发布麦栗（Maili）、麦荳（Mdot）、麦道（Mroad）、麦路（Mpave）和麦坡（Mslope）等5个软件产品。

同时，黄旺带领团队成功攻克了三大关键技术。一是先进的内核求解算法，把计算力学领域的“无网格法”先进计算理论应用于工业软件开发，成为国际上无网格技术商业应用的开创者。二是实现了工业软件的云端化，运用互联网思维研发新一代工业软件产品，成为国内工业软件云化发展的领先公司。三是工业软件的跨平台应用，借助软件云化集成优势，使得软件使用平台脱离高性能电脑的限制，用户可以在普通计算机、平板电脑甚至是手机上应用。

目前，麦粒软件已经被评定为“高新技术企业”，全国有120多家高校使用麦粒软件的产品进行科研与教学工作，注册企业与个人用户突破12000个。用户分布在全国各地，并拓展到亚洲、欧洲、澳洲和北美地区，公司年营收接近300万元。

黄旺说：“我国要补齐工业软件这块短板，还有较长的路要走。瞄准‘卡脖子’技术，我们希望能出自己的一份力，做科技强国的奋斗者!”