导读：近日，仿真秀专栏作者毕邵洋以“卡脖子的国产工业软件，现状如何？路又在何方”为题，讨论了自主工业软件的发展途径，其观点颇为中肯，现将其文字内容稍加整理，以飨读者。

一、工业软件“卡脖子”形势依然紧迫

2018年，央媒《科技日报》发表系列文章，列出了制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术。最近一位视频up主 科工洞洞拐 总结这张卡脖子清单，调研发现其中24项技术已经突破。而在列表中，“核心工业软件”还属于勉强能国产的橙色状态，“航空设计软件”更是完全离不开进口的红色状态。

根据2020年发布的《中国工业软件产业白皮书》，CAD、CAE、EDA等研发设计类工业软件，国产化率仅为约5%。从普通学生、工程师的亲身体验来说，大多数公司和课题组的机械设计工作仍然离不开SolidWorks、CATIA、Creo等国外三维设计软件；仿真课题离不开ANSYS、达索系统、Altair、Comsol等外国公司的仿真软件。

二、工业软件领域政策持续向好

关于工业软件的话题，近几年已有许多讨论。和许多其他“卡脖子”技术领域类似，在工业软件行业，发达国家的倾销才是真正的制裁；而如今发达国家的制裁，其实是对中国这一行业最大的扶持。
中国工业软件行业几乎与世界同时起步。冯康先生1965年在解决三峡大坝的建设问题时，独立于西方提出了有限元法的思想；大连理工大学、中航工业飞机强度研究所等单位，更是早在上世纪70年代就推出了JIFEX、HAJIF等结构分析软件。中国过去在工业软件方面一直没能发展起来，并非由于美国对我们的技术封锁。恰恰相反，在改革开放后的很长一段时间里，以美国为首的发达国家并未在工业软件方面对中国作过多的限制。无论是广大学生“免费”学习使用，还是各类制造业企业购买国外工业软件的授权，发达国家基本都不设门槛。
对于工业软件来说，它的用户群体远不如Office广泛，使用难度也要高得多，用户掌握一款软件后就更不容易迁移到其他软件上去。国外先进的工业软件在其本土与先进工业企业合作完成研发后，销售到海外市场的边际成本几乎为零，再加上一段时期内我国“造不如买”的观念、优先突破下游产值更高的产品的战略等等因素叠加，在本世纪最初十几年，自主工业软件公司一直是在阴影中艰难生存。曾有统计显示，ANSYS公司2016年的研发投入强度约为20亿人民币，相当于本世纪初三个五年计划对CAD/CAE等核心工业软件总投入的十倍。位于产业链上游的研发设计类工业软件，并没有分享到中国的制造业由弱到强，成为制造大国的红利。
2023年11月12日，一代计算力学泰斗、大连理工大学钟万勰院士逝世。笔者清晰记得，2016年，在纪念钱令希先生诞辰100周年的活动中，钟院士作了《钱令希先生的治学之道》讲座。在讲座上，钟院士讲起在上世纪末，某国外高端工业软件模块对中国禁运，影响国家重大工程项目的实施。大连理工大学组织许多教授放下手上的研究工作，专注攻克该功能。当中国在这方面的技术有所突破、登上报纸的第二天，发达国家就解除了这一软件模块对中国的禁运。后来相关单位在对比后，选择了国外的软件。这个故事就是那个年代中国工业软件研发者的鲜明写照。

幸运的是，在美国对中国实行技术制裁的背景下，今天有越来越多的工程师们继承了前辈的衣钵。美国的制裁引起了国内对工业软件领域的广泛关注，在资本的支持、政府和相关下游用户的关照下，大量自主工业软件公司得以快速成长。在国家“十四五”规划中，明确强调了要针对关键基础软件补短板，“研发推广计算机辅助设计、仿真、计算等工具软件，大力发展关键工业控制软件，加快高附加值的运营维护和经营管理软件产业化部署。”

三、工业软件是国家科技实力的体现

其实，工业软件的“卡脖子”问题，和其他高端装备的卡脖子不太一样。像光刻机这样的芯片加工设备，美国禁运我们就是买不到。美国不允许台积电为华为代工，我们就是无法生产。但对于CAD\CAE这些研发设计类工业软件来说，除非美国与中国完全脱钩，不给任何人发放ANSYS等软件的安装包，否则在很多通用仿真软件上是做不到真正限制中国的。即使是被“禁用”MATLAB的哈工大，同学们也只是需要在发表论文的时候改用其他开源软件，或带上其他单位的作者即可。更何况，如OpenRadioss、OpenFOAM、Code_Aster等优秀的工业级开源CAE\CFD软件也有很多。在大多数通用的研发设计类工业软件功能上，美国的制裁并不会让我们完全无法获取到相关软件和功能。我们要发展自主工业软件，不仅仅是为了解决卡脖子问题。真正的核心问题是：工业软件是一个国家科技“软实力”的积累和体现。

无论是CAD、CAE软件，还是流程管理类工业软件，都是与下游工业企业相伴而生，共同成长的。用户单位对工业软件的深度应用，积累的经验内化为企业的研发能力，完成的算例变成软件的验证案例，与上下游供应商共同使用的文件格式形成一款软件的生态。当企业面临当前工业软件无法解决的新问题，无论是自己基于某款工业软件做二次开发，还是和软件公司合作，最后的成果都变成了国外工业软件的积累。

如果把工业软件比作一棵大树，那么基于国外工业软件完成的仿真分析、积累的企业研发能力，就像是在大树上结的果子。虽然果实长在自家的院子里，但这棵大树本身却扎根在别人家的土地上。我们的制造业企业付费购买工业软件，向国外工业软件公司提的研发需求，都是在为别人的大树浇水。中国的花园里看似枝繁叶茂，硕果累累，但实际上我们自家的“树苗”——自主工业软件公司却没有得到阳光雨露的滋润，只能躲在角落，看着别人家的大树茁壮成长，逐渐绿荫遮天。在海外软件倾销的阴影下，我们培养出来的工业软件研发人才无法获得高薪，无处可去，只能转行或流向海外。长期来看，这样才真正会让中国持续损失创新能力。
工业软件要追求自主化的真正目的不是为了解决“卡脖子”问题，而是要种出我们自己的“树”。让工业界下游创新应用的“水”能够浇灌到我们自己的土壤里，让高校和研究机构提出的新理论、新模型能够落地在我们中国自主的软件平台上，让我们的原始创新、理论创新成果有所依托、有所积累。我们国家有那么多的基础学科，每年大量科研经费投入产出的论文和创新成果，不应该一直躺在SCI索引数据库中。只有让这些新理论、新方法变成一线工程师实际可用的工业软件产品并得到应用，才能打通学术界到工业界的闭环，也才能真正实现从中国制造到中国创造的转型升级。

四、 持续创新是工业软件的生命力

一些CAE从业者会认为，过去的几年乃至十几年里，CAE技术的发展是非常缓慢、乃至几乎停滞的。这给了中国自主软件追赶国际先进水平的时间和机遇。的确，许多经典的CAE数值算法，如有限单元法、有限体积法、边界元法等等，大多提出于上世纪，目前的理论已经趋于完善。但在笔者看来，国际工业软件巨头公司每年高额的研发投入绝不是无的放矢。如ANSYS、达索系统、Altair等这些工业软件大厂，最近几年从最易感知的软件GUI易用性到底层算法，从改良式的CAE新理论新模型到颠覆式创新的革命性算法、AI应用，都有着巨大的进步。
以2023年的更新为例，SIMULIA Abaqus提供了新的用于模拟心肌组织的Holzapfel-Ogden各向异性超弹性模型、纤维增强复合材料新的均质化建模技术、增强的隐式迭代耦合算法等等；ANSYS改进了包括接触、单元、求解器、多场耦合等许多方面的功能，还补充了两个新的技术展示案例；LS-DYNA基于人工智能技术发展了一套深度材料网络（DMN）算法用于多尺度分析RVE建模、也在联合ANSA等前处理软件和BMW等终端用户，将等几何分析（IGA）方法推向实用；Altair公司近年来一直在大幅改进革命性的无网格分析软件simsolid，刚刚结束的2023新产品发布会上，也展示了基于几何深度学习技术的Physics AI仿真预测工具…… 上述这些只是几家公司软件更新内容的冰山一角。

从软件更新内容的角度看，如果将自主工业软件与海外优秀的工业软件巨头相比较，就如同一场龟兔赛跑。在赛跑中，兔子拥有多年的先发优势，跑得比乌龟更快，而且居然没有打盹。在这样的竞争中，乌龟要如何才能获胜？

五、 工业软件要面向市场求发展

自主工业软件，不是造原子弹，不是一锤子买卖做出来就行。它需要不断迭代，需要得到市场和用户的反馈。所以做自主工业软件，不是埋头科研攻关、不是报奖项，不能只给评审专家和投资人看PPT。想要真正做出活的、有持续发展迭代潜力和竞争力的自主工业软件，就一定要面向用户、面向市场。
还是以笔者熟悉的CAE软件为例。做出一款聚焦某一特定算法的CAE软件的第一版本可能需要的时间并不太长，但这只是万里长征的第一步。接下来，有没有用户真正愿意付费使用你的软件，你能不能以软件目前现有的功能去支撑用户单位的产品研发工作，这才是最重要的。有人愿意为你的产品付费，有人使用你的软件，对软件提出批评、意见和期望，才能够转起商业的飞轮，产品才有持续迭代的动力。
可能目前我们的自主工业软件还远不能完全替代进口软件的功能，但可以从简单的需求入手，从一个小切口开始，与用户一起努力。在用户的鞭策下不断解决遇到的bug，让已有的功能更可靠、更完善、更易用，也一点点补充更多的算法、更多的功能。之所以说工业软件是“时间的孩子”，就在于这些迭代完善的路，要一步一步踏踏实实地走。

我们实事求是，不打鸡血，不好高骛远。不要幻想和宣传一鸣惊人、弯道超车的故事，不必夸下自主软件已实现了进口软件80%功能这种海口；也无需妄自菲薄，说我们在这方面和发达国家有30年差距。先把基础的功能做好，把能替代的功能落地让用户使用起来，逐渐向上攀登，相信这条路一定可以越走越顺，越走越好。路虽远，行则将至；事虽难，做则可成。

（作者：毕邵洋）