工业软件：制造之魂
中国制造的秘密，到底是什么？用诺贝尔经济奖得主，保罗·克鲁格曼的话说：亚洲人靠汗水、劳动时间赚钱。这个秘密，一度被国际市场称作“东亚模式”。过去几十年，在许多人看来，中国制造的灵魂在千千万万的工厂、车间、作坊生产，在勤劳而又高效的人力。
通过一代人的辛苦拼搏，中国将欧美几个世纪的工业化现代化进程，压缩到短短几十年。
2004年，中国制造业规模超过德国，2006年超过日本；2010年，中国已是全球第一工业大国，全球第二大经济体；2018年，中国制造业增加值超4万亿美元，超过美日德三国的总和。2019年，中国的人均GDP突破了1万美元。在这过程中，中国的工业已大大加快自动化、信息化、互联网化的进程，“8亿件衬衫换1架飞机”的故事，已经成为过去时。新能源汽车、手机电脑、智能家电等等中国制造，开始在全球市场风生水起。然而，制造业总量规模的提升背后，仍有许多产业的难题需要解决，核心工业软件就是其中之一。在智能时代，制造业从系统设计、研发设计、产品仿真、生产制造到供应链管理和企业运营，都离不开工业软件的支撑。如果说机器替代了人类的双手，那工业软件就是制造业的“大脑和神经”。工业软件，也直接反映一个国家工业发展水平和创新能力，因为它是制造业技术、知识、经验等积累的具象化。什么意思呢？比如，为什么造飞机如此难？为什么波音公司长期没有对手？制造一架飞机，零件达几百万个，超过7成都是高端工业产品，涵盖上千个工业部门，全球数万家供应商。相比之下，一部手机只有几百个零件，一辆汽车约几万个零件，就已经足够艰难。飞机制造要对百万级的零件，进行研发设计、计划统筹、采购、管理、生产、组装……堪称全球最复杂的供应链管理和系统集成。造飞机最根本的挑战不在技术，而在于管理。早在上世纪60年代，工业软件就在军工和航空航天部门诞生，由洛马公司、NASA、波音等部门研发；随后，汽车制造商、大工业部门接力发展，如通用、西门子。现如今，全球工业软件的供给约54%来自美国、40%来自欧洲、只有6%来自中国。
法国的达索系统，美国的甲骨文、欧特克、PTC，德国的西门子、SAP等巨头，在工业界树大根深。
他们可能不如苹果、谷歌、三星广为人知，但在各自领域拥有绝对的话语权。比如说，EDA（电子设计自动化Electronic Design Automation）工业软件被称为“芯片之母”。不仅是芯片设计，许多基础核心硬件的开发，都需要用到EDA。而EDA市场超过85%，被Synopsys，Cadence和Mentor（被西门子收购）3家公司掌握。
再比如，AutoCAD、CATIA、SolidWorks等CAD（计算机辅助设计）软件鼎鼎大名，从零件、汽车、建筑到飞机领域，搞研发、设计和工程的人都要使用。
再比如，被誉为“工科神器”的Matlab，作为数学工业软件，高校研究建模都要用到，并且广泛用于仿真、工业、金融、能源等领域。
在工业软件领域遥遥领先的背后，是欧美国家三次工业革命以来长期积累的产业底蕴。
现如今，中国能造C919大飞机，集齐了航空母舰、LNG液化天然气运输船、大型邮轮三大“造船明珠”，战斗机和核潜艇也是不在话下。
这份制造能力和系统集成能力，在全球是独一份的。
随着这类国产大平台的不断攻克，背后整条零部件、工业软件、新材料等产业链，也都将加速突破。
跨越40年的追逐
中国并非毫无工业软件的底蕴。就拿EDA软件来说，我们与世界领先的差距，曾一度只有5年。1978年，在桂林阳朔举办了“数字系统设计自动化”会议，这是国产EDA的开始。1986年，大名鼎鼎的《高技术研究发展计划》出炉，即“863计划”。863计划对航天、自动化、信息、生物、能源等15大战略项目进行投资扶持，工业软件是重点项目之一：国家协同资源，全国一盘棋，从政府投资、基础研究、企业部门、学科建设等方面，打造“国家队”，形成举国之力的创新机制。EDA“三巨头”，其实也在同期成立：Mentor在1981年，Synopsys1986年，Cadence1988年。1986年，国产EDA计划启动。电子工业部从各部门、科研机构、高校的17个单位调动上百位专家，聚到北京一个工厂里集中攻关。最后的成果，是完全国产的“熊猫系统”。
这个系统，在全国的集成电路设计单位都推广使用，甚至打入了国际市场。来华访问的美国官员，专程参观了熊猫系统的设计，并大加赞赏，三巨头中的Mentor也将熊猫系统合作集成。
整个1986到新世纪初期，国内工业软件快速发展，尤其像CAD、CAE领域，出现了中科凯思PICAD、高华CAD、开目CAD，如清华、北航、浙大等高校，也开发了金银花系统、浙大大天CAD等。然而，之后发生了两件事：一是巴黎统筹委员会解散（之后又出现瓦森纳协定）；二是中国加入WTO世贸组织。外资技术解禁开闸，允许进入中国。而中国也急于与世界接轨，融入全球化大分工的体系。成熟先进的外资产品，如潮水般涌入生机勃勃的中国市场。遗憾的是，因为缺乏产业发展的经验，和对国产品牌的保护意识，在外资产品进入后，不成熟的国产工业软件迅速败下阵来。国际巨头们已经有一套成熟的商战体系：在供应链上，他们和制造业大公司紧密合作，覆盖上下游设计、生产、管理的所有环节，通过产品、技术甚至持股等方式相互绑定；在价格上，国产软件有的功能，他们就免费开放、低价倾销；同时，先放任各类盗版、破解版扩散，挤压国产软件的生存空间。在人才培养上，他们资助高校和科研机构，在教育和人才培养阶段，就定向培养适合自己的产业人才，造成人才流失；彼时，“造不如买，买不如用盗版”的思想蔓延各界，工业软件也只是其中一隅罢了。相当一段时间，对国产工业软件的投入陷入低谷。早期厂商也仅浩辰、中望、数码大方等存活下来。如华大九天董事长刘伟平就说，华大九天成立10年一共投了5亿，而Synopsys每个月都要投5亿。近几年，随着工业软件成为大国博弈的焦点之一，赛道又重新火热起来。工业软件分为研发设计、生产过程控制、企业运营管理三个大类。目前国内更多投入在企业运营管理，如ERP、CRM系统，并且卷成了红海；而真正难啃的硬骨头，其实是研发设计类的，也就是CAD、CAE、PLM、EDA这类软件，仅占国内投入的3%。总结历史的经验教训，我们发现：工业软件要发展，既需要基础研究的长时间攻关，也需要广大工业用户的交互反哺。国内有研究的企业和高校，输在没有市场和用户；后来的IT和互联网公司，又缺乏工业经验；部分公司自研的工业软件，很难商业化盈利，自然无法支撑长期投入。工业软件已不是靠一家企业单打独斗，就能创新突破的。作为先进制造的“魂”，在政策、产业、企业、科研上需要全国一盘棋的创新机制。需要政策上的顶层设计，以及政府资金的持续输血；需要几个有技术实力、有长期资金实力、又肯吃苦敢失败的大企业去领头；需要产业链的合作，让更多企业愿意开放场景，尝试使用国产软件。例如，华为云用6年时间，打造了工业数字模型驱动引擎iDME（Industrial Digital Model Engine），在上面有24种工业数据模型，80多类工业数据管理功能。这个工业引擎在华为云上开放，华为生态的伙伴、行业的客户研发团队都可随取随用。像湃睿科技公司，就基于iDME打造了自主创新的PDM系统，并在国星光电公司成功商用。整个项目，从定制、开发到系统迁移、上线只用了4个月，比传统模式短了50%。这就是国内目前找到的一种解法，即SaaS化的工业软件+云上工业aPaaS平台，组建一个更大的生态。这个模式下，如华为等大企业，能将自身研发实践经验溢出，而中小企业能低成本获取工业软件，也扩大了国产工业软件市场；并提供自身丰富的、高水平的应用研发实践机会，让更多伙伴企业可以打磨工具。同时，过去研发的一个个点状的工具，也能在华为云上集成完整的工具链，让大家共建技术开发、共享创新成果。“如果你去看国外厂商，大锁、西门子，他们每年研发投入是数亿元，我们根本无法PK。但如果大家基于同一个体系架构，有人提供共性技术，有人专注于自己的know-how，分工协作，绑在一起，就有更大的开拓机会。”业内人士称。
给世界一个更优选择
11月5日，2023工业软件生态大会在深圳揭开帷幕。来自政府、企业、高校和行业专家坐满会场，研讨接下来新一代的工业软件，中国该如何布局，如何追赶，如何抱团发展。
在这场大会上，华为云联合数十家工具软件厂商，发布了硬件开发生产线CraftArts。
华为携手让数十家工业软件企业，把行业内的创新工具、智慧结晶，都汇聚成一条工具链上。
就像几十家公司，融入一家工厂，效率自然是1+1远大于2的。CraftArts能提供得，是硬件设计、开发、仿真、试制等作业的一站式IT工具链服务。并且，因为基于统一数据底座，产品数据是打通的，那么在这条链上的企业能更高效地协同。比如，CraftArts上就有电路板EDA工具链。上面集成了华为的原理图设计工具、版图设计工具，来自芯和、巨霖、望友等伙伴企业的仿真工具、电子装联工具。华为工业软件及工业云CTO丘水平介绍，目前每天有超过18000名华为工程师在这个电路板EDA工具链上开发作业，成果将落地电子、汽车、装备、新能源等行业，既获得用户反馈，又打通商业化的通路。
华为联合伙伴发布硬件开发生产线CraftArts
过去几年，我们看到了华为越来越多的创新。从硬件、算力、欧拉操作系统、高斯数据库、MindSpore深度学习框架、盘古大模型等，华为都在持续突破。用他们的话说，就是给世界一个更优选择。华为的身上，既有高端制造的工业基因，又有IT、数字化、人工智能的科技属性。他们的业务，从基础材料、关键硬件、电路板到产品整机，都离不开工业软件。比如，高速高频高密度大带宽的PCB板研发，需要大规模PCB多层设计能力；卫星通话、微泵液冷技术，需要天地信号仿真、电子散热仿真等软件能力；极致的质量和交付要求，需要对上百家工厂柔性生产、高效生产进行调度管理。如今，华为云将内部的2800多个IT系统、8000多种工具深度梳理后，打通成统一的数据体系。并将这套实践摸索出来的经验，总结出来，跟伙伴企业一起改变整个产业生态。正如丘水平所说：“华为正联合广大生态伙伴企业，重新定义工业软件的架构、标准、技术、方法，以云为核心，通过云原生、大数据、AI等技术的赋能创新，持续构建根技术，基于华为的应用场景打磨，共建新一代工业软件体系。”在华为看来，数据是打通工业软件的第一步。他们以元模型驱动，工业数字模型驱动引擎iDME为底座，打通企业研、产、供、销、服各环节的数据。基于iDME，华为将企业生产核心的产品数据管理系统（PDM），升级为跨业务的“xDM”智能数据服务，并进一步打造工业数据管理与协同解决方案（IPD Center），将系统工程、EDA设计、结构设计、仿真设计、生产制造、供应链等所有产品相关数据归集统一管理；在此基础上，就能提供像CraftArts这样，全流程的开发工具链，以及智慧云工厂、数字主线等行业解决方案。如果说，过去我们靠美国砖、英国砖发展，那是在别人的根技术上做文章。现在华为想要“集智烧砖”，让国产的工具厂商、生态伙伴，在华为的平台上构建一块块小砖头，添砖加瓦起高楼。这就是典型的大企业牵头，众多企业配套成“串”的产业协同发展。华为云搭建好平台，打造工业aPaaS黑土地，就将生态内的软件企业、工厂、开发者全部聚集到一起，也将创新的资源聚集成更大的确定性。
结语
有人说，中国工业软件在未来3年内“可用”，10年内“好用”，甚至是世界领先。也有人看到高墙密网，为突破的难度感到绝望。更担心火热造成泡沫，造成虚假繁荣，让战略失焦，错失了机会的窗口。工业软件源于制造，用于智造，它的发展在根子上，依赖中国工业体系的进步。注定是要跟随产业转型的大潮，经历长期积累、产业输血、市场商战的沉浮和摩擦。我们既需要顶层设计的智慧，也要有领头企业的攻坚，基础科研的突破，更需要有产业生态千千万万企业的携手努力。唯有持续坚持做难题、解难事，把核心技术创新生态给建设起来，工业软件才有望扭转乾坤。
