新一代云原生工業(yè)軟件悄然而至，成就未來工業(yè)之魂

　　工業(yè)軟件：制造之魂
　　中國制造的秘密，到底是什么？用諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)得主，保羅·克魯格曼的話說：亞洲人靠汗水、勞動(dòng)時(shí)間賺錢。這個(gè)秘密，一度被國際市場稱作“東亞模式”。過去幾十年，在許多人看來，中國制造的靈魂在千千萬萬的工廠、車間、作坊生產(chǎn)，在勤勞而又高效的人力。

　　通過一代人的辛苦拼搏，中國將歐美幾個(gè)世紀(jì)的工業(yè)化現(xiàn)代化進(jìn)程，壓縮到短短幾十年。
　　2004年，中國制造業(yè)規(guī)模超過德國，2006年超過日本；2010年，中國已是全球第一工業(yè)大國，全球第二大經(jīng)濟(jì)體；2018年，中國制造業(yè)增加值超4萬億美元，超過美日德三國的總和。2019年，中國的人均GDP突破了1萬美元。在這過程中，中國的工業(yè)已大大加快自動(dòng)化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)化的進(jìn)程，“8億件襯衫換1架飛機(jī)”的故事，已經(jīng)成為過去時(shí)。新能源汽車、手機(jī)電腦、智能家電等等中國制造，開始在全球市場風(fēng)生水起。然而，制造業(yè)總量規(guī)模的提升背后，仍有許多產(chǎn)業(yè)的難題需要解決，核心工業(yè)軟件就是其中之一。在智能時(shí)代，制造業(yè)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品仿真、生產(chǎn)制造到供應(yīng)鏈管理和企業(yè)運(yùn)營，都離不開工業(yè)軟件的支撐。如果說機(jī)器替代了人類的雙手，那工業(yè)軟件就是制造業(yè)的“大腦和神經(jīng)”。工業(yè)軟件，也直接反映一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平和創(chuàng)新能力，因?yàn)樗侵圃鞓I(yè)技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等積累的具象化。什么意思呢？比如，為什么造飛機(jī)如此難？為什么波音公司長期沒有對手？制造一架飛機(jī)，零件達(dá)幾百萬個(gè)，超過7成都是高端工業(yè)產(chǎn)品，涵蓋上千個(gè)工業(yè)部門，全球數(shù)萬家供應(yīng)商。相比之下，一部手機(jī)只有幾百個(gè)零件，一輛汽車約幾萬個(gè)零件，就已經(jīng)足夠艱難。飛機(jī)制造要對百萬級(jí)的零件，進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)、計(jì)劃統(tǒng)籌、采購、管理、生產(chǎn)、組裝……堪稱全球最復(fù)雜的供應(yīng)鏈管理和系統(tǒng)集成。造飛機(jī)最根本的挑戰(zhàn)不在技術(shù)，而在于管理。早在上世紀(jì)60年代，工業(yè)軟件就在軍工和航空航天部門誕生，由洛馬公司、NASA、波音等部門研發(fā)；隨后，汽車制造商、大工業(yè)部門接力發(fā)展，如通用、西門子?，F(xiàn)如今，全球工業(yè)軟件的供給約54%來自美國、40%來自歐洲、只有6%來自中國。

　　法國的達(dá)索系統(tǒng)，美國的甲骨文、歐特克、PTC，德國的西門子、SAP等巨頭，在工業(yè)界樹大根深。
　　他們可能不如蘋果、谷歌、三星廣為人知，但在各自領(lǐng)域擁有絕對的話語權(quán)。比如說，EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化Electronic Design Automation）工業(yè)軟件被稱為“芯片之母”。不僅是芯片設(shè)計(jì)，許多基礎(chǔ)核心硬件的開發(fā)，都需要用到EDA。而EDA市場超過85%，被Synopsys，Cadence和Mentor（被西門子收購）3家公司掌握。

　　再比如，AutoCAD、CATIA、SolidWorks等CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件鼎鼎大名，從零件、汽車、建筑到飛機(jī)領(lǐng)域，搞研發(fā)、設(shè)計(jì)和工程的人都要使用。
　　再比如，被譽(yù)為“工科神器”的Matlab，作為數(shù)學(xué)工業(yè)軟件，高校研究建模都要用到，并且廣泛用于仿真、工業(yè)、金融、能源等領(lǐng)域。
　　在工業(yè)軟件領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先的背后，是歐美國家三次工業(yè)革命以來長期積累的產(chǎn)業(yè)底蘊(yùn)。
　　現(xiàn)如今，中國能造C919大飛機(jī)，集齊了航空母艦、LNG液化天然氣運(yùn)輸船、大型郵輪三大“造船明珠”，戰(zhàn)斗機(jī)和核潛艇也是不在話下。

　　這份制造能力和系統(tǒng)集成能力，在全球是獨(dú)一份的。
　　隨著這類國產(chǎn)大平臺(tái)的不斷攻克，背后整條零部件、工業(yè)軟件、新材料等產(chǎn)業(yè)鏈，也都將加速突破。
　　跨越40年的追逐
　　中國并非毫無工業(yè)軟件的底蘊(yùn)。就拿EDA軟件來說，我們與世界領(lǐng)先的差距，曾一度只有5年。1978年，在桂林陽朔舉辦了“數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化”會(huì)議，這是國產(chǎn)EDA的開始。1986年，大名鼎鼎的《高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃》出爐，即“863計(jì)劃”。863計(jì)劃對航天、自動(dòng)化、信息、生物、能源等15大戰(zhàn)略項(xiàng)目進(jìn)行投資扶持，工業(yè)軟件是重點(diǎn)項(xiàng)目之一：國家協(xié)同資源，全國一盤棋，從政府投資、基礎(chǔ)研究、企業(yè)部門、學(xué)科建設(shè)等方面，打造“國家隊(duì)”，形成舉國之力的創(chuàng)新機(jī)制。EDA“三巨頭”，其實(shí)也在同期成立：Mentor在1981年，Synopsys1986年，Cadence1988年。1986年，國產(chǎn)EDA計(jì)劃啟動(dòng)。電子工業(yè)部從各部門、科研機(jī)構(gòu)、高校的17個(gè)單位調(diào)動(dòng)上百位專家，聚到北京一個(gè)工廠里集中攻關(guān)。最后的成果，是完全國產(chǎn)的“熊貓系統(tǒng)”。

　　這個(gè)系統(tǒng)，在全國的集成電路設(shè)計(jì)單位都推廣使用，甚至打入了國際市場。來華訪問的美國官員，專程參觀了熊貓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并大加贊賞，三巨頭中的Mentor也將熊貓系統(tǒng)合作集成。
　　整個(gè)1986到新世紀(jì)初期，國內(nèi)工業(yè)軟件快速發(fā)展，尤其像CAD、CAE領(lǐng)域，出現(xiàn)了中科凱思PICAD、高華CAD、開目CAD，如清華、北航、浙大等高校，也開發(fā)了金銀花系統(tǒng)、浙大大天CAD等。然而，之后發(fā)生了兩件事：一是巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)解散（之后又出現(xiàn)瓦森納協(xié)定）；二是中國加入WTO世貿(mào)組織。外資技術(shù)解禁開閘，允許進(jìn)入中國。而中國也急于與世界接軌，融入全球化大分工的體系。成熟先進(jìn)的外資產(chǎn)品，如潮水般涌入生機(jī)勃勃的中國市場。遺憾的是，因?yàn)槿狈Ξa(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，和對國產(chǎn)品牌的保護(hù)意識(shí)，在外資產(chǎn)品進(jìn)入后，不成熟的國產(chǎn)工業(yè)軟件迅速敗下陣來。國際巨頭們已經(jīng)有一套成熟的商戰(zhàn)體系：在供應(yīng)鏈上，他們和制造業(yè)大公司緊密合作，覆蓋上下游設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的所有環(huán)節(jié)，通過產(chǎn)品、技術(shù)甚至持股等方式相互綁定；在價(jià)格上，國產(chǎn)軟件有的功能，他們就免費(fèi)開放、低價(jià)傾銷；同時(shí)，先放任各類盜版、破解版擴(kuò)散，擠壓國產(chǎn)軟件的生存空間。在人才培養(yǎng)上，他們資助高校和科研機(jī)構(gòu)，在教育和人才培養(yǎng)階段，就定向培養(yǎng)適合自己的產(chǎn)業(yè)人才，造成人才流失；彼時(shí)，“造不如買，買不如用盜版”的思想蔓延各界，工業(yè)軟件也只是其中一隅罷了。相當(dāng)一段時(shí)間，對國產(chǎn)工業(yè)軟件的投入陷入低谷。早期廠商也僅浩辰、中望、數(shù)碼大方等存活下來。如華大九天董事長劉偉平就說，華大九天成立10年一共投了5億，而Synopsys每個(gè)月都要投5億。近幾年，隨著工業(yè)軟件成為大國博弈的焦點(diǎn)之一，賽道又重新火熱起來。工業(yè)軟件分為研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程控制、企業(yè)運(yùn)營管理三個(gè)大類。目前國內(nèi)更多投入在企業(yè)運(yùn)營管理，如ERP、CRM系統(tǒng)，并且卷成了紅海；而真正難啃的硬骨頭，其實(shí)是研發(fā)設(shè)計(jì)類的，也就是CAD、CAE、PLM、EDA這類軟件，僅占國內(nèi)投入的3%?？偨Y(jié)歷史的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，我們發(fā)現(xiàn)：工業(yè)軟件要發(fā)展，既需要基礎(chǔ)研究的長時(shí)間攻關(guān)，也需要廣大工業(yè)用戶的交互反哺。國內(nèi)有研究的企業(yè)和高校，輸在沒有市場和用戶；后來的IT和互聯(lián)網(wǎng)公司，又缺乏工業(yè)經(jīng)驗(yàn)；部分公司自研的工業(yè)軟件，很難商業(yè)化盈利，自然無法支撐長期投入。工業(yè)軟件已不是靠一家企業(yè)單打獨(dú)斗，就能創(chuàng)新突破的。作為先進(jìn)制造的“魂”，在政策、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)、科研上需要全國一盤棋的創(chuàng)新機(jī)制。需要政策上的頂層設(shè)計(jì)，以及政府資金的持續(xù)輸血；需要幾個(gè)有技術(shù)實(shí)力、有長期資金實(shí)力、又肯吃苦敢失敗的大企業(yè)去領(lǐng)頭；需要產(chǎn)業(yè)鏈的合作，讓更多企業(yè)愿意開放場景，嘗試使用國產(chǎn)軟件。例如，華為云用6年時(shí)間，打造了工業(yè)數(shù)字模型驅(qū)動(dòng)引擎iDME（Industrial Digital Model Engine），在上面有24種工業(yè)數(shù)據(jù)模型，80多類工業(yè)數(shù)據(jù)管理功能。這個(gè)工業(yè)引擎在華為云上開放，華為生態(tài)的伙伴、行業(yè)的客戶研發(fā)團(tuán)隊(duì)都可隨取隨用。像湃?？萍脊?#xff0c;就基于iDME打造了自主創(chuàng)新的PDM系統(tǒng)，并在國星光電公司成功商用。整個(gè)項(xiàng)目，從定制、開發(fā)到系統(tǒng)遷移、上線只用了4個(gè)月，比傳統(tǒng)模式短了50%。這就是國內(nèi)目前找到的一種解法，即SaaS化的工業(yè)軟件+云上工業(yè)aPaaS平臺(tái)，組建一個(gè)更大的生態(tài)。這個(gè)模式下，如華為等大企業(yè)，能將自身研發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)溢出，而中小企業(yè)能低成本獲取工業(yè)軟件，也擴(kuò)大了國產(chǎn)工業(yè)軟件市場；并提供自身豐富的、高水平的應(yīng)用研發(fā)實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓更多伙伴企業(yè)可以打磨工具。同時(shí)，過去研發(fā)的一個(gè)個(gè)點(diǎn)狀的工具，也能在華為云上集成完整的工具鏈，讓大家共建技術(shù)開發(fā)、共享創(chuàng)新成果?！叭绻闳タ磭鈴S商，大鎖、西門子，他們每年研發(fā)投入是數(shù)億元，我們根本無法PK。但如果大家基于同一個(gè)體系架構(gòu)，有人提供共性技術(shù)，有人專注于自己的know-how，分工協(xié)作，綁在一起，就有更大的開拓機(jī)會(huì)?！睒I(yè)內(nèi)人士稱。
　　給世界一個(gè)更優(yōu)選擇
　　11月5日，2023工業(yè)軟件生態(tài)大會(huì)在深圳揭開帷幕。來自政府、企業(yè)、高校和行業(yè)專家坐滿會(huì)場，研討接下來新一代的工業(yè)軟件，中國該如何布局，如何追趕，如何抱團(tuán)發(fā)展。
　　在這場大會(huì)上，華為云聯(lián)合數(shù)十家工具軟件廠商，發(fā)布了硬件開發(fā)生產(chǎn)線CraftArts。

　　華為攜手讓數(shù)十家工業(yè)軟件企業(yè)，把行業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新工具、智慧結(jié)晶，都匯聚成一條工具鏈上。
　　就像幾十家公司，融入一家工廠，效率自然是1+1遠(yuǎn)大于2的。CraftArts能提供得，是硬件設(shè)計(jì)、開發(fā)、仿真、試制等作業(yè)的一站式IT工具鏈服務(wù)。并且，因?yàn)榛诮y(tǒng)一數(shù)據(jù)底座，產(chǎn)品數(shù)據(jù)是打通的，那么在這條鏈上的企業(yè)能更高效地協(xié)同。比如，CraftArts上就有電路板EDA工具鏈。上面集成了華為的原理圖設(shè)計(jì)工具、版圖設(shè)計(jì)工具，來自芯和、巨霖、望友等伙伴企業(yè)的仿真工具、電子裝聯(lián)工具。華為工業(yè)軟件及工業(yè)云CTO丘水平介紹，目前每天有超過18000名華為工程師在這個(gè)電路板EDA工具鏈上開發(fā)作業(yè)，成果將落地電子、汽車、裝備、新能源等行業(yè)，既獲得用戶反饋，又打通商業(yè)化的通路。

華為聯(lián)合伙伴發(fā)布硬件開發(fā)生產(chǎn)線CraftArts

　　過去幾年，我們看到了華為越來越多的創(chuàng)新。從硬件、算力、歐拉操作系統(tǒng)、高斯數(shù)據(jù)庫、MindSpore深度學(xué)習(xí)框架、盤古大模型等，華為都在持續(xù)突破。用他們的話說，就是給世界一個(gè)更優(yōu)選擇。華為的身上，既有高端制造的工業(yè)基因，又有IT、數(shù)字化、人工智能的科技屬性。他們的業(yè)務(wù)，從基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵硬件、電路板到產(chǎn)品整機(jī)，都離不開工業(yè)軟件。比如，高速高頻高密度大帶寬的PCB板研發(fā)，需要大規(guī)模PCB多層設(shè)計(jì)能力；衛(wèi)星通話、微泵液冷技術(shù)，需要天地信號(hào)仿真、電子散熱仿真等軟件能力；極致的質(zhì)量和交付要求，需要對上百家工廠柔性生產(chǎn)、高效生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度管理。如今，華為云將內(nèi)部的2800多個(gè)IT系統(tǒng)、8000多種工具深度梳理后，打通成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)體系。并將這套實(shí)踐摸索出來的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出來，跟伙伴企業(yè)一起改變整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。正如丘水平所說：“華為正聯(lián)合廣大生態(tài)伙伴企業(yè)，重新定義工業(yè)軟件的架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、方法，以云為核心，通過云原生、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)的賦能創(chuàng)新，持續(xù)構(gòu)建根技術(shù)，基于華為的應(yīng)用場景打磨，共建新一代工業(yè)軟件體系。”在華為看來，數(shù)據(jù)是打通工業(yè)軟件的第一步。他們以元模型驅(qū)動(dòng)，工業(yè)數(shù)字模型驅(qū)動(dòng)引擎iDME為底座，打通企業(yè)研、產(chǎn)、供、銷、服各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)?；趇DME，華為將企業(yè)生產(chǎn)核心的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM），升級(jí)為跨業(yè)務(wù)的“xDM”智能數(shù)據(jù)服務(wù)，并進(jìn)一步打造工業(yè)數(shù)據(jù)管理與協(xié)同解決方案（IPD Center），將系統(tǒng)工程、EDA設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈等所有產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)歸集統(tǒng)一管理；在此基礎(chǔ)上，就能提供像CraftArts這樣，全流程的開發(fā)工具鏈，以及智慧云工廠、數(shù)字主線等行業(yè)解決方案。如果說，過去我們靠美國磚、英國磚發(fā)展，那是在別人的根技術(shù)上做文章?，F(xiàn)在華為想要“集智燒磚”，讓國產(chǎn)的工具廠商、生態(tài)伙伴，在華為的平臺(tái)上構(gòu)建一塊塊小磚頭，添磚加瓦起高樓。這就是典型的大企業(yè)牽頭，眾多企業(yè)配套成“串”的產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。華為云搭建好平臺(tái)，打造工業(yè)aPaaS黑土地，就將生態(tài)內(nèi)的軟件企業(yè)、工廠、開發(fā)者全部聚集到一起，也將創(chuàng)新的資源聚集成更大的確定性。
　　結(jié)語
　　有人說，中國工業(yè)軟件在未來3年內(nèi)“可用”，10年內(nèi)“好用”，甚至是世界領(lǐng)先。也有人看到高墻密網(wǎng)，為突破的難度感到絕望。更擔(dān)心火熱造成泡沫，造成虛假繁榮，讓戰(zhàn)略失焦，錯(cuò)失了機(jī)會(huì)的窗口。工業(yè)軟件源于制造，用于智造，它的發(fā)展在根子上，依賴中國工業(yè)體系的進(jìn)步。注定是要跟隨產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的大潮，經(jīng)歷長期積累、產(chǎn)業(yè)輸血、市場商戰(zhàn)的沉浮和摩擦。我們既需要頂層設(shè)計(jì)的智慧，也要有領(lǐng)頭企業(yè)的攻堅(jiān)，基礎(chǔ)科研的突破，更需要有產(chǎn)業(yè)生態(tài)千千萬萬企業(yè)的攜手努力。唯有持續(xù)堅(jiān)持做難題、解難事，把核心技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)給建設(shè)起來，工業(yè)軟件才有望扭轉(zhuǎn)乾坤。