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业界头等大事:为工业软件正名

中国可以设计生产525种细分门类的工业品,但是却生产不了多少门类的自主可控工业软件。这个形势非常严峻。但是现在看不到高层有什么国家战略规划来振兴中国的工业软件。笔者和南山书院林雪萍院长,专门就此专门撰文呼吁,希望有关部门特别是高层能够加深认识,拿出办法,切实支持。

2018年4月16日,美国商务部工业和安全局宣布对中兴通讯实施禁令,自当日起7年内,禁止所有美国企业和所有跟美国有关的企业与中兴开展任何业务,中兴公司从美进口的芯片和软件全部被卡断。事发数周后,中兴5月9日宣布“公司主要经营活动已经无法进行”。如今整整两个月过去,在要交纳10亿美元???、4亿美元保证金、更换公司全部董事会成员以及同意美方监管运营的情况下,“有可能”了结此事。然而何时能了,仍存悬疑。

该事件甫一爆出,即引发了公众对中国高技术产业的?;泻脱现氐S?。长期以来,中国高技术产业诸多核心技术一直处于受制于人的状况,并非只有芯片,并非只有中兴,并非只是这一次。针对中国企业的明枪暗箭,一直在射来。其实在诸多的工业品领域,众多产品命脉一直被国外把持,众多核心技术一直无法自主可控。尤其是在工业软件等领域,几十年来被国外软件把持,其情形甚于设备及芯片,只是公众通常感觉不到而已——之所以感觉不到,是因为“看不到”,因为“看不到”,而对其忽视、轻视或者无视。

但是,“看不到,却极其重要,不可须臾或缺”,恰恰是软件的基本属性之一!

一、软件:大隐于市,大象无形

软件,“隐于市”,“无形”??床患?,摸不着,尝不到。因此,很多人也就对其忽视、轻视或者无视。

但是软件又如同空气之于人类一样,让人类社会中的无数设备以正确的逻辑保持正常的高速运转,以维护社会基础设施的正常运营,须臾不可或缺。今天,一个没有软件的社会是不可想象的瘫痪场面。

四十年前,软件只是芯片的附属物,其作用范围限定在单片机之内,普罗百姓不知道还有“软件”这么一个东西。

三十年前,软件开始崭露头角,其作用范围限定在操作系统中的小工具,大家对软件的印象就是“算个数”或者“玩个游戏”而已。

二十年前,人们开始重视电脑的应用,因为软件无法像硬件一样可触可见,而且无法做成固定资产,因此,很多企业领导都愿意花钱买一大屋子电脑摆在那里,好看且有面子。而软件嘛,领导的想法就是去拷贝几个盗版用用,或者轻(wu)蔑(zhi)的说:“软件还不好办,找几个学软件的人花几万元就开发了!”

近十多年来,软件大举进入了机器,成为了机器中的“软零件”,进而成为了机器的大脑和神经,主宰了机器世界的运行逻辑;同时,开发任何复杂产品,都已经离不开软件手段的支撑,从此,世界上再不能缺少软件。而这两大类软件——辅助开发产品和置身于产品的软件,统称为工业软件。

网景创始人、硅谷著名投资人马克·安德森(Marc Andreessen)认为:“60年前的计算机革命,40年前的微处理器发明,20年前的互联网兴起,所有这些技术最终都通过软件改变各个行业,并且在全球范围被广泛地推广。”他的研究结论正如他写的文章名称——《软件正在吞噬整个世界》。

二、工业软件与IT软件大相径庭

如果单纯说软件,很多人都认为软件是属于IT范畴。最为可怕的是,不仅很多企业领导这样认为,政府主管领导也这样认为,高层决策者还这样认为!曾几何时,一说要加深对工业软件的重视,研究工业软件的问题,有关领导就会找来一大堆IT人士,大家在一起云山雾罩地讨论一堆与IT有关的问题。

笔者真想以雷鸣般音量反复地大声疾呼:

软件是软件,工业软件是工业软件!

工业软件的第一属性不是IT!工业软件“姓工”!

笔者必须强调:工业软件是一个典型的高端工业品,它首先是由工业技术构成的!研制工业软件是一门集工业知识与“Know-how”大成于一身的专业学问。没有工业知识,没有制造业经验,只学过计算机软件的工程师,是设计不出先进的工业软件的!

国内软件业界资深专家陆仲绩曾说“没有与众不同的核心技术,就难以体现出价值的。对于工业软件中不仅要有熟悉的行业背景,CAE更要求有各种实践经验和大量隐性的知识和判断。这个投入是天量的,全球最大的CAE厂商ANSYS每年的研发投入在3亿美元左右,也就是每年投入20亿人民币。每年循环,持续如此。”

如果我们能够像解剖人体一样来解剖软件的话,当我们打开软件的“躯壳”时,首先映入我们眼帘的是工业技术。

世界知识产权组织在《供发展中国家使用的许可证贸易手册》中指出:“技术是制造一种产品的系统知识,所采用的一种工艺或提供的一项服务,不论这种知识是否反映在一项发明、一项外形设计、一项实用新型或者一种植物新品种,或者反映在技术情报或技能中,或者反映在专家为设计、安装、开办或维修一个工厂或为管理一个工商业企业或其活动而提供的服务或协助等方面。”

工业技术是在数百年工业发展中工业知识和技术积累的总和,是工业化完成的重要标志之一。工业界各行各业的领域知识、行业知识、专业知识、个人知识和工作经验、技术诀窍(Know-How),包括标准、规范等,都属于工业知识的范畴。

软件中包含了千千万万人的无数的技术发明和经验积累,并被实践证明有效,而且经过了千千万万人的反复研发与优化,功能不断迭代进化,任何个人和小团体的知识都无法与其抗衡。更重要的是,这个进化过程是需要花时间来渐进式积累的,不可一蹴而就。

目前业界的一个共识是:人类社会发展的阶段可以跨越(如西藏从农奴社会直接进入社会主义社会),但是工业化的发展过程特别是技术积累的阶段是不可跨越的!

由此可见,没有经历完整的工业化进程,就没有工业技术的深厚积累;没有工业技术积累和大手笔的研发投入,就无法开发出优秀的工业软件,没有优秀的工业软件,就无法开发出优秀的工业品。这就是真实的工业逻辑,也是工业软件“姓工”的基本解读。

三、世界正在以软件的速度发展

几百年来,世界一直在以材料的速度发展。工业界人士经常说:“一代材料,一代装备”。材料的技术创新与装备/产品的发展总是互动促进,相互推动。但是,这个工业规律虽然依然延续有效,但是已经叠加上了另外一种更高层面、更快迭代速度的工业发展规律:“一代软件,一代装备”。

在物理空间,依旧是“一代材料,一代装备”,而在赛博空间,已经是“一代软件,一代装备”。而且,软件发展速度要比材料发展速度快得多。软件正在特有的精准程序越来越多地操控物理设备,定义制造和管理流程,乃至定义制造业。当企业里的人、机、物、业务活动都有了其“数字孪生”,当企业的各种数据都流动在“数字主线”上,当软件无处不在时,我们几乎可以断言:当今世界正在以软件的速度发展!

一个有力的佐证是全球上市公司排行榜的变化,位居前五名的公司已经从十几年前大部分是具有百年积淀的能源、金融、零售等传统巨无霸企业,从2016年起,变成了全部是来自硅谷具有强大软件背景的新兴高科技公司??杉砑魑笠捣⒄沟男露?,对企业的“加速”作用非同一般。

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图1 全球上市公司前五名都是软件公司

不仅新兴的高科技公司在独步全球,老牌的传统公司也在加快数字化转型。如果从代码行数来看,超级军火商洛克希德·马丁公司已经超过微软成为世界最大软件公司,西门子已经是欧洲第二大软件企业,罗克韦尔60%的员工是软件开发人员,GE也一度宣称未来五年要成为全世界最大的软件公司,特斯拉S系列车型全车软件代码超过4亿行,软件成本占整车4成以上。

在中国,以软件为主导的高科技公司的发展历程也证明了这一点,BAT等企业的成长速度,远远高于传统企业的成长速度。

四、工业软件是具有战略意义的核心软装备

在那些看得见或看不见的角落里,软件都在发挥着我们想象得到或者想象不到的作用。

辅助开发产品——大企业在产品开发中早就把计算机辅助软件作为数字化开发工具。根据中航工业信息技术中心首席顾问宁振波《数字化的过去、现在和未来》文章介绍,波音公司于1986年开始采用三维数字化技术分别对747-400液压管路系统、PD41段三维概念设计和空间布置、767-200RB211三维数字样机及制造、737-500三维生产过程、V22管路电路协调验证、767-200飞行舱三维制造过程、757-46段数字化预装配、767-200 43段三维设计和制造过程、77741端驾驶舱100%三维设计过程等进行了应用验证。由此而大大提升了研发效率,提高了产品精度。波音777飞机和与其相当的以前的767飞机相比,研制周期由12年减少为4.5年,而造出的第一架波音777飞机就比已经造了24 年的第400架波音747质量还好!

索为公司总裁李义章撰文介绍,波音787的整个研制过程用到8000多种软件,其中只有不到1000种是商业化软件,其余的7000多种软件都是波音多年积累的私有软件,包含了波音公司核心的工程技术,有了这样的软件,波音离开谁都可以研制出世界一流的飞机。NASA联合GE、普惠等公司,经过20年发展的NPSS软件,内嵌大量发动机设计的知识、方法和技术参数,一天之内就可以完成航空发动机的一轮方案设计。美国AVM计划在2013年取得了验证项目的成功,并将成功经验转入美国智能制造国家创新网络计划,成为美国数字化设计与制造创新中心的重要支撑。AVM所涉及的核心技术虽然未像工业互联网、大数据、工业软件等信息化技术被大规模宣传,但它们代表了美国工业和工程技术的核心逻辑,这也是美国再工业化过程中最有价值的东西。

软件嵌入产品——在常见高科技产品中,软件“体量”或大或小,从几十行代码到几百万行代码不等。有些特殊装备中的软件含量,已经达到了令人咋舌的地步。如今天的一台豪华汽车拥有200多个嵌入式系统,软件代码总量超过1亿行;一架波音787飞机拥有超过10亿行代码;美国的F22战斗机被称作“会飞的超级电脑”,它内部有13套超级电脑,包括雷达、飞控、火控、导航、气象、非航电系统计算机等。它的简化款F35飞机,单机机载软件为900万行代码,如果将与之飞行活动相关的地面导航、起降等支撑系统都计算在内,F35一次飞行背后是数亿行软件代码运行的异常强大的数字化活动。

如今软件已经大举进入了各类机器设备、物理实体。软件已经不仅仅是软件,而是变成了具有工业品意义的“软零件、软部件、软机器”,最终会形成具有独特功能、既可独立存在也可以软硬结合的“软装备”。从制造业角度来看,零件、机器、设备、装备等都是典型的工业术语,在以往人们印象中都是由金属、非金属等实物构成。但是现在情况已经发生了巨大的变化,软件不仅仅是辅助设计工具,软件也变成了装备中的一部分,而且成为了关键核心技术,成为了机器/装备中的“思想者、定义者、统治者”。过去一个机器/装备一旦建成,再想改变其功能就非常困难。而现在只需要换一个版本的软件、调整几段程序代码就可以了。

今天,企业要想开发一个比较复杂的新产品,没有CAX/PLM等软件环境作为支撑,几乎是不可能开发成功的。而没有软件嵌入的新产品,其附加值也往往是比较低的。现在人们经常挂在嘴边的“智能”二字,其实大都是用软件来实现的。因此,工业软件已经成为了今天开发工业品和工业品本身中的核心要素,成为了名副其实的核心“软装备”。

五、工业软件撑起工业互联网一片蓝天

工业互联网是智能制造的关键基础设施,是新工业革命的核心要素。工业互联网平台是工业互联网的“工业操作系统”或“工业安卓”,工业软件以全新的架构与面貌——工业APP在其上运行,支撑起了工业互联网的一片蓝天。我们可以类比一下:如同电脑上只有操作系统而没有应用软件,基本上电脑就是一个摆设,如果工业互联网只有工业互联网平台而没有工业APP的汇聚与助力,工业互联网的推广普及也很难取得实效。

大家平时频繁使用的常规工业软件,功能都分散、深嵌在各种不同的??橹?。如果需要不同的软件功能,则需要单独购买不同的工业软件。甚至同类工业软件之间的功能也无法相互替代。这是传统制造业信息化软件的先天弊病。

世界上没有任何一个工业软件厂商能够提供覆盖所有专业领域的工业软件。这就不难理解制造业信息化搞了30多年,两化融合推动了十多年,企业里开发运行的信息化系统,往往是呈千岛湖状态,孤岛遍布,烟囱林立,产品孤儿比比皆是。一家或几家厂商独大,既不合乎市场情理与规律,也没有“通吃”的希望。

只有天生既“姓工”又“姓公”的工业互联网平台有可能解决这个问题,基于微服务的面向角色和场景的工业APP是发展方向。

而工业APP的发展,完全是基于工业技术软件化的推进成果,累积愈多,“化”之愈快,工业APP愈丰富,工业互联网愈发达。

笔者认为,从发展演变的路径来看,工业APP大致走过这样几个阶段:工业技术或知识→工业软件→工业APP→工业互联网APP;从使用与分享范围来看,工业APP可以分为以下三种模式:个体自有模式;企业自有模式;商用公有模式。前两个模式都是在企业内部发展,是最常见的工业APP模式。而只有变成了商用公有模式,才真正成为具备公开、公益属性的工业互联网APP。

工业APP的开发可以双路并进:一个是让传统架构工业软件逐渐解构,以更细的功能颗粒度变身成为工业微服务;一个是工业技术软件化,直接将工业技术和知识转变成为工业微服务,让所有来自企业实践一线的工业技术、经验、知识和最佳实践都沉淀下来,经过模型化、软件化、再封装,成为互不相关、高度适应外部需求变化的微服务,然后再根据具体的工业场景,为组建工业APP提供服务。

人、机、物、业务活动等要素的互联互通,是实现智能制造的起点。而互联互通并不能完全解决问题,只有在此基础上实现了较大范围内的数据自动流动,才是智能制造的落地。而数据自动流动,建立在物理设备的正确联通和软件逻辑的正确驱动上。没有工业互联网平台作为工业操作系统,没有工业APP作为新型工业应用软件,不可能实现数据在工业互联网上的自动流动。一句话,没有工业软件,就没有智能制造。

六、小结:为工业软件正名

没有经历完整的工业化进程,就没有工业技术的深厚积累;没有工业技术积累和大手笔的研发投入,就无法开发出优秀的工业软件,没有优秀的工业软件,就无法开发出优秀的工业品。

工业软件姓工,不姓IT。工业软件是典型的高端工业品,是宝贵的、不可或缺的工业软装备。

“名不正,则言不顺;言不顺,则事不成。”为工业软件正名,已经是必须做的头等大事。如果继续轻视工业软件,中国的工业软件将永无翻身之日;如果继续轻视工业软件,中国将永远无法成为工业强国;如果继续轻视工业软件,类似中兴“卡脖子”的事件在未来可能会频频发生。没有自主可控的工业软件,就没有中国工业的未来,中国的“制造强国”之梦,就只能是梦!

如果说还有什么高端工业品中国不能制造的话,工业软件就首当其冲。中国可以设计生产525种细分门类的工业品,但是却生产不了多少门类的自主可控工业软件。这个形势非常严峻。但是现在看不到高层有什么国家战略规划来振兴中国的工业软件。笔者和南山书院林雪萍院长,专门就此专门撰文呼吁,希望有关部门特别是高层能够加深认识,拿出办法,切实支持。(文章:工业软件黎明静悄悄https://mp.weixin.qq.com/s/fDKLffIEk9WDqSh6mv8WPQ)。

实现工业软件的自主可控并不是要排斥国外工业软件,而是打破现在国产工业软件占比不到5%的极不平衡的局面,实现国产和国外工业软件的携手平衡发展。

切记:工业软件是工业装备中的软装备,是装备的神经脉络和灵魂,没有软装备的支撑,就不可能有“数字化、网络化、智能化”。假如抽掉工业软件,所有的高端设备都将变成废铜烂铁。

业界头等大事:为工业软件正名?。?!

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