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独家放送:一张图看清国产工业软件发展
  • 点击数:1046     发布时间:2024-06-18 16:41:32
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上周在深圳参加了一个极客社区的会议,有受了点读书人和技术极客的熏陶,让我这颗已经干涸如“深冬老腊肉”的事业心,又增添了一味独门香料。
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上周在深圳参加了一个极客社区的会议,有受了点读书人和技术极客的熏陶,让我这颗已经干涸如“深冬老腊肉”的事业心,又增添了一味独门香料。

说来惭愧,回到西安之后,一直在恶补机电系统建模和数学方面的基础知识,仿佛是回到了十七年前上大三的时候,在2号楼空荡荡的阶梯教室里生啃胡寿松的《自动控制原理》。我发自内心的觉得,外语和数学是要往死里学的,前者是将人带出偏狭的梯子,后者是帮人冲破肤浅的钻头。

在讨论现代性的时候,掌握话语权的那波人往往有意无意地在淡化一个显而易见的事实:从文化意义上讲,当代这波人真正能谈得上优于古人的地方,在于由STEM学科调动起来的精气神。其他的种种,相对于古人,不值一提。

市场工作的“一个中心”是“价值”,两个基本点是“虚”与“实”。大而化之地讲,价值源于利益增殖和利益维护。任何需求分析的第一步肯定是利益分析。看不清利益点的人根本就不可能分清楚“虚”与“实”的界限,就更别提“虚实相生”的高端操作了。

挡人财路,白头如新;一起发财,倾盖如故。说来容易,然而,若没有一颗冷静、清净、沉静、干净的心,若认识不到灿烂星空和道德法庭的煌煌天威,又怎么能真的在纷繁复杂的局面中,看清涉众的利益所在呢?

多说无益,匆匆几十载光阴而已,还是要走能够凝练精气神、调动精气神的路径。确实有很多东西可以写,也确实很难着墨。仙缘深者亲缘薄,灵秀聚处妖精多。志在删述,不羡仙神。

书归正传,既然更新了,就要有点干货。上半年用了一个周的时间,稍微梳理了一点国产工业软件的陈年旧事。刚才整理电脑的时候看到了,于是就有了这篇推文。
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第一个阶段,从1956年到1986年,“自给自足”

这一时期非常明显的体现了工业软件作为服务业的本质特征:工业部门遇到的技术问题,必须通过计算来解决;于是就开发程序,以充分利用计算机的算力。

在这一时期,与计算机的交互靠的是打孔纸带,而算力也是很稀缺的,如果以今天的词汇来形容,毫不夸张的说,所有的用户都需要亲自开发软件,所有的软件开发都是知识软件化,所有的软件都是工业软件。

在美国,战争时期计算弹道以及破译密码等计算任务需要有非常高的计算效率,就推动了电子计算机的迅速发展;加工直升飞机螺旋桨叶片和超音速飞机翼盒等新型航空金属结构件的需求推动了数控技术的发展,在数控技术发展中开发的数控编程技术跟计算几何以及人机交互图形显示技术的结合催生了CAD技术。这一点一定要注意,我们现在看到的CAD软件,这个技术路线是服务于加工制造的,并没有涉及到状态空间,更不能说覆盖了“设计”的本质。

在中国,“两弹一星”等国防科研任务对计算机的需求直接催生并加速了国产计算机的研制和中科院计算所的诞生,而中科院计算所三室的冯康等人在解决刘家峡水电站建设中遇到的坝体计算问题时,独立创立了“有限元计算方法”。1965年前后是中国CAD/CAM技术的起源。从六十年代中期开始研究CAD/CAM技术在造船、航空工程中的应用。航空625所数模课题组大约从1965年开始从事飞机数模软件的研制,发展为1994年1月通过鉴定的微机版CADS系统。船舶领域大约从1967年开始将计算机技术应用于曲线曲面。

我将1986年定为这一阶段的结束。因为我从一份资料上看到,到了1986年左右,我国大部分工业行业都已经引进了CAD工作站和图形设备,软件开发环境与技术水平已经发生了根本性的变化。

第二个阶段,从1979年春天到1990年底,现代cad/cae/cam设备引进与技术学习阶段

吴伟仁院士在国防科工局质量与标准化司任职时,撰写“军工制造数字化”的文章,指出我国的军工制造业数字化“船舶工业早,航空工业好”。

1979年4月日,航空工业部代表团出发考察美国飞机工厂的数字化技术应用状况,考察了道格拉斯公司的CADD软件、洛克希德公司的CADAM软件以及其他多种软件,对CAD技术在飞机生产中的应用有了完整、深刻的认识。

1983年2月,航空工业部先遣小组应邀前往德国MBB公司军用机分部洽谈共同研制“飞机三维几何设计、数控加工和产品数据管理”集成系统。此项目1984年正式实施,由625所牵头,派出20人在MBB开发了4年时间,使用IBM主机、5080图形终端、Fortran77和C语言研制了LOGICA复杂曲面设计系统,完成了原定计划这就是中德合作的CADEMAS计划。

1985年4月,中国航空精密机械研究所与香港太古电讯电子公司在北京联合举办第一届“微机CAD技术交流会”,会议重点推介了IBMPC/XT的CAD系统。这一时期,IBM的图形工作站被国内各行业大量引进。航空工业之前在国产计算机上开发的软件(软件化的工业技术),开始移植到更先进的进口计算机和图形设备上。

1986年12月31日《洪都科技》报道,320厂研制的计算机辅助几何设计/辅助制造(CAGD/CAM)小型系统软件NCP33曲面加工系统在1984年通过部级成果鉴定,并被推广到601所、611所、603所,在10号工程风模制造中发挥作用。系统最初利用的是国产719电子计算机、国产SHJ-3A数控绘图机等,使用ALGOL-60语言;1985年转换为使用FORTRAN-77语言在IBM-PC/XT计算机以及IBM-4341计算机上实施的版本。西飞研制了数模和数控加工编程系统AD80和NC87,西飞研制的“飞豹”就是用AD80的孔斯曲面建立全机数模,并用N87绘制全部理论模线和结构模线并加工飞机零件,然后又通过自编的接口程序将AD80数模等价转换成CATIA的贝塞尔曲面。在这个技术基础上,创造新的软件。

1987年1月1日《科技日报》报道,中国科技报与中央电视台共同推选出的1986年我国十项重大科技成果,第一项是航空603所的“计算机辅助飞机设计制造管理系统”。1986年5月1日,《南京航空航天大学学报》报道了南航自研的B-SURF三维CAD系统及其在无人机研制中的应用。南航与成飞合作在B-SURF的基础上研制了C-SURF曲面造型加工系统,建立了歼7改飞机的外形数模,绘制结构模线,并加工了工艺装备和飞机零件共1600件。1996年1月,成飞完成了部级鉴定的FA-CAD/CAPP/CAM集成系统。这一时期,经过“六五”和“七五”的科技攻关计划,再加上中国工业界与欧美国家的密切交流与合作,可以认为中国工业界已经掌握了CAD/CAM技术的概念,已经具备了大范围推广应用2维CAD以提升的基础。

第三个阶段,从1990年到2000年,全国范围内推广二维CAD技术

1991年,时任国务委员宋健提出“甩掉绘图板”,“甩图板”工程开始。全国“CAD应用工程”协调指导小组是由国家科委、国家计委、国家经贸委、国防科工委、中科院、国家教委、国家技术监督局、机械部、电子部、建设部、航空总公司以及全国电子信息系统推广办公室等部门联合组成。工程目标是到2000年在国民经济的主要部门的科研、设计单位和企业大面积普及CAD技术,甩掉图板,实现工程设计和产品设计的现代化,提高设计工作效率和质量,扩大我国CAD市场,建立我国的CAD产业。

“九五”期间,“计算机辅助设计(CAD)应用工程研究开发及应用示范”已建立600多个CAD应用示范企业,累计培训CAD技术应用人员50多万人,在全国33个部门、省市大面积推广应用,使工程设计行业和机械设计行业应用CAD技术的普及率和覆盖率分别达到90%和40%以上。

开发出大型商用集成电路设计工具:“熊猫2000系统”。设置的专项包括:集成电路CAD技术研究与开发(一期)、石化应用软件典型示范工程及产品开发、CAD应用工程技术开发与应用示范、国道主干线设计集成系统开发研制、CIMS推广应用与示范工程等。

众多国产CAD企业如雨后春笋般的建立起来。产生了凯思(中科院软件所)、开目(华中理工大学)、CAXA(早期叫北航海尔、华正,发源于北航)、凯图CAD(华中理工大学)、中国CAD(深圳乔纳森)、高华CAD(清华大学)等自主平台的二维CAD系统,以及基于AUTOCAD二次开发的InteCAD(天喻CAD的前身,华中理工大学)、艾克斯特(清华大学)、天河CAD(清华大学)、浪潮CAD(华天软件的前身,山东大学)、大天CAD(浙江大学)、中望CAD、天舟CAD、大恒CAD等系统,开创了一段国产二维机械CAD发展的黄金时代。

这个阶段,也是外商大巨举进入中国市场的时期。1994年,北京国际CAD展览会是我国首届CAD展示会,参会的有autodesk公司、EDS公司、美国IMAG工业公司、Viewlogic系统公司、美国PTC公司、大恒、华胜、华远、清华计算机、华中理工大学CAD中心、中软等国内外厂商参展。

第四个阶段,从2001年到2010年,是“制造业信息化”工程的实施

“十五”科技攻关计划设立了“制造业信息化关键技术攻关及应用工程”(简称“制造业信息化工程”),以“九五”期间开展的CAD/CIMS应用示范工程为基础,在全国范围内重点推广应用以CAD为代表的单元技术、以CIMS为代表的集成技术,从关键技术攻关、推广应用、技术服务等多方面建设我国制造业信息化的发展体系与环境。

“十一五”期间,虽然没有了科技攻关计划,但制造业信息化科技示范工程仍旧在实施。我们见到了“制造业信息化科技示范工程”的“十二五”规划,也得知科技部曾举办过“制造业信息化十三五战略规划讨论会”,然而,并未见到实施的迹象。

通过制造业信息化工程,创造了巨大的市场空间,也培育大量管理类工业软件软件厂商以及优秀的咨询服务机构。然而,产业技术发展的道路堵在了三维CAD,堵在了全三维设计技术,堵在了制造系统集成,堵在了协同设计和并行工程等研发模式,堵在了“虎头蛇尾”的B2B业务模式。可谓是玄风日盛,代理崛起,脱实向虚,产业凋零。

在这样的大背景下,以全中国第一架全三维数字样机为开端,持续十年的“飞机制造业数字化工程”为整个工业体系的数字化事业探索了道路,涵养了元气。

第五个阶段,从2008年开始,持续到现在

工信部组建之初,即提出了“工业软件”的概念。这是一个归纳性的术语,在最初是用来统筹技术类软件、管理类软件、工控软件等几个领域,将它们统合为新兴信息技术产业下的一个行业,由新成立的软件服务业司进行行业管理。

科技部和工信部是截然不同的两种运行思路,一言以蔽之,对于企业来说,科技口以计划预算投喂企业,而工信口通过产业政策塑造行业与市场,通过行业自律和市场竞争对企业进行优胜劣汰。

科技口的基本管理单元是项目,而项目的优劣是评出来的;工信口最小的关注对象是商品和商业解决方案,成交与否取决于消费者的选择。这就是“转阶段”的基本出发点。

2017年是“工业技术软件化产业”元年,2020年是“工业软件”元年,我们已经可以清楚地看到工业技术软件化行动对工业软件产业的推动。2021年10月11日,中国船舶科学研究中心、深海技术科学太湖实验室发布了系列船舶工业CAE软件,包含两个通用软件:三维水弹性力学分析软件(ICS-THAFTS)、海洋结构分析通用软件(ICS-SAM);三个专用软件:船舶流体力学CFD软件(ICS-NaViiX)、船舶第二代完整稳性衡准评估软件(ICS-HydroSTAB)、螺旋桨先进设计系统(ICS-PRADS)。

2021年12月30日,首届“国防科技工业软件高峰论坛”在云端举办,航天科工集团发布一批具有自主知识产权的工业软件,包括了云架构产品数据管理平台、系统设计与仿真软件、云雀协同研发平台、工业物联网边缘云、健康管理云服务平台等系列工业软件。时任航天科工总经理、党组副书记刘石泉表示,航天科工将继续大力推动工业技术软件化,将航天系统工程及航天专业技术优势凝结为具有航天特色的工业软件成果。

笔触就停在这里了。在这一时期,在数字经济的旗帜下,弄潮的主力军是“工业互联网”。很多本是用来满足长尾需求的工程软件,也扯着各种各样的旗子往“工业互联网”的路径上归拢。史海沉钩,何谈春秋,十年后再看吧。

我曾画了一幅图,归拢了不同主体的行动。这个图的源文件,在四月份的时候也发给了几位关心产业发展的老师。这里还是要特别感谢一下知名不具的冯老师,素未谋面,领域也没有交集,但在我写公众号的大半年以来,总是时不时地支持和鼓励。写到这里,想起来了。

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上面这幅图,是国家层面、原国家科委以及后来的科技部发展国产工业软件的措施。

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2008年工信部成立后,才有了我们现在讲的“工业软件”这个词。在软件司/信软司/信发司的领导下,工信部一所和电子五所重拳出击。很多人觉得工业软件发展得不好,但问题是,结合历史想一想,在自然状态下,产品化的工业软件产业也许本来是不会存在的。举个最简单的例子,2006年,做得很不错的新洲三维毅然转行做起了工程服务。并不能以在当前环境中形成的视角去看过去发生的事。工信部提工业软件之后,至少扶起来一个数码大方。

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中科院系统的辉煌,还是在于研制国产计算机。现在很多讲“自主”的原教旨主义者很搞笑。讲真,真要讲全自主,是要在“信创”的基础上讲的。有的“国产基础软件”用了一堆GPL协议的开源软件,还要讲点情怀、讲点“根技术”,也就能骗骗大学里面既没有经过工程毒打、也没有经过社会毒打的孩子们。

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产业生态这部分图要分成两张。上面这第一章,我把压舱石给到“e-works”成立这个事件。遥想当年我才从工程师转到市场工作时,正是从e-works的工作中对整个产业的概况有了宏观了解。黄博士他们在2020年左右写的工业软件产业文章,列举了一千多家企业。e-works树立了一个产业服务机构的样板。扎根这样的土壤和环境,是他的成功,也是他的遗憾。都在说为什么没有西门子,没有达索系统。有没有想过,为什么没CIMData,没有ARC?

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产业生态第二张图,各种会议和大赛。市场工作者要多参会,工程师们要多参赛。还是要珍惜这个好年景。

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正如吴院士点评军工数字化:“船舶工业早,航空工业好”。不是说航天不好,航天要保密,航天是工程数字化。不信去看看陈月根先生编著的《航天器数字化设计基础》,领略一下航天人全面深入严谨的治学态度。如果要讲商业航天,航天是要向航空学习的,成本、质量、效率、产量、用户体验等等。我好像看过1978年还是1979年,航空工业跟洛克希德飞机公司交流数字化制造技术的会议纪要,好像是五本,我只看过一本。航空301所在很早的时候也编写过飞机数字化工程相关的煌煌巨著。我们在外部也只能从类似于范玉青教授他们编写的《大型飞机数字化制造工程》这样的大本子书中管中窥豹。航空工业写了很多书,制订了很多标准。我至少有30%的数字化认知,是被航空工业出版的各种材料喂出来的。我觉得有必要把航空工业的图放大一点看。

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上图是1975年之前做的事。

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上图是90年代之前做的事。

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上图是90年代之后做得事。

我真的是有点感慨,有很多人只是认识几个领导,拿了几个学位,见过几个产品(也许就是我自己),就敢在各种专家面前瞎逼逼,就敢各种指点江山。并不是什么“江山父老能容我”的情怀让这些水货大行其道,说不定真的只是因为真“专家”们忙得没时间看这些低层次无意义的事。

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外资进退。心情很复杂,不想讲。有不是建立在开放合作交流基础上的现代化吗?

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怀念老先生们!我上周还在说,这年代怕是再也培养不出那般纯粹可爱的读书人了,且行且珍惜吧。很多时候,人只要能正视自我的局限,克服自身的傲慢虚荣,就比很多人拥有更大的成功概率了。

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Modelica相关的书,还是要看一下陈立平、周凡利、丁建完三位写的那本《工程物理系统建模与仿真》。

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期前一段时间太懒了,还是要稳定更新的。


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