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2 s. Y7 Q: n. j! M* F◆历史经验告诉我们,越是被外企垄断的,越是要打破;越是困难的,越是要攻克。
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j% i% g: C5 [7 o, F作者:正解局本文授权转载自:正解局(微信ID:zhengjieclub)
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最近,中国科技界最轰动的事情,莫过于华为正式发布鸿蒙系统。
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长久以来,中国制造忍受着“缺心少魂”之痛,“心”指的是芯片,“魂”说的是操作系统。随着我国在芯片、操作系统等领域的研发与突破,“缺心少魂”的局面正在改善。9 A/ M. p4 R* I7 a* B" k
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3 e) K0 X |/ \1 T3 l: i然而,在为华为鸿蒙欢呼后,还应冷静的看到,中国制造仍有一大软肋。
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2 \* Y0 t& F. s1 f这就是工业软件。6 ]! h: z6 s1 D" q; s% r6 c8 k' u
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" V. y4 m7 c: `! \1. 落后20年,80%被外企垄断
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工业软件,顾名思义,就是指工业范畴使用的软件。大致可以分为研发设计类、生产调度和过程控制类,以及业务管理类。 (工业软件分类)
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最具代表性的工业软件,是EDA。: o% ^+ a" t* e
其实,芯片制造的第一个环节是设计。这就需要工业软件EDA。 (芯片制造流程)
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EDA,即电子设计自动化。在EDA出现之前,设计人员必须手工完成芯片的设计、布线。" Q' z" h2 r0 W+ X8 v
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随着技术进步,芯片集成度不断提升。最早的芯片只有几千个晶体管,现在的任何一部智能手机里的芯片,都集成了上亿个晶体管。如此大规模的器材摆放和绕线,无法靠手艺完成。
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% o: a p S0 r' U3 p3 s1 bEDA软件的出现,解决了这一问题。通过EDA软件平台,设计者借由计算机自动完成逻辑编译、简化、分割、布局、布线和仿真,直至对特定目标芯片完成各项工作。 (EDA软件设计界面)7 t% l7 w* C5 }; N; P' v6 U
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能否设计出更高性能的CPU,既取决于设计团队的专业知识,也取决于EDA软件。没有EDA软件做产品设计,再高端的设备、再精湛的工艺也得“歇菜”。$ } x: n2 Q3 j2 w! d2 M# D0 {* @- h
7 U a* C4 ]: @" b# {+ k因此,EDA软件被视为工业软件的尖端,代表了一个国家真正的研发创新。
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7 v/ F1 v$ w7 `' s4 ]! y经过不断的市场洗牌,EDA行业已经从百家争鸣变成了三足鼎立 ,成为一个高度垄断的行业。
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! D% i9 q) q9 P目前,Cadence、Synopsys和MentorGraphics稳居行业前三,占据整个行业营收的70%。 (2018年中国大陆晶圆制造用EDA软件供应商排名)% m/ t' Z- W/ a$ X7 L0 B& k
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华大九天是中国自主EDA的佼佼者,经过多年积累,研发出了一批特色方案和工具。
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然而,有分析指出,中国本土EDA企业和国外EDA三大巨头存在的技术差距在20年以上。 (中国主要EDA企业产品与服务领域)3 V0 e. M! X* B+ {& S% N
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EDA软件还只是工业软件中的冰山一角。实际上,中国工业软件已经被外企垄断,有数据显示——
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) ]0 d" m4 [- j7 d0 p7 d* @中国80%的规划软件、50%的制作软件、95%的效劳软件被外企占据。 . x% v7 L" s5 u4 Z/ L1 f2 {
; m6 Y4 R/ k3 { E# j F核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。( x) E! g- A- ?& Q+ ?+ Y
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中国是世界最大的制造工厂,拥有庞大的制造企业、技术人员,可以生产全球最齐全的工业门类,却没有自主可控的顶尖工业软件。
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2. 工业软件有多重要,短板的危害就有多大
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' }2 ?5 j$ U3 j4 `4 l如果说,以前软件只是硬件的附属物,那么,现在的软件已反客为主,成为了机器的大脑和神经,主宰了机器世界的运行逻辑。8 ?' m& Q2 T& n- C
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今天,一个没有软件的世界是不可想象的。/ _0 ?2 h; x9 U
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正因如此,工业软件有多重要,短板的危害就有多大。
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没有工业软件,智能制造就是空想。% v B& T, A7 ~( K, }( W
1 {# Q1 G6 m: a4 W5 w, c提起智能制造,人们谈论最多的工业互联网、人工智能和大数据。殊不知,抹去这些新潮的概念,最内核的是工业软件。1 l) R( w8 {, L# R
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智能制造涉及硬件、软件、网络、计算等多种技术和制造技术的融合,而工业软件是其中最为关键的技术。无论是硬件、网络、计算等技术和制造工艺融合,都离不开软件定义、编码和封装。
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1 Z. |. b8 E- I: d/ I没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。! v X$ C6 i7 U# y: L
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警惕安全后门,敲响安全警钟。. |+ X F$ T: c+ C' j1 t! R
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工业软件涉及工业制造、企业管理的各个方面,存储、处理大量数据,一旦泄密,后果不堪设想。! f2 x; H- E9 y2 R6 J
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2011年,法国达索公司旗下的机械设计软件——SolidWorks,被爆料存在安全“后门”,将个人计算机上的信息泄露给他人。 (相关报道)
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1 Z) G6 @* j3 I* U8 X, a虽然Solidworks予以否认,但因为这款软件在中国应用非常广泛,事关重大。国家相关部门随即通知各军工企业停止使用该软件,以防资料被窃取而导致可能的泄密事件。工信部也下发通知,要求加强工业控制系统信息安全管理。
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/ P" b& A7 b+ A. j实事求是,外国软件一般情况下不会有安全问题。但要知道,软件毕竟是一种特殊的商品,通过一定的技术手段,可能被制造者或是黑客异地控制。6 j+ l% m. h6 |) x2 |2 t( c7 K% u) V
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我们不能将国家的信息安全寄希望于外国软件的商业道德与自律,加快研发自主可控软件,是保证中国信息安全的重要手段。% ~) n. n6 W4 d0 V i
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依赖外企,易被卡脖子。; c" W" m, Q% T X7 ]) o' Q
2 e$ w! T4 V- |5 b去年4月,美国商务部下令禁止美国公司向中兴出售元器件、软件等产品。随后,全球最大电子设计自动化公司Cadence的内部邮件流出,邮件称将停止对中兴服务。 (邮件内容)
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5 G+ H# K5 _3 E9 V$ n2 u" a' j: p可见,在美国制裁中兴的事件中,除了禁止卖芯片给中兴以外,作为最基础的EDA工具也是美国手中的一大杀器。
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. m! m0 k# J9 h( Y l8 ~9 a中国的制造业严重依赖国外工业软件。一旦软件停止服务,机器便成为了一堆废铜烂铁。
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3. 工业软件,没有捷径
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工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?, U1 a. N; [8 J4 g
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弯道超车,意思是,中国可以突破某个关键技术,借助中国产业链和市场优势,实现赶超。
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遗憾的是,工业软件没有捷径。! v2 ?% b6 Q: B. ?# Y: N) R8 K! {
7 v1 {' w& ~: ~$ ~5 O% r. h! v这是因为,做工业软件,是一件“吃力不讨好”的事情。+ r$ Z& x2 P! y
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吃力,指的是难度大。2 `4 T1 ~9 q7 l# r4 F
: C! }* @- F& W- o9 @+ Y. _举目全球,真正具有比较完整的工业软件体系产品的国家只有“两个半”,德国、美国各算一个,法国算半个——
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德国以SAP、西门子为代表,美国以ANSYS、PTC、欧特克、霍尼韦尔为代表,法国以达索、施耐德电气为代表。 % ]( u6 M. k4 h, ^
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只有德国、美国能够向全球其他国家输出从研发、管理到出产的成体系的工业软件产品,其他如英国、日本、意大利等国家,工业制造能力虽强,但也没有应用全球的工业软件产品。
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由此可见,研发工业软件并非易事。
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工业软件,难就难在它不是一个简单的软件,而是工业品。强大的工业软件,必须建立在强大的工业基础之上,这便是只有德国、美国拥有完整工业软件体系的原因。) P' G8 ?! C1 {# u5 f
: p! s9 z. k' Y9 E还是以EDA软件为例,作为芯片产业链的重要一环,EDA软件与半导体的物理模型、材料工艺、制造封测环环相扣。不了解这些知识,根本无法设计EDA软件。 (中国大陆晶圆代工厂情况), m6 z, L$ {2 h7 D9 E
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. @5 Q$ _( t8 G+ |5 j' f" [/ g中国目前无法研发高端的EDA软件,不是中国科研人员不够聪明、不够努力,而是芯片最先进的设计和生产工艺都源自美国等国家,中国缺乏原生的工业技术。- F1 x# X% I/ }; K+ \$ l
- S* v& X0 @/ N工业软件的另一个难点是,千人千面。
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; J% ~$ X2 ?4 k" O( m+ C微软的一套office软件,放之四海而皆准,谁都能用。工业软件却不同,工业企业的需求千差万别,需要“私人订制”。
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要想在个性化需求和软件的重复应用之间找到技术和商业的平衡,就必须对客户的业务需求有着非常深刻的理解和精妙的设计。- n& J2 t$ R- |( z6 F: R1 B, [
- g% o+ x3 G1 y: z这又要求,工业软件必须要有行业积累。
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- ^8 k3 n1 i) p* J/ @/ o行业积累,显然没有捷径可走。事实上,很多巨头试图凭借强大的技术、资金以及多年的行业经验开拓工业软件市场,结果大多铩羽而归。- H) q8 q, j' v6 Y3 s" Z& F
5 f; J, R. E" }! z# t {一步落后,步步落后,难就难在这里。
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0 |4 E! U( |) V# A8 t不讨好,指的是收益小。: u( Z1 q/ z/ B1 C# [2 g; L
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工业软件虽然很重要,但市场份额不算大。 (2013-2018年中国中国工业软件市场规模及增速)
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! [3 w( [5 W" |+ S( z( {8 y
, v& c- |; ~' B% p- Y2018年,中国工业软件市场规模在1600亿元左右。要知道,2018年华为一个企业的营业收入就超7000亿元。8 O9 x) b9 j6 _7 j9 o8 `2 F7 N# }
7 Q+ N% u7 \/ f' m$ D工业软件本来难度就极大,市场规模还小,自然没有太大的吸引力。/ @2 }" |$ _+ n# F2 F- p
3 [$ f) B# t2 Z; V( C( a退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。
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: S1 M; D" n7 ]- y2 X正如前文所说,工业软件的一个特点是千人千面,这便造成了工业软件形成了一个个独特的生态系统。% E; m3 X* m3 J: O+ z6 x! \
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这个系统,既有技术门槛,更有经验壁垒。企业一旦使用了某个工业软件,就会形成路径依赖,轻易不会更换。* ~7 i) ]9 J! x: |2 f
/ r0 E$ S; r! ?8 ]9 J- @8 }# F此外,中国知识产权意识的缺失,也让工业软件面临被盗版的风险。" W! }& }" g" p- D B: s
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由此可见,工业软件研发之路,注定了荆棘遍布,更无捷径可言。$ h5 c: t8 ]* ]# O# J/ a1 z5 A
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4. 只有举国体制,才能搞出工业软件
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历史经验告诉我们,越是被外企垄断的,越是要打破;越是困难的,越是要攻克。
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当然,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几近于无的不利局面。
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( C7 a4 M+ S7 I3 }问题是,中国工业软件如何才能赶超?
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- W+ o) y2 f. s: u答案是:举国体制。
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/ U' P" b$ R' B7 k: M从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。1 o; Q. t% `# P" b/ }2 g( ^$ X) R
6 _2 y( v- I* `3 ?# U! n# n中国工业软件落后的原因很复杂,国家重视不足是一个原因。这也有点无奈,因为1980年代之前,国人对工业软件的认知几乎为零。直到引进了IBM大型机、Apollo作业站,这些昂贵设备上附带的软件,才得以一睹了工业软件的“芳容”。. V& K2 f8 U3 |% \" X1 f( g0 n
+ ^, @" z( B4 e) z- e8 U长期以来,无论是政府还是企业,都没有认识到工业软件的重要性,没有进行持续的投入。有数据显示,全球最大的CAE仿真软件公司Synopsys2016年一年的研发投入为3.5亿美元,相当于我国政府三个五年计划在三维CAD/CAE研制投入总和的10倍。
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& z9 F% b! C1 E8 |1 I, [从现实看,只有举国体制,才能克服工业软件的难点。3 I% S" J a+ _) a1 p+ z, b
; c2 H5 H" j Q1 i( `1 l- m+ J只有举国体制,才能组织顶尖的科研力量进行攻关,在技术上取得突破。
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只有举国体制,才能持续投入资金,解决企业短期无法获得收益的窘境。
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9 X5 A( g1 q$ ]只有举国体制,才能协调软件企业与制造企业合作,并将新研发的软件先试先行,避免软件无用武之地的尴尬。* W( x) Y& |' ~2 j% K4 T
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只有举国体制,才能将工业软件的重要性上升到芯片的高度,同时加强知识产权保护,引起社会广泛关注,国产工业软件才能迎来春天。
/ q# E/ s; D, K6 _4 a! s 中国制造2025十大重点领域
: t- u7 D/ t( Q; f& ?现在,有些人羞谈“举国体制”,总和“计划经济”联系在一起。还有的人认为,科技研发应该让市场主导,企业自己发展,政府不应该过度参与。9 n# @5 t8 X/ s0 ^9 q
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关键产业和领域,早已超出了企业、产业之争,而变成了国家之争。3 o/ K2 H6 ~! R2 Y
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工业软件也不例外。近年,欧美国家将“把握最先进的制造业中心软件”视为确保本国制造业“继续掌控全球工业布局主导权”的必要条件——0 l$ B. z( S0 q6 b
" I. W4 f& L1 x: T4 |% v/ ?! t2 c; U2009年,美国“竞争力委员会”白皮书《美国制作业——依靠建模和模仿保持全球领导地位》,将建模、模仿和剖析的高性能核算,视为维系美国制作业竞争力战略的主力。
* l( X& f: z; v$ Y G% \2013年,德国《高技能战略2020》确定“工业4.0”为未来十大项目之一,重点支持工业软件。2015年,日本经济产业省公布《2015年版制造白皮书》,强调发挥IT的作用。 1 N% w1 |' c: S
1 \3 f1 z5 n/ t欧美国家早已取得领先优势,却仍然在大力发展、扶持工业软件,本就落于人后的我们,还在幻想着完全靠市场经济、企业自主发展就能赶超。, s+ G$ g$ I# Q+ J; [
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这不是幼稚,是愚蠢。
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被外企垄断的工业软件,是一柄悬在中国制造头上的达摩克利斯之剑。
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% `+ l+ a& z! Y% w1 s, D% ~也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。- K; Z) D, l. I
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8 ^+ i, Z" N( B% u. o! L* R& M垄断中国市场13年、开机1次3万块:这家美国企业竟凭一件单品年入200多亿元!|周末阅读* G0 | ~5 Y1 I7 ^: A
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1 R% |1 \* R/ j' j5 `0 |9 k 别光看,扫一下嘛
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3 q7 h+ B1 i3 y7 w" w. F[size=0.75em]戳戳戳!!!查看更多精彩内容!, z( ?6 V) a( z) e8 s' b0 Y
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