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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。 $ ^& z k. N1 `* A5 u h- {- p9 p
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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。$ e! G( U; `+ A; Q0 L0 V+ `% S
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/ B: n) }6 K/ C; P& ^; w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。
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u0 s/ D0 Q) J% L) u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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% P0 Y# M3 e6 t这就是工业软件。
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# v" Z" F5 K* c5 u: U( O1. 落后20年,80%被外企垄断 8 S# x- ?' }" G
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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)% u3 Y+ L: ^& }3 K @8 Z z$ W
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最具代表性的工业软件,是EDA。
& l {, G; }$ x9 M% d, S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)' s+ Y+ s1 K, A+ s
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2 a; ]/ y/ o0 |0 Q1 O* P+ lEDA,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。
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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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EDA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)
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: q+ R2 L W0 }$ p( l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”。6 j1 |$ k" {0 r; j% O( Y
/ v {0 g2 C* Y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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" F- e, q5 |2 L7 O8 t: m+ v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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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)
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( o; r3 Z; u; ]2 @" A$ i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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; h# T& Z+ D6 e- R2 S- V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)' ?+ O# d9 t: C9 c$ y. g3 M
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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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8 B+ p @* f3 {; e3 r% G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。 8 D) I+ I( @- ~3 U/ r" p3 l
4 A2 P: A: m( F# I8 j$ l( j核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。: \# u" e9 ^2 _* d. o5 J6 V
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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。& |" w t: e1 @& p: [! g- m
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2. 工业软件有多重要,短板的危害就有多大 \% K6 j# A& X! g
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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。- S- X2 Y( C8 r' J$ u% h- ~
; [1 a8 _ C6 b5 ^/ c! ~今天,一个没有软件的世界是不可想象的。
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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。/ E8 V7 d: P) P9 }! X
" |& ^* n' H. A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。* t% \1 E- k3 y! A
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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。1 C% W4 G( N3 @
/ k, q& y. {8 Q0 x0 T. W4 B. e1 S o没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。
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警惕安全后门,敲响安全警钟。9 ^* e4 r" @+ W6 e
+ \2 Y, N/ m* O$ s/ _2 g: F$ L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。
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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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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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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。
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; R6 u" P( k1 c) R1 e; K a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。5 q3 v0 t' a* H* b4 A
% L* O* l, X1 j依赖外企,易被卡脖子。, ~, K/ J r) [0 T; B
5 O. [7 o! Q' W. k9 q, i8 [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)6 }6 U. ~( f$ x8 z# f8 L9 T! b! w
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5 U( \7 T) `1 d/ ~' G7 T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。0 X/ `/ d3 ]1 ] h
6 \/ J( e4 v D1 E6 b2 P) U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 1 L" z& q% w5 u& g4 n
' e" I% L/ Y {. B. k# L6 k8 ` J工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?" @; z2 V* O" E. j
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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。2 `& g6 J4 @* a, w, P% H
8 @ T/ G2 X9 S# [2 z( d遗憾的是,工业软件没有捷径。& J) I1 X$ \3 c: {
, D, v' k" y6 |- X$ a( W6 }& |$ u这是因为,做工业软件,是一件“吃力不讨好”的事情。! e! c: [$ g8 {% C$ L
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吃力,指的是难度大。
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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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* Q5 h+ C/ ]/ a1 H8 D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。 9 A2 J/ a: b, f+ s' {( G/ e
6 J5 u. l ~/ @+ c- V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。
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' g+ n2 l' [+ X& s4 ?* @ T9 C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)9 F! L- f9 z* z
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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。
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6 v$ Z9 K* @2 A) W% P工业软件的另一个难点是,千人千面。& m5 _7 [7 [% q0 \6 d) _
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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”。6 M' B( `1 P/ u i. q
: m$ n8 }$ m- X5 a; |* A5 S% @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。9 d- m6 e, B. _
) _# f% C" C5 Q这又要求,工业软件必须要有行业积累。* n( k1 D% a4 Y# `9 q1 L6 {
. K& j U3 U F- B4 T: `, C" r' f: g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。( l. n5 i' P) s; D7 Y: y
6 l+ K, B* m! Q- _( J/ i$ z3 q一步落后,步步落后,难就难在这里。, M' M6 _9 V# _0 l
9 @1 w# @% z) f' t @不讨好,指的是收益小。0 d4 s! T( o& Q& ]/ ?
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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). A# D5 j8 p+ ?2 |
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6 r. Z* }+ H. M% T0 w( a2018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。
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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。1 m% v0 x5 K8 F8 A
( t1 S2 b/ B9 @% E8 O退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。
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2 N* | Q* m9 Y% v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。
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) l# u1 R1 O6 P8 t. y4 X. w, y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。
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+ ?! I, M0 k8 |; |8 h% _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。' p" n" `3 w- M/ M$ [
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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。
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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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* K" P2 |% P/ X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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& d& T3 J; c; }' G问题是,中国工业软件如何才能赶超?+ |3 h* K% g7 i+ A" @- M) ^
) Y. K: |0 d1 N. r1 ^: f9 a5 Z8 A答案是:举国体制。
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从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。; ^5 f2 j0 d1 S3 ^0 n( [; w' C. a- H
8 O& Q0 `8 Y& E' ]' D5 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+ w3 p. }$ h* G: T" @1 u9 @2 S* H
2 R* }4 z* r! d: y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。& ]: c1 M$ o0 I4 ?, L6 s) |4 k% f% U
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从现实看,只有举国体制,才能克服工业软件的难点。
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" B9 s8 v: g+ ]8 o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。1 L6 z6 ^! D6 S' f& C6 z- R" z% S5 S
! m u6 P- v/ a/ z, n7 m$ g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。
" j2 x7 v- r& C+ v
! s4 C8 `5 j* f0 I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。! d4 i1 a5 t1 g# l+ \- p" S5 N
中国制造2025十大重点领域
' p+ Y" I9 K& ~5 f. X- R8 H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。* m! p- e( G. z" R
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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。
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9 v8 k. W# [: o' C% h& G9 k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——$ J. b* _* k& ~( I: s/ d
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2009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。
4 X5 K- b( J5 ?8 F+ K. k" b- [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。
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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。4 M+ R% D) {( c1 M
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这不是幼稚,是愚蠢。
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3 q# _8 x: {% q; p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。$ l, Q) s E7 Y
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也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。* _4 r/ l- i. N8 `2 ~( U
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& c7 K/ ] v4 [# I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
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别光看,扫一下嘛
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