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! F5 d# { E V! y◆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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作者:正解局本文授权转载自:正解局(微信ID:zhengjieclub)3 r# b- T! W6 Z, f' r
$ o1 {9 j+ o9 g7 R% m6 m$ L/ w* _# w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。0 ?2 R+ ~4 g$ d" P, U( V0 J7 A
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0 e; t+ l; d5 Z1 V$ m. A6 c3 K9 ~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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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。3 }3 ~; Y3 c: W8 j' z
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, A/ _/ i& b$ P7 b) Y$ ^这就是工业软件。- n$ E& a5 F- k
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1. 落后20年,80%被外企垄断 ; S& R; Y' \& W/ A
) V$ n0 d! U3 y0 b. t4 B t. o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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7 O" {/ C# M! H! K5 a9 P6 X最具代表性的工业软件,是EDA。
4 X8 c( O: A5 J) L7 K$ W: 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)" v( A: J7 [; w9 @7 o7 I
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5 E4 i* E+ u: G& y& g- OEDA,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。; P6 \3 x- V9 p% X" q; m
9 d1 k6 h7 D7 C( g" o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。4 z* A2 ~6 X' i; _6 x2 ^% u1 B) i% v
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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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8 y0 U' o9 s; b) W8 `8 z6 |0 y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”。& U& \( o9 O7 _ ~' n( H1 V
' G3 q* i/ ]9 ]# ?9 y5 g$ Z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。2 v0 ]. n: _3 U: }
, \# v& V& ?# G: l$ l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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0 A' |; o& [1 H7 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)
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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。 A& h. I! i. \; N" a, P1 P* d
Y: [5 ]* q; `6 Q6 ^: f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)
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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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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。
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3 h' G1 {% z$ j, _核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。
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1 ]3 y. d& V5 X$ w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。& K5 h0 j: A4 n P9 m* P$ X
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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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3 E# U, a' ]5 Q0 `. M$ Z8 @' O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。
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今天,一个没有软件的世界是不可想象的。6 {: U# J, S# q7 X+ E0 W6 |
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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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* H) [6 |- R3 W没有工业软件,智能制造就是空想。
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# U. E4 c! ?( S$ H4 f( R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。! F" o: d; q) u$ ?/ u0 M0 T0 e) ]
% O- S9 D4 [! y6 N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。! a; B6 l j7 O$ Z. E/ X. L
7 r* E: W z3 {7 T( Z" {没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。9 M0 U; G2 S/ R( U
: N! e) Z3 S0 x# J警惕安全后门,敲响安全警钟。
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) ~+ y; k5 r/ K0 ~9 }% E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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* p% h7 q: a5 ?6 a+ ^7 d) ^( v6 p/ }
g4 n7 Q! B E2 p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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0 @, l" P# |9 W; B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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9 S4 R& J" d/ J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。- J9 V4 }2 L) @4 R# v! F* j7 g7 _0 k% j
# D. S0 t/ Z" @( K依赖外企,易被卡脖子。
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5 b' }5 r, |, Y7 J% f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)& t' z3 y" Y; z( B$ s
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- c- ?7 a" g$ q8 d, o8 E2 \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。- p& U, y+ f6 [7 r9 a# X* F6 x
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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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0 c% z7 H: } p% ^3 T9 h工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?
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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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( v8 t6 {2 j, Q遗憾的是,工业软件没有捷径。, ~3 ]' y6 n( U
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这是因为,做工业软件,是一件“吃力不讨好”的事情。" p/ `" C& X+ ?9 [1 a
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吃力,指的是难度大。
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! T+ K$ B, L$ ^+ ]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——! e0 q/ y* n$ T1 B% @
/ A) R# b+ m3 Q. w& K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。
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6 s. E" F7 ]" u2 Q6 M: W3 f" O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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|, d& p) ?% H* z& c# a, e s5 t由此可见,研发工业软件并非易事。
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% j7 h* ?" L4 z& q, B; m! T7 }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。- ^- @2 ^: H( Z, f% {
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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)
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; d0 d7 M7 Q6 F+ t6 ~! h: a% a& V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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: X9 e9 _4 U8 H& d, u) Z% V4 }工业软件的另一个难点是,千人千面。2 x: z$ [& a6 r+ `1 @, n6 t- A- j
* F$ A9 s$ p+ ^* D% i# I' ^3 w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”。( L6 |9 r5 i5 t/ n1 o
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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。& L' O! A! g2 ^3 w6 U
0 D3 w9 m ^9 o2 ?8 u( W$ l这又要求,工业软件必须要有行业积累。# Y! \8 o3 Y! J5 l4 x7 r7 }2 @
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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。
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' ]5 z- Q U& z1 s. V8 Z, V一步落后,步步落后,难就难在这里。4 M) t# ^) a D
{) {6 Y3 P; ]8 a2 u% ~不讨好,指的是收益小。
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. S8 v" `* p' V; D3 u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)8 B. f8 B8 H9 c: T4 n
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2018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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. D5 I; S/ w4 Z+ ?- z% e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。
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5 I$ z1 s, T5 e1 L! v2 F+ X退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。1 J7 X4 @! F" |3 b! C; @! Q' @2 D
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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。, @# C" ^( S3 M% Q. ?" W
9 F2 k7 P; E5 v0 x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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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。
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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。& l; q+ J. h1 P: a
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; ]- i; O$ i5 z' ~# F2 ?8 m4. 只有举国体制,才能搞出工业软件
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: _) V1 {$ B# k' b9 ?4 i. l, h- C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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) Z- u$ z0 S' [9 x# f7 o问题是,中国工业软件如何才能赶超?
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( ~+ T! r/ k7 T# p, r答案是:举国体制。
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- |. v1 A' U4 t- W# _1 Y9 z从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。/ M, d* N( O% O1 A
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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”。
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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。% D0 {9 j' G; D, H4 [- Q
9 ?+ A4 T1 c8 G" @3 h从现实看,只有举国体制,才能克服工业软件的难点。" L" K9 }: X0 |% \ ^; F
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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。+ H& d% g' ?' D+ e: F
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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。
2 H7 P& \/ R7 C% s2 x
% ~; i' Q4 m: p& i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。8 V5 i+ m; |+ V/ \3 e; b Y s
- ?5 q# k2 R; ?, B. M! r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。
% Z" \9 ^2 i$ g/ y 中国制造2025十大重点领域
9 D( o' E2 j, d# @( ]( H8 F3 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。3 u6 a0 a7 J& U8 G' }, b+ K
H' a( z- ^* M& Q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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, T6 A! K" I7 H4 T! 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——
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! f$ T, a( R- D. t' _; a2009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。
8 X$ I6 r, ^7 D2013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。 5 O. p" H; b e* R: o
! w7 w! T3 o! ]1 t; s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。
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这不是幼稚,是愚蠢。
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7 g3 A W, d! |) U+ K# n0 X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。! C% M* p' L- P: \
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也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。8 I8 U1 T' I+ r7 D; M
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8 Z! u- l3 T8 f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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+ ~; F1 n( z1 q 别光看,扫一下嘛, W6 m- H+ S/ y t# Z& n( P
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