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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。 % {8 W, {/ y; n# x( f; Y2 L- o$ p
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( `- Z2 O4 z5 f; z! e0 q* C+ I作者:正解局本文授权转载自:正解局(微信ID:zhengjieclub)
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% A+ \7 b6 M6 o7 c$ e" ]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。+ G, u/ F4 s, z1 G8 K* l7 y
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* O2 V) L2 [' D4 m4 d- L: U" K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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, ^6 S4 X2 U2 x) Q1 Z* }" C
1 Y0 ~- V9 e A1 g# I% E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。
4 E" @4 l9 N/ O B# ]9 K: F! \* V7 [. ]4 k
- h t6 F6 A6 L( V( {这就是工业软件。
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0 x `: i9 X' B4 ~) e1. 落后20年,80%被外企垄断
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; R, L% R& |! ?9 S5 E6 q1 W0 C9 k1 ]1 S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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" u4 {& q4 [ @$ T最具代表性的工业软件,是EDA。8 j0 L1 I* o, m) d9 D; }! P! S% K+ ]; j9 U
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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( o2 d/ T; K7 P: W1 O" I8 BEDA,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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+ r1 T" ^- h# K Z, F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。. o7 \9 g4 w8 e ?
+ p( y, J* u4 j. y, tEDA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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1 \ E$ D3 c q- B) I' M _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”。
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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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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。: O- H8 ~9 Y4 E! B% N
8 l2 B+ [9 ]- {* L: k$ z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)+ {. L; w1 ^+ }; Z$ A
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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)
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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——) F7 b- O& O* o: g6 z6 r2 K) C
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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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核心技术部分,更是大多数都被外企掌握。
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/ K, W! d# _1 {6 U# f: P! o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。# o" j, y% W0 y5 W
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/ A, a8 B# c b5 y% H& h, y2. 工业软件有多重要,短板的危害就有多大
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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。) g/ c3 M' g( w: o( x+ u8 P
( x \! r. y; V+ N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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2 u$ ]- a% [; \: \( I5 @没有工业软件,智能制造就是空想。, \2 _8 U' V0 R+ A4 C$ V S9 t h4 y
) _( a9 { @- x y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。
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& V- Y9 A' }% R+ Q3 J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。3 v8 ?3 k* ^3 M5 F$ W4 z6 T
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没有自主可控的工业软件,智能制造就无从谈起。$ N/ D# {6 \/ _6 R. [+ b" R
7 P1 W9 g4 s9 C% c3 o警惕安全后门,敲响安全警钟。2 D" V. Q% ~7 V+ I+ K3 S
3 H9 I* M3 J0 \( M# C' O8 _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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7 Y8 D2 D0 _4 p' p2011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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; v' {6 Q$ O* k- d4 `. V ~, W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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" n3 {' F2 ?; k0 @* }4 y/ e# R# `2 c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。
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- v0 i$ f* d" ?+ ] M依赖外企,易被卡脖子。
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3 m. M* {' Y! a1 ]! X* x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)$ l& H: M% u% ?# m: n
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! P0 s0 x6 P+ d: ]2 ]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。9 X0 k- x9 N$ _2 g4 u4 t
, a* w% t, i0 k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 e( ~. a) W: \ w; l
! ^& p4 F. t, T/ A; V1 {, w# w" h工业软件如此重要,中国应该如何赶超呢?8 [0 O$ g4 W/ P4 U) W1 a7 D
5 r6 k/ E/ P* R% y5 ~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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2 a& G2 }- y* Y/ f% {- j遗憾的是,工业软件没有捷径。
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这是因为,做工业软件,是一件“吃力不讨好”的事情。
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吃力,指的是难度大。2 {: v5 j- W. B( v9 \
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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——: m* o7 t* ]& ]
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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。 7 L; K. e! s" k2 L/ \9 f
5 J& v+ W0 @- h% e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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( T u- p, _- t6 d9 k8 A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。7 p3 r2 ^9 z- k7 `- H& \5 J9 t
5 ?+ O- a% V% t: a# q* @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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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。: s. J, i, u! ?
0 M0 P( o; B e( d0 G0 ?% {/ ]工业软件的另一个难点是,千人千面。8 {* s, ^" ?) m) a. m
2 y( \( O8 Q- @) w' G5 Y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”。- V( L9 G0 G$ u4 R6 L
- Z2 r, s n' N+ P, D2 G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。6 h2 N3 Y5 e% L9 h: Q
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这又要求,工业软件必须要有行业积累。" P3 O+ l, e0 l" p5 C$ M V
! m2 `/ \. }% O" b9 c# h1 d% {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。* z/ N3 T9 C- U1 s
" U r' o; C1 ~' I0 m& _一步落后,步步落后,难就难在这里。6 I U' e2 l8 G
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不讨好,指的是收益小。
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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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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。 S, Z8 T3 H+ L' M1 `
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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。 h) Q: Z0 i8 T! K4 v) [1 N
8 Q. t: b. Y5 k退一步说,即便研发出来,也不一定能赚到钱。- }5 E6 R. D' ^+ A3 X9 q
9 t: a; J4 R. `5 }- n" ~5 g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。) d1 @- y" u, D4 V; |
3 c4 w/ T5 a2 z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。1 i7 Y3 }$ C; { ~4 A5 b
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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。1 o8 U. l- c" ~- x" O/ m9 l
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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。: ?" \. B x, D
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4. 只有举国体制,才能搞出工业软件
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% W; z' B" A* A" @& m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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8 `, d( `" B8 R% _) j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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问题是,中国工业软件如何才能赶超?7 ]+ p# [$ q, V) z: Y3 [: Y8 @
9 ~, z7 h9 _8 i- K# y: n( u! f( ~答案是:举国体制。: J3 m; ^6 |: ?7 `/ Z% l) c5 P
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从历史看,国家重视不足,导致工业软件落后。2 H- d' m# B5 F6 S4 U* v# T) V* K
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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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* G& t9 {: a7 i* 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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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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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。: G$ J- ?3 F: x! r% m! S$ o
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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。+ R9 G! E) x9 Y9 F- o! Z
% x6 w6 I- w2 Q# |$ D" d& ?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。+ a& J+ ?) [% H9 {- c: ^$ B
中国制造2025十大重点领域
& I2 o% h# d2 p* `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。
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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。' K9 r& G7 Y$ Q; H
; ~( u* C/ I8 |/ v' \9 l* Y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——# Z9 z4 E' t. w2 p+ u9 j
: ]9 s7 S' V1 G$ i1 z2009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。
+ p* `/ Z, S6 ^9 P. I+ w2013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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6 y) L! i8 l" G/ Q5 F: i2 s+ \: h& O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。2 t& g* b" ?) H' @. h# K
+ w; Q1 {8 V! Q3 ~& T) `' `7 d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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3 ?- Q b4 b8 X也许,这把剑已经被特朗普握在手里了。0 q3 j! p+ @0 J" l
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- k$ O0 H; k7 q1 D0 @- T* A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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4 k! A3 U j- W. W 别光看,扫一下嘛
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