導讀
中國制造“大而不強”，突出表現是研發能力不強，中國大量的代工廠，都沒有自主的產品研發能力。中國智能制造“缺芯少魂”，芯是集成電路芯片，魂是工業軟件，工業軟件弱小、受制于人。沒有強大的工業軟件，就沒有現代的工業制造能力，我國要實現“智造強國”，必須擁有自主可控的工業軟件。
全新分類 重新命名
2018年在中科院組織的一次會議上，我曾經做過一個報告：智能制造的本質是什么？智能制造的本質就是軟件化的工業基礎，是軟件定義的產品，軟件定義的生產體系。傳統的生產關系與結構難以支撐新的工業體系，這就會帶動生產關系的重大變革，這種工業體系必然帶來生產關系的優化與重構。
正確理解工業軟件并非易事，有很多內在與外在因素。在《鑄魂：軟件定義制造》一書中，我與走向智能研究院執行院長趙敏一起分析了工業軟件如何分類的問題，為此我們也請教了中國工程院、中國科學院的諸多業內專家。到底該如何定義“工業軟件”？按照行業進行分類、按照功能進行分類、還是按照產品全生命周期進行分類？都不太容易分的界限清晰。最后我們總結出了全新的定義方法，按照聯合國工業門類進行分類，從工業視角分類工業軟件，而非IT視角。當然，工業軟件與IT軟件有待深度融合是無可厚非的。
我們將工業軟件分為：工研軟件、工制軟件、工管軟件、工維軟件、工量軟件、工試軟件、工標軟件、工控軟件、工鏈軟件、工互軟件、工應軟件、工采軟件、工材軟件、功能軟件、工安軟件、工數軟件、工智軟件和其他類型工業軟件18類。這是國際上首次以這種形式劃分工業軟件，形成以“工X軟件”的方式命名，四字一詞，簡明扼要，便于理解，分類清晰，中國獨創。這種軟件分類方式我認為是比較科學的，不論是政府還是企業的項目立項、招投標，或者國際采購，就都可以按中國體系為標準了。
圖一
“獵鷹9號”引發的思考
關于工業軟件的未來發展，我最近一直在思考、創新。???以馬斯克的“獵鷹9號“火箭為例，??上世紀美國和前蘇聯發射火箭和衛星時，??就一直在研究??如此貴重的火箭是否可以回收？??從1958年??第一顆衛星發射成功至今，人們一直想攻克這個難題。一級火箭、二級火箭分離后不能使用，??原因在于不是機械式分離（例如強力彈簧彈射分離），當時的技術只能是利用????爆炸螺栓來分離一級、二級火箭，美國和前蘇聯都做了大量使用強力彈簧??彈射分離的地面實驗，但都以失敗告終。所以，一直以來??全世界的火箭發射都用爆炸螺栓進行火箭分離，這也是火箭發射成本居高不下的原因所在，因為一級火箭巨大無比，消耗成本也是巨大。
一級火箭最大，二級火箭越來越小，????一級火箭里面是燃料箱，氧化劑箱和燃燒劑箱體，我們可以把火箭比喻成“??薄皮大餡”，“??薄皮”即火箭外殼、氧化劑箱和燃燒劑箱，“大餡”指的就是箱子里裝的燃燒劑和氧化劑?。埃隆·馬斯克提出是否可以把火箭回收，降低消耗成本，??最重要的就是一級火箭，因為一級火箭不僅最大，而且花錢最多、最難造。想要回收，首先要解決分離問題，先?是?強力彈簧機械式分離?，然后是海面??回收，雷達監測回收火箭的控制姿態，裝有??反推力火箭，反推力火箭把它慢慢回收。隨著時代的發展，計算機的計算能力大幅提升，??完全可以進行大規模的??建模仿真分析和試驗。馬斯克的設計非常合理，用強力彈簧代替了火工，??降低了發射火箭的成本，其創新核心即計算機的設計建模和仿真技術。
獵鷹-9重型火箭機械分離方式的助推器，沒有做實物驗證試驗，其合理和可靠性保證，完全依靠仿真計算實現。工業軟件的應用就是把人的知識和智能賦予軟件，這已經是具備了新一代人-賽博-物理系統
“HCPS—Human-Cyber-Physical
Systems”的基礎了。未來智能制造一定是以賽博空間為中心的??設計、仿真、??制造、試驗，????同時，物理是基礎。
我一直強調“復雜問題簡單化”。????世界上大多數人的思維方式是點狀的，??有一部分人是線性思維，??已經進步了，??還有一部分人是平面的思維，更進步了，有三維立體思維的人很少，??如果具備四維的思維方式，在國際上已經是少數了。總的來說，四維的思考方式就是????立體的空間再加上時間軸。??舉個例子：一個復雜的產品，比如說一架飛機，??它是一個非常復雜的、立體的網狀架構，??其分解開來到零件，涉及到層層分解，各部分零件之間相互關聯，牽一發，??動全身，??關聯關系非常復雜。我經常講的全局構型管理，第一步就是全三維數字化全局構型管理，基礎就是三維模型。
圖二
工業軟件的未來發展
工業軟件的發展和國家文化有一定淵源。例如，法國的自由，??在我們看來很散漫，??但是自由文明??讓人類的創新意識可以充分發揮出來，達索公司和ESI就是最好的證明，前者在創新領域非常出眾，后者專注工業領域軟件模擬和仿真?；而德國的嚴謹細致注重于??生產線的運營管理落地，不能說創新能力弱，只是創新在落地的??實踐中傳播，代表軟件就是SAP公司的ERP軟件；美國的創新能力主要在IT和AI領域。清華大學張鈸院士認為，盡管在某些方面中國AI接近世界水平，但在技術創新方面，中國與世界差距很大。實際上，至今為止幾乎所有的人工智能原創研究成果都來自于美國。
2013年我的一個報告中提到，????中國落后的管理能力和??先進的技術水平??是一個巨大的矛盾體?。中國5000年的文明史是農業文明，工業化時間不長，真正的工業化是??改革開放后才有的，????人們才開始解脫思想上的??束縛。??2019年徐匡迪院士在《揭開中國人工智能虛偽的面紗》的報告中講的非常好：“在人工智能蓬勃發展的今天，我國的核心算法缺位，人工智能發展面臨“卡脖子”窘境。中國制造正從“硬件組裝廠”向“軟件組裝廠”蔓延，政產學研浮躁如故、積習難改。”??我們需要一步一個腳印，用踏實苦干的精神把我們中國的制造業干出來！
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我認為??工業軟件公司要發展，??必須得面向一個??專用領域，??通用軟件肯定干不過專業軟件。專用的CAD/CAE，選定一個行業深耕幾年，就可能成為國內佼佼者，深耕15年、20年，基本在行業內世界領先就沒問題了。目前國內過百人的工業軟件公司不多，大多也都是市場化能力比較強的，新冠疫情也給了我們一個警示，選擇好方向，踏踏實實深耕一個業務領域，??常年堅持不懈，未來一定會很好。
2019年1月4日，CATIA
xDesign在達索系統公司的公有云平臺上，通過瀏覽器網頁就可以完成實體設計、曲面設計、裝配設計，以及基本的CAE分析及優化。因此，無論是在計算機上，還是在各種移動終端上，無論何時何地，都可以通過瀏覽器網頁進行CAD設計。而CATIA
xDesign結合公有云平臺上已有的各種各樣的強大CATIA設計模塊，能將簡單的零部件設計和復雜的整機設計結合起來。
??2020年4月15日，?華天軟件子公司華云三維科技有限公司研發的國內首款、完全自主可控的新一代基于云架構的三維CAD產品CrownCAD正式上線公測。CrownCAD是國內唯一的完全自主可控的三維云CAD產品，構建在自主的“三維幾何建模引擎”和自主的“幾何約束求解器”之上，打開網頁就能進行產品三維設計。同時，CrownCAD適配國產芯片和國產操作系統，同時支持私有云部署，安全性得到有效保障，非常適合于自主可控要求高的中國制造企業。
中國的單位GDP能耗是世界平均值的2.6倍，是日本的6倍，美國的3.2倍。現在，以智能制造為突破口實現節能降耗、綠色發展，提高質量增加效益，是我們“十四五”的必須重點。??大家算一算，??能耗產生最多的在哪里？??????工業和制造業占比最大，農業占比最少。數字化轉型??可以有效幫助企業??降低能耗，????用設計和仿真減少大量的試制和試驗??，減少大量能耗和大量物料浪費，一定會帶來重大突破。?數據表明，按照每年造船交貨的??噸位數計算，??中國、日本和韓國??是世界上TOP
3的造船大國，??中國的成本遠遠高于日本和韓國。所以，??中國工業和制造業?在節能降耗、體系優化方面，大有??文章可做。??
國家有關文件反復強調，“中國制造2025”落地在智能制造上，簡單說就是五句話：創新驅動、提質增效、綠色發展，以兩化深度融合為主線、以智能制造為突破口。但同時，也理應建立在一套自主、安全、可控、強大的工業軟件體系基礎之上。單靠市場的力量，這樣的體系無從建立起來，本土初生的工業軟件企業如同一株株幼苗，必然會面臨全球強大的工業軟件公司“碾壓”，早晚將重蹈中國汽車工業的覆轍。對此，國家應高度重視，不惜代價支持中國工業軟件體系發展，為中國制造2025強“芯”健“魂”。同時，我們看到很多本土的工業軟件??企業還很落后，但是，越落后就越迫切的需要??提高質量增加效益，從而工業軟件的應用??空間就會越來越大。中國是一個制造業大國，??雖然有些數據看起來還不樂觀，但已經對我們向前發展產生了很大的影響。
小結：中國從整體上看沒有完成工業化進程，現有的工業軟件強國美國、德國、法國，甚至日本等，無一不是已經完成了工業化進程的工業強國，凡是工業化進程已經完成，而且工業化水平較高的國家，工業技術軟件化都做的非常好。作為工業技術軟件化的成果之一，其中有些國家孕育出了大量的工業軟件，而沒有完成工業化進程的國家，都沒有能力開發出有影響力的、卓越的工業軟件，無一例外。因此不難得出結論，沒有完成工業化的國家不可能有工業軟件，而完成了工業化的國家不一定有工業軟件。中國沒有完成工業化，但是中國有部分世界一流的工業企業，合理組織，一定能夠開發出來。