今年六月中旬，一封由美國(guó)MathWorks公司發(fā)給哈爾濱工業(yè)大學(xué)（哈工大）的郵件在網(wǎng)上流傳。郵件顯示，由于哈工大被列入美國(guó)商務(wù)部實(shí)體名單，因此無(wú)法繼續(xù)使用MATLAB軟件。消息一出，輿論嘩然。

隨著討論的逐漸深入，一系列與MATLAB相似的軟件開始走進(jìn)公眾視野：AutoCAD、CATIA、Ansys。這些名字看似陌生，但從根本上講，和每個(gè)人的生活息息相關(guān)。你住的房子、用的手機(jī)，設(shè)計(jì)階段需要用AutoCAD建模;飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭，大都需要用CATIA做三維模型;而家里的電器散熱好不好，數(shù)碼產(chǎn)品信號(hào)是否穩(wěn)定，這一類問(wèn)題可以由Ansys解決。而哈工大被禁的MATLAB，是一款被稱為“工科神器”的數(shù)學(xué)軟件。雖然是“數(shù)學(xué)軟件”，但是其廣泛被用于自動(dòng)控制、通信乃至金融領(lǐng)域，可謂無(wú)孔不入。

被禁了怎么辦？最直接的想法就是找替代產(chǎn)品，然而，潛在的替代方案并不令人滿意。同樣是隸屬工信部的國(guó)防類高校，來(lái)自南京航空航天大學(xué)的博士生鄭慧說(shuō)，MATLAB最大的優(yōu)勢(shì)就是豐富的函數(shù)庫(kù)、工具包。雖說(shuō)理論上可以用Python代替MATLAB，但由于缺少大量封裝好的底層函數(shù)，科研效率要降低10倍不止。而MATLAB另一大仿真模塊Simulink，則基本找不到替代品。

這次MATLAB被禁事件，讓國(guó)人看到了除芯片之外，另一個(gè)更值得重視的領(lǐng)域。只不過(guò)這個(gè)領(lǐng)域?qū)Υ蟊妬?lái)說(shuō)過(guò)于“小眾”，要扒開重重迷霧才能看清：工業(yè)軟件，我們的國(guó)產(chǎn)替代能力究竟如何？

一個(gè)比芯片更受制于人的領(lǐng)域

為什么工業(yè)軟件如此重要？

走向智能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)趙敏認(rèn)為，智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最內(nèi)核的就是工業(yè)軟件。

中國(guó)科協(xié)智能制造學(xué)會(huì)聯(lián)合體智能制造研究所副所長(zhǎng)林雪萍說(shuō)得更加直白：如果把人工智能、制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型這些概念一層層扒開，最后剩下的就是工業(yè)軟件。

人們只知波音具有全球頂級(jí)的飛機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，卻不知道波音787整個(gè)研制過(guò)程用了8000多種工業(yè)軟件，其中只有1000種是商業(yè)軟件，其他的7000余種是波音經(jīng)過(guò)多年積累自己開發(fā)的專用軟件，并不對(duì)外銷售。

我國(guó)要想達(dá)到波音的飛機(jī)研制水平，首先要具備那8000種工業(yè)軟件的水平。

但實(shí)際情況是，工業(yè)軟件成了我國(guó)工業(yè)行業(yè)中孱弱的領(lǐng)域，同歐美國(guó)家相比，我們?cè)诠I(yè)軟件上的落后之于芯片有過(guò)之無(wú)不及，差距至少有30年。

華為每年從國(guó)外進(jìn)口上百億美元的芯片，卻鮮有人知道這些芯片的設(shè)計(jì)要依賴于EDA軟件。EDA中文名叫電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，是集成電路最上游的產(chǎn)業(yè)，被稱為芯片之母。如果說(shuō)芯片是軀殼，那EDA就是讓它動(dòng)起來(lái)的靈魂。要制裁華為，更粗暴的辦法是取消EDA軟件授權(quán)，這也正是當(dāng)前美國(guó)政府的制裁手段之一。

不過(guò)很可惜，在EDA領(lǐng)域，三大巨頭Cadence、Synopsys和Mentor基本壟斷國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。其中Mentor被德國(guó)西門子收購(gòu)，而另外兩家均為美國(guó)企業(yè)。

在工業(yè)軟件分類中，以CAD、CAE、EDA為代表的研發(fā)設(shè)計(jì)類最為關(guān)鍵，也是國(guó)內(nèi)業(yè)界最為“瘸腿”的地方。

除了EDA軟件被國(guó)外企業(yè)把持之外，CAD和CAE處境同樣不樂(lè)觀。法國(guó)達(dá)索、德國(guó)西門子、美國(guó)PTC與Autodesk占據(jù)國(guó)內(nèi)CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）90%以上的市場(chǎng)份額;Ansys、Altair和MSC等國(guó)外產(chǎn)品基本壟斷了CAE（計(jì)算機(jī)輔助仿真）領(lǐng)域，這三家皆為美國(guó)公司。

2018年10月，美國(guó)商務(wù)部對(duì)國(guó)產(chǎn)新興存儲(chǔ)器企業(yè)福建晉華公司實(shí)施禁售令，不僅硬件供應(yīng)商停止了供貨，美國(guó)的工業(yè)軟件企業(yè)也應(yīng)聲停止供應(yīng)，投資370億元的福建晉華立刻陷入癱瘓。這就是工業(yè)軟件的威力。

根據(jù)業(yè)內(nèi)專家長(zhǎng)期觀察與分析后的一致結(jié)論，工業(yè)軟件是改革開放以后，唯一一個(gè)與國(guó)外同行不斷拉大差距的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。

工業(yè)軟件“失去的三十年”

我國(guó)工業(yè)軟件在上世紀(jì)八十年代曾經(jīng)出現(xiàn)了一波開發(fā)的小高潮，但隨著政策轉(zhuǎn)向，大好局面戛然而止。

根據(jù)林雪萍的說(shuō)法，“七五”到“十五”（1986—2005）期間，國(guó)家對(duì)國(guó)產(chǎn)自主工業(yè)軟件一直有扶持政策。甚至在八十年代中后期，CAD、CAE領(lǐng)域出現(xiàn)了百花齊放的大好局面。那時(shí)，以清華、北航為代表的一大批科研人員投身到工業(yè)軟件的開發(fā)當(dāng)中，取得了非常積極的研究成果。但從2011年開始，中國(guó)信息化開始走兩化融合的道路，對(duì)國(guó)產(chǎn)自主工業(yè)軟件的支持，包括對(duì)相關(guān)企業(yè)的直接資金投入幾乎沒(méi)有了。此時(shí)，變成了另一種支持方式，工信部重點(diǎn)通過(guò)對(duì)制造業(yè)企業(yè)的補(bǔ)貼，拉動(dòng)信息化建設(shè)。此舉帶來(lái)一個(gè)間接后果，國(guó)家補(bǔ)貼的大量“兩化”融合資金都去買了國(guó)外軟件。

客觀的說(shuō)，這些政策有其積極的意義，通過(guò)對(duì)制造業(yè)直接補(bǔ)貼，企業(yè)快速提高了信息化能力，培養(yǎng)了一批信息化人才。但是，也正因?yàn)榇?，孱弱的?guó)產(chǎn)工業(yè)軟件無(wú)法和強(qiáng)大的國(guó)外公司競(jìng)爭(zhēng)，又缺少國(guó)家資助，便徹底斷糧了。

從那時(shí)起，我們的CAD/CAE軟件，陷入“失去的三十年”。從“十五”到“十二五”的15年間，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)家對(duì)CAD/CAE等核心工業(yè)軟件投入資金不超過(guò)2億元。而全球最大的CAE仿真軟件公司Ansys，在2019年一年的研發(fā)投入為2.98億美元，約為21億元人民幣。也就是說(shuō)，一家國(guó)外企業(yè)一年的資金投入，是我們15年投入之和的10倍。

研發(fā)投入差距巨大的背后，還有更深層次的含義：國(guó)外廠商相對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)建立起了幾乎牢不可破的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)商學(xué)院教授格林瓦爾德在《企業(yè)戰(zhàn)略博弈》一書中指出，對(duì)于企業(yè)而言，最強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)就是規(guī)模經(jīng)濟(jì)與用戶忠誠(chéng)度的組合。

聯(lián)系到上文所述，國(guó)外軟件在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的超高市場(chǎng)份額和研發(fā)投入強(qiáng)度，可以輕松算一筆賬。如果A公司產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率90%以上，B公司產(chǎn)品市場(chǎng)占有率不足10%，也就是A的1/10。A公司每年投入3億美元保證自己的技術(shù)領(lǐng)先，但由于其超高的市場(chǎng)占有率，平攤在每一套軟件上的研發(fā)成本（研發(fā)支出/產(chǎn)品銷量）非常低。即便B公司也投入了和A公司同樣多的研發(fā)資金，它平攤在每一套產(chǎn)品上的成本卻是A的10倍。

此時(shí)，B公司處在一種兩難境地。研發(fā)投入保持和A持平，則產(chǎn)品成本太高?？车舸蟛糠盅邪l(fā)投入，則技術(shù)跟不上A。要么因?yàn)闆](méi)有成本優(yōu)勢(shì)被市場(chǎng)淘汰，要么因?yàn)榧夹g(shù)落后被市場(chǎng)淘汰。此時(shí)從商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)上說(shuō)，B怎么做都難以與A抗衡。

把A替換成CAE領(lǐng)域的Ansys，或者DEA領(lǐng)域的Cadence，B換成一家國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件公司，整個(gè)商業(yè)案例絲毫沒(méi)有違和感。

然而，缺少資金投入只是看得見的原因，還有一些原因是“看不見的”，這些看不見的原因成了政策制定者和行業(yè)從業(yè)者的思想枷鎖。中國(guó)工程院院士倪光南說(shuō)，我們?cè)诠I(yè)軟件、操作系統(tǒng)上比較弱，一個(gè)非常重要的主觀原因就是“重硬輕軟”。

2019年11月在“洞見2020中國(guó)企業(yè)服務(wù)年會(huì)”上，倪光南院士說(shuō)，“軟件，地方負(fù)責(zé)部門都不愿意投資，因?yàn)橥读塑浖院笫〉脑?，很難說(shuō)得清楚。硬件可以有產(chǎn)方，幾百億設(shè)備也看得見，軟件一投下去，如果失敗的話，人一走什么都沒(méi)有了，所以也不愿意投”。但讓人啼笑皆非的是，“重硬輕軟”的思想用錯(cuò)了地方。因?yàn)楣I(yè)軟件是實(shí)實(shí)在在的工業(yè)品，不是軟件。工業(yè)軟件姓“工”不姓“軟”。

在林雪萍看來(lái)，這是“刻骨銘心的工業(yè)誤判”。工業(yè)軟件本質(zhì)是工業(yè)品，是工業(yè)的結(jié)晶，非IT的產(chǎn)物。因?yàn)樗鼉?nèi)核凝結(jié)了工業(yè)化長(zhǎng)期積累的工業(yè)知識(shí)、訣竅與經(jīng)驗(yàn)。趙敏也曾表示，“沒(méi)有工業(yè)知識(shí)，沒(méi)有制造業(yè)經(jīng)驗(yàn)，只學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的工程師，是設(shè)計(jì)不出先進(jìn)的工業(yè)軟件的。”

先是誤把工業(yè)軟件當(dāng)成軟件，進(jìn)而又犯了“重硬輕軟”的錯(cuò)誤。錯(cuò)上加錯(cuò)，最終造成了現(xiàn)在工業(yè)軟件的困難局面。

中國(guó)工業(yè)軟件崛起新思路

國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件如何破局，要從歷史中找答案。

幾十年來(lái)，美國(guó)產(chǎn)業(yè)界從來(lái)沒(méi)有停止呼吁，要求政府定向支持工業(yè)軟件行業(yè)。從1995年開始，美國(guó)先后提出加速數(shù)字化建模仿真創(chuàng)新戰(zhàn)略、計(jì)算科學(xué)戰(zhàn)略;2009年發(fā)布《美國(guó)制造業(yè)——依靠建模和模擬保持全球領(lǐng)導(dǎo)地位》白皮書，將建模、模擬和分析的高性能計(jì)算，視為維系美國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力戰(zhàn)略的王牌;2017年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)預(yù)研局DARPA提出了新的電子復(fù)興計(jì)劃（ERI），該計(jì)劃本意不是“復(fù)興”，而是指和其他國(guó)家相比技術(shù)領(lǐng)先不夠大，需要繼續(xù)投入資金保持更大的領(lǐng)先。資料顯示，僅在2018年，就有2.18億美元流入ERI，EDA三巨頭之一的Synopsys將從中獲得610萬(wàn)美元。

美國(guó)工業(yè)軟件的發(fā)展歷程證明了，工業(yè)軟件的壯大離不開政府的長(zhǎng)期支持。但對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件來(lái)說(shuō)，光有扶持是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。既然已經(jīng)處于劣勢(shì)，那么更關(guān)鍵的問(wèn)題是：面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，采用什么方式才能發(fā)展起來(lái)？

通過(guò)分析MATLAB軟件的發(fā)展歷程，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員包云崗曾撰文提出了幾點(diǎn)建議：

一是把東西做出來(lái)，而不是追求把論文發(fā)出來(lái)。MATLAB的前身——EISPACK和LINPACK是兩個(gè)不經(jīng)意的產(chǎn)物，當(dāng)時(shí)Moler教授申請(qǐng)的項(xiàng)目沒(méi)有發(fā)表論文，只開發(fā)出了這兩個(gè)軟件，看似失敗，卻為以后MATLAB的誕生奠定了基礎(chǔ)。

二是把東西用起來(lái)，而不是做完就扔了。看似做出來(lái)的兩個(gè)軟件沒(méi)有論文，缺乏創(chuàng)新，但他們都是很實(shí)用的工具。EISPACK到現(xiàn)在被引用了1800多次;LINPACK則影響了世界超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

三是把教學(xué)場(chǎng)景用起來(lái)，而不是把教學(xué)當(dāng)負(fù)擔(dān)。MATLAB是Coler教授想把兩個(gè)軟件應(yīng)用于教學(xué)的產(chǎn)物。當(dāng)時(shí)為了讓學(xué)生更好的學(xué)習(xí)線性代數(shù)，Coler教授自己動(dòng)手寫了一個(gè)叫MATLAB的小工具，把兩個(gè)軟件接口封裝起來(lái)了。

四是樹立持久意識(shí)，不要期望速勝論。從第一版MATLAB到現(xiàn)在已有40年;第一代EDA到現(xiàn)在也有40年;Intel第一代微處理器距離現(xiàn)在已經(jīng)50年。MATLAB對(duì)應(yīng)公司MathWorks在1984年成立，但是只有1名員工，現(xiàn)在卻有3000多名員工，400多萬(wàn)用戶，這才是持久戰(zhàn)獲勝的典范。

此外，在商業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)軟件國(guó)際巨頭的發(fā)展同樣給中國(guó)產(chǎn)業(yè)界以啟示。在上世紀(jì)80年代AutoCAD如日中天之時(shí)，法國(guó)達(dá)索和美國(guó)PTC采用了一種非常巧妙的方式打破了壟斷——差異化策略。當(dāng)時(shí)，整個(gè)二維建模市場(chǎng)是AutoCAD的天下，直接正面競(jìng)爭(zhēng)很難取勝。PTC與達(dá)索干脆越過(guò)二維，直接推出三維建模功能，用“降維打擊”的方式占領(lǐng)市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在三維建模因便利性和直觀性反而成了主流。這對(duì)中國(guó)工業(yè)軟件企業(yè)來(lái)說(shuō)，具有借鑒性。

上文提到，即便是開發(fā)出了和Ansys、PTC一樣好的工業(yè)軟件，由于剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)市占率過(guò)低，不得不承擔(dān)過(guò)高的產(chǎn)品成本。如果無(wú)法商業(yè)化，便沒(méi)了造血功能，國(guó)家扶持可以讓企業(yè)長(zhǎng)大，但是不能撫養(yǎng)企業(yè)一輩子。

如今CAD/CAE領(lǐng)域的巨頭，都是成功的商業(yè)公司。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，企業(yè)應(yīng)該避免直接與海外工業(yè)軟件巨頭直接對(duì)抗，而是轉(zhuǎn)向其覆蓋薄弱的領(lǐng)域。PTC用當(dāng)時(shí)非主流的三維建模贏得市場(chǎng)，再反過(guò)來(lái)奪取AutoCAD的二維建模市場(chǎng)份額，實(shí)踐證明其策略是成功的。

無(wú)獨(dú)有偶，2019年10月，國(guó)際事務(wù)處理性能委員會(huì)（TPC）宣布 ：在最新發(fā)布的TPC—C排行榜中，螞蟻金服自研數(shù)據(jù)庫(kù)OceanBase位列第一，超過(guò)Oracle（甲骨文公司）。僅一年后，OceanBase又打破自己在2019年創(chuàng)造的紀(jì)錄，將在線事務(wù)處理性能提高了10余倍。

數(shù)據(jù)庫(kù)作為工業(yè)軟件的一種，這樣的突破著實(shí)讓行業(yè)倍受鼓舞。OceanBase九年磨一劍，工業(yè)軟件行業(yè)至少?gòu)闹心軐W(xué)到兩點(diǎn)：

第一，任何工業(yè)軟件的研制必須要有使用場(chǎng)景，堅(jiān)持市場(chǎng)化導(dǎo)向。OceanBase的成長(zhǎng)和過(guò)去9年淘寶“雙11”交易量增加是同步的。海量數(shù)據(jù)需要一款可靠的軟件來(lái)處理，倒逼之下，讓OceanBase不得不跑步前進(jìn)。

第二，隨著新一輪科技革命的到來(lái)，新科技、新領(lǐng)域?qū)映霾桓F。利用新技術(shù)，快速切入暫時(shí)沒(méi)有被巨頭跟進(jìn)的新領(lǐng)域，再擴(kuò)張版圖，這或許是中國(guó)工業(yè)軟件崛起的一種新思路。

（來(lái)源：深科技）