工业软件是如何卡住“中国脖子”的(组图)

随着硬件的迭代升级，相比硬件本身，制造装备的“核心竞争力”现在越来越多地体现在软件上。 “卡脖子”问题又来了。而且远比想象的严重。

此前，B站UP主GeekLead曾在《华为等中国制造，美国靠软件怎么卡？》 “在这个投稿视频中工业控制计算机好中吗?，分析了中国在工业软件领域的短板，与“卡脖子”的核心部件相比，工业软件的限制程度堪比“卡头”。

为什么中国的火箭能上天，但芯片还是卡住了？

这是因为美国控制了制造业的基础，这个场景可以与底线相提并论。

在芯片生产方面，国内企业在一些场景上可以凑合，但在芯片软件设计上，中国远远落后。关键软件在生产上游，这意味着美国不仅卡在中国的脖子上，也卡在了头上。

工业软件是中国整个工业体系最大的短板之一。很多人对中国软件有一个认知误区：很多互联网大公司做软件，中国软件能有多烂？

这里，极客船长引用倪光南院士的一段PPT：

从PPT可以看出，虽然中国的互联网应用非常强大，但中国的大型工业软件和芯片设计软件（EDA设计工具）是最薄弱的环节。作为一名工程师，Geek 船长曾在互联网和工业软件领域工作过。留学期间，他的导师是工业软件领域的专家。当时，他还在北美西门子工业软件研发部实习。正是这段实习经历，让极客队长意识到了行业的艰辛和中国的差距。这门科普对于提高公众意识也非常重要。

工业软件如何卡在“中国脖子上”

首先，工业软件到底是什么？

工人要想做好工作，首先要磨砺自己的工具。工业软件其实是工业领域的工具，像office、photoshop等。

工业软件大致可以分为三类：帮助设计、帮助模拟、帮助制造，英文缩写CA开头（计算机辅助）：

设计软件——CAD，简单理解为绘图工具。例如，要建造建筑物或制造零件和芯片，您需要先绘制图纸。早期都是手绘，现在都是电脑操作。拖放标准 组件可以直接组合。

仿真软件——CAE，从使用上来说，是一个实验，也就是帮助检验它是否合适合理。

制造软件-CAM，既然生产依赖于设备，那么设备的运行依赖于CAM。例如，在机床生产中，需要依靠软件来控制刀盘如何移动以及如何切割。

当然，这些概念现在已经合并成一个大概念，提供一整套服务——PLM（产品生命周期管理）就是产品生命周期管理，电子领域就是EDA（电子设计自动化软件）。

目前，无论你是PLM还是EDA，中国都完全被国外特别是美国“卡住”了。

因为软件是所有环节的工具，没有工业软件什么都做不了，软件卡了就什么都卡了。因为如今工程师无法手工绘制数亿个晶体管。甚至在 1970 年代，EDA 诞生于硅谷，英特尔和惠普已经在企业内部进行了探索，然后形成了一个独立的产业——Synopsys 和 Cadence，然后在硅谷创业，现在他们是已经在这个行业了。垄断一般巨头存在。

为什么中国的工业软件发展不好

第一个原因是困难。

很多人认为工业软件是计算机专业。其实工业软件看似软件，背后却是无数知识的结晶，是一个绝对的跨学科领域。它要求你在各个领域都没有短板，绝对不可能只参加计算机专业。

首先，它涉及基础科目。在这里，极客船长重点分享他的实习经历。

当时，极客船长实习的公司是大名鼎鼎的西门子NX。实习部的中文翻译是动画团队，客户是特斯拉。当时他们正在研究 Model 3，形状还没有最终确定。因为客户的设计很新颖，不管是巨大的玻璃还是电动车，需求很多，在当时确实是第一个。特斯拉给出了几个版本的设计，需要电脑模拟汽车制造的过程，看看设计是否合理。

一开始，极客队长还以为做个动画有多难，但项目开始后就傻眼了。虽然这是动画，但它不像动画那样是动画。动起来就够了。行业的要求非常严格和精确。极客船长每天研究力学，模拟数千个部件的运动过程，计算每个部件的空间位移。而且，不同的成分直接相互之间有一定的作用力。仅有基础知识是不够的。的。

可以说工业控制计算机好中吗?，工业软件的程序员如果不懂动态，根本就没法工作。所有动画模拟都必须基于物理公式。工业化生产不是儿戏，也不好看。需要能够知道实际生产情况。

由此，极客队长明白了：工业软件本质上是将物理公式写入软件，让软件快速实现运算。而如果需要的物理公式不存在，那么就必须先推导出公式，这需要物理基础学科的研究，然后是计算机的底层研究能力。因为有些物理公式太复杂，理论虽然正确，但无法计算。计算机科学家有责任让计算成为可能。

在这里，极客队长列举了一个典型应用：CFD（计算流体力学），计算流体（如空气、水等）对产品的影响是CFD的重要应用之一。这种模拟用于飞机机翼和汽车形状。设计的时候一定要做，现在已经设计到更多的领域了，比如芯片的散热。

其实CFD相关的物理方程早在19世纪就已经提出了，但是没有电脑就很难求解，所以之前基本上都是靠实验，比如在机翼上设置风洞防止机翼，然后使用风扇模拟气流并使用传感器测量数据是一个昂贵且耗时的过程。

在 IBM 计算机求解此方程后，使用计算机求解物理方程成为可能。在技​​术不断迭代的影响下，CFD在计算量和计算速度上都变得越来越强大。

在CFD领域，中国可以说是被美国操控了。 2019年，美国华为禁令刚刚开始，美国Ansys已经被禁售。作为业界皇冠级工业软件，台积电、联发科等都是Ansys的客户，其在CFD领域流利的名片级产品被禁。

密歇根大学 CFD 领域的领导者 Philip.L.Roe 教授评论说：现在 CFD 分析已经完全取代了设计工业产品的实验。如果美国和欧盟真的认真执行相关政策，中国的汽车和飞机设计将不得不重蹈覆辙。

目前，工业仿真软件主要由美国、德国和法国控制，如美国的Ansys、德国的西门子、法国的达索等。关键是欧盟和美国密不可分，Ansys收购了很多欧洲公司。说白了，在工业软件领域，美国还是控制着观众的。

第二个原因是缺钱。

说实话，你不能用爱做任何事。极客船长在西门子实习的时候，在一个很小的城市，而且价格很低。一个暑假两三个月，税后工资15000块钱，差不多1000万元。和国内很多做工业软件的朋友相比，工资差距很大。

工资低有市场原因，因为工业软件行业的头部效应非常明显。为了不影响自己的研发周期，客户只会为最先进、最可靠的软件买单。但是，在公平竞争下，国产软件相对高端客户没有优势。为什么客户要赌上自己的未来，给国产软件送温暖？洋货又便宜又好，何不直接用呢？

事实上，国外的工业软件已经渗透到了中国工程师的培养中。现在，中国高校的大部分工程专业学生一进大学就必须学习国外软件。他们学习的第一个 3D 设计软件是 SolidWorks。母公司是达索。控制大学就是控制中国未来的工程师，从源头上扼杀中国人才。

第三个原因是政策。

美国国防部率先发起了电子复兴计划 (ERI)。这里的“复兴”不是因为落后，而是因为美国发现自己的领先优势不够明显，不得不依靠政策进一步扩大优势。 ERI 计划在五年内投资 15 亿美元，而 EDA 软件巨头 Cadence 已为该计划获得 2400 万美元的资金。而这只是美国近年来的各种扶持政策之一。

在中国，统计数据显示，“十五”和“十一”期间，相关领域各项政策性投资仅约5000万元，而“十二五”期间，不超过200万元。可以看出差距。一处。也就是说，美国一项扶持政策的力度相当于中国过去15年投资的50倍。这其中还有一个原因，那就是工业软件的定位很尴尬。如果属于软件，按照中文分类属于工业应用；但正如我之前所说，工业软件最重要的是跨学科的基础研究，而不仅仅是工业可以涵盖。一个典型的中国时刻再次出现。根据经验，综合多个内容，控制两端的结果就是踢球，忽略两端。

另一个问题是，从概念上讲，科研投资“软于硬”。比如在华为事件中，很多科普视频都在讲光刻机，所以很多时候上面的政策投资更喜欢看钱。一边去建实验室，买高端实验设备，一边投资软件，效果不好，领导怎么表现？看着一堆电脑？倪光南院士也提出了这一点。要改变软件不重要的观念，要知道工业软件是与光刻机、机床一样重要的工业实力。

好在国家已经开始重视它了。 “十四五”重点解决国家卡脖子工程。光刻机、芯片、操作系统和触觉传感器等 35 项关键卡颈技术将成为未来。焦点方向。

结论：中国工业软件的发展还是要依靠广大的行业从业者，中国的青年人才，在经历了人口红利之后，下一步就是人口素质提升带来的工程师红利。中国拥有世界上最多的大学生群体，未来也将拥有世界上最多的工程师群体。希望借此机会唤起年轻一代对工业软件的兴趣，值得期待。

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