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工业软件需要哪些技术

发布时间:2023-04-05 20:18:28

1. 工业领域涉及的CAx技术是什么

简单来说,CAx指的是计算机辅助设计软件,即CAD、CAE、CAM等各项技术的综合叫法,因为这些技术的缩写基本都是以CA为起始,X则表示所有。也就是说,CAx实际上是把这些计算机辅助技术集成起来复合和协调地进行工作。

其中CAD--计算机辅助设计,国产代表为中望CAD;CAE--计算机辅助工程,国产代表为中望电磁仿真软件;CAM--计算机辅助制造,国产代表为中望3D(CAD/CAM一体化软件);

在中国工业软件领域中,国产的中望软件就是CAx一体化公司,这些年中望一直致力于CAE领域以打造全流程的工业CAE软件系统,且已有CAE产品研发推出,可以和国外软件相媲美。现在我国产品型CAE软件正面临一个空白期,国家也一直在鼓励本土CAD厂商自主研发创新开发新产品,期望国产CAx一体化方案的强大

2. 工业互联网的应用技术包括什么

工业互联网的本质和核心是通过工业互联网平台把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来。

工业互联网的关键核心技术主要涵盖“一硬(工业控制)+一软(工业软件)+一网(工业网络)+一安全(工业信息安全)”四大基础技术,“边缘智能+工业大数据分析+工业机理建模+工业应用开发”四大关键技术,以及“开源平台+开源社区”两大杀手锏技术。

工业互联网首先是全面互联,在全面互联的基础上,通过数据流动和分析,形成智能化变革,形成新的模式和新的业态。互联是基础,工业互联网是工业系统的各种元素互联起来,无论是机器、人还是系统。

互联解决了通信的基本,更重要的是数据端到端的流动,跨系统的流动,在数据流动技术上充分分析、建模。伯特认为智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸是在互联的基础上,通过数据流动和分析,形成新的模式和新的业态。

这是工业互联网的基理,比现在的互联网更强调数据,更强调充分的连接,更强调数据的流动和集成以及分析和建模,这和互联网是有所不同的。工业互联网的本质是要有数据的流动和分析。

工业互联网平台可以参考SAP思爱普提出的工业4.0解决方案,作为ERP的鼻祖,德国公司SAP在工业管理数字化方面的创新走在非常前沿。SAP 将为企业提供所需的简化、创新和加速功能,帮助他们制定数字化业务战略。在 SAP 的协作式价值与创新框架内,企业将能充分利用这些功能。

3. 什么是工业4.0需要用到哪些核心技术

工业4.0是基于工业发展的不同阶段作出的划分。按照目前的共识,工业1.0是蒸汽机时代,工业2.0是电气化时代,工业3.0是信息化时代,工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代,也就是智能化时代。需要用到的核心技术:

1、信息物理系统(CPS)CPS形式网络通过(无线)传感和驱动,能够应对不断变化的环境,甚至预测物理系统过程的变化。

2、云计算:云计算让储存在本地的应用程序或者服务连接到物联网变得可能。

3、大数据分析:大数据是指大到那些典型的数据库软件工具无法收集、储存、管理和分析的数据集。大数据分析方法让工业智能化变得可能,比如说机器学习。

4、(IT)系统安全:数据、数据的传播以及所有其它工业系统、机器设备和原件都需要被充分保护,免于遭受网络攻击。

5、增材制造/3D打印:增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除-切削加工技术,是一种“自下而上”的制造方法。

6、增强现实(AR):使用增强现实眼镜的工人可以通过远程接受指令来正确装配零件或者协助调试。

4. 了望 | 工业软件人才之忧

工业软件人才奇缺的背后,是人才培养难、“造血”差、行业待遇低等原因

现在许多大学仅讲授国外知名软件的使用操作,就像是小学生本来要学会计算能力,但却变成让他们学怎么用计算器

工业软件商要联合工业企业摸索一套规范化、流程化培养机制,建设工业软件实训中心,助力复合型人才的培养和团队建设

在软件行业中,工业软件是一个小众产业,却是工业制造的大脑和神经,在产业链中发挥关键作用,堪称工业领域的皇冠。高端工业软件更是皇冠上的明珠。

多名业内人士表示,我国工业软件自主程度较低,既缺皇冠又少明珠。这背后,是工业软件人才“断供”的严峻现实。具体来看,我国工业软件人才培养面临难度大、周期长、待遇低等瓶颈。

今年6月,教育部和工信部联合印发《特色化示范性软件学院建设指南(试行)》(下称《建设指南》),聚焦工业软件人才培养。工业软件人才“断供”现象会有所缓解吗?

工业软件人才“断供”

这家公司在招聘时遭遇的问题,一定程度上折射出目前工业软件行业面临的人才窘境。《建设指南》显示,去年我国软件和信息技术服务业从业人数达673万人,同比增长4.7%,但整体仍存在较大缺口,且结构性矛盾突出。其中,关键基础软件和大型工业软件这两个领域的人才短缺尤其严重。

工业软件包含研发设计类(EDA、CAD、CAE等)、生产调度和过程控制类(MES、SCADA等)、业务管理类(ERP、SCM、HRM等)三大领域,其中研发设计类最为核心和关键。方正证券研报显示,目前国内从事电子设计自动化(EDA)软件研发的人员约1500人,真正为本土EDA研发服务的只有约300人。

工业软件研发人才极度匮乏,导致国产工业软件难以自主开发,国外巨头几乎垄断我国工业软件市场。据走向智能研究院的研究评估,在我国计算机辅助设计(CAD)类软件市场,法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk公司市场占有率达90%以上。CAE仿真软件市场领域,美国ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占据了95%以上的市场份额。

广州中望龙腾公司研发人员正在讨论技术问题 广州中望龙腾公司供图

人才培养遇三难

其一,培养难。业内人士介绍,工业软件人才需同时具备掌握工业知识的能力和将工业知识软件化的能力。

朗坤智慧 科技 股份有限公司董事长武爱斌表示,工业软件的发展需要信息技术与运营技术的融合,在软件设计和研发过程中,需要既懂信息化又懂工业机理的复合型人才,“但目前情况是,工厂的业务人员懂工业流程,但不懂软件设计。IT人才懂软件设计,却不懂工业制造业务。”

其二,“造血”差。高校科研院所在培养工业软件人才方面,本应讲述工业软件理论、算法、程序设计与实现等研发知识,但现在许多高校仅讲授国外知名软件的使用操作,难以培养出合格的工业软件研发人才。工业和信息化部电子第五研究所软件与系统研究部主任杨春晖表示,这样就像小学生本来要学会计算能力,但却变成让他们学怎么用计算器,没有掌握真正的计算能力。

广东工业大学机电工程学院教授黄运保表示,工业软件最核心的内容是底层的方程求解,是最难啃的骨头。“现在学校引进的老师,对这一块既不懂也没有兴趣,大家更喜欢时髦的人工智能、大数据等领域,不愿意去啃工业软件这块硬骨头。”黄运保说。

再者,工业软件设计人员想获得工业知识可从工业领域长期积累,但把知识变为软件,考验着软件设计人员能否真正理解工业领域的机理和模型。“仅靠学校教学很难培养出直接上手的工业软件设计人才,还需工业界的接力配合,但目前产教融合并不畅通。”杨春晖说。

其三,待遇低。华中 科技 大学CAD中心主任陈立平认为,国内软件人才培养大多是做上层的应用软件,最基础的算法、操作系统、软件开发环境等领域乏人问津,很难构建起从算法到软件再到应用的良好生态,这其中的部分原因是做上层应用软件的企业能提供更好的待遇。

一家工业软件研发相关单位负责人表示,刚毕业的硕士毕业生在其单位的年薪在12万到15万元之间,工作七八年后的开发人员年收入也仅能达到20万元。一些互联网、 游戏 公司轻易就能用数倍年薪挖人,有经验的开发人员流失,是许多企业共同的感受。

“提供一个好平台能在短期内留住人才,但积累到一定程度后他们肯定会走,因为薪资水平很难留人。”该负责人说。

需高校、行业协同发力

受访专家认为,我国要培养自己的工业软件人才队伍,实现工业软件的自主可控,需要在学生培养体系改革、深化产教融合、引导人才投入等方面着力。

第一,改革高校工业软件人才培养方式。CAD软件企业广州中望龙腾软件股份有限公司副总经理刘玉峰表示,其公司招聘的应届毕业生,往往要培训6~18个月才能真正有产出,这说明高校工业软件人才培养对“工业”的针对性还不够,应注重跨学科培养,比如在课程设计上,学工业软件研发的学生不仅要会制作软件,而且要懂得某项工业基础知识,两个专业都要学透。

针对一些高校存在把基础理论培养变成教会学生如何使用国外工业软件的问题,受访专家认为必须坚决予以纠正,同时也要注重对工科学生使用工业软件基础原理的教育。

第二,深化产教融合,多方合力培养人才。河海大学信息学部计算机与信息学院软件工程系主任张鹏程建议,尽量让大学与拥有自主知识产权核心技术的标杆企业深度产教合作,设计全周期、全方位的培养模式,与企业联合培养专业人才。武爱斌建议,工业软件商要联合工业企业摸索一套规范化、流程化培养机制,建设工业软件实训中心,助力复合型人才的培养和团队建设。

《建设指南》亦提出要突出专业特色,围绕关键基础软件、大型工业软件等对人才的特色化需求,建设完善针对软件新技术、新模式、新业态的课程和实践能力教学体系。

第三,鼓励更多人才投身工业软件事业。黄运保建议国家加强引导,特别是让大型国有企业发挥责任担当,让一批人愿意来坐冷板凳,踏踏实实做好工业软件研发。在高校层面,鼓励更多教授参与工业软件研究,并在企业和学校之间建立联合科研实验室。

此外,中国IT从业人员约500万人,工程技术人员有四五千万人之巨,应充分调动现有行业人才力量开展工业软件研发的积极性。例如打通工业企业与软件研发行业的沟通渠道,政府部门、大型工业企业设立奖金鼓励软件行业人才攻关工业软件项目等。

在提高企业参与工业软件研发积极性上,江苏一家自动化企业负责人表示,希望在人才引进上给民营企业更多支持。比如在人才认定标准上,更侧重肯定企业需要、有实际成果和实际效用的人才,而不一定必须是有博士学位、海外背景等。□

5. 工业软件 很难吗国外领先

工业软件中几乎最难啃的三座大山,就是CAD、CAE和EDA,大山中间还穿插了许多小的丘陵,如CAM、拓扑优化、工程数据库等。工业软件这三座大山,是人类基础学科和工程知识的集大成者。
尽管它支撑了整个工业的体系,但它的市场份额却小的可怜,不拿显微镜,是找不到它的存在。然而它自身的构成,分别是令人望而生畏的数学、物理、计算机和工程经验。没有一种产值如此微不足道的工业产品,却需要有如此漫长的生命轨迹。从大学的数学方程式开始出发,经过漫长的物理机理的冶炼、计算机科学与技术的萃取,最后还必须经过工程知识的淬火,才能成为一个成熟可用的工业软件产品。

四大技术图谱就像四座护法金刚,形成了深不可测的技术鸿沟。这对于任何一个工业软件企业,十年发展的沉淀,那还只是开始。这条路,太漫长了。

数学基础需要扎实

工业软件首先要有良好的数学基础。计算机辅助设计软件CAD这个学科的渊起和发展,主要是数学的一个分支微分几何突破之后,进化出了一个新学科——计算几何,孔斯、弗格森、贝塞尔等为CAD,CAE,EDA等软件所依赖的3D几何造型提供了强有力的理论基础,在此基础上发展起来的NURBS相关曲线曲面理论和算法是目前大部分商用软件所使用几何引擎的关键技术。

而仿真分析软件CAE无论对于数据的前处理和后处理,还是各种求解器,对数学也有很高的要求。

前处理不仅仅是数据导入、模型修复和显示,很大一块是网格剖分的能力,这部分的技术门槛不低。算是CAE领域后起之秀Altair作为有几十产品的上市公司,至今前处理软件HyperMesh还是最重要的旗舰产品,贡献了公司最多的收入,也是在CAE领域站稳脚的基石。后处理在大规模的数据处理和直观、动态、炫酷可视化展示方面也有很多需要研发的内容,尤其是在B/S架构下,如何通过Web页面快速高质量加载巨大的CAE计算结果,会是一个巨大的挑战。

工业强度的网格生成算法不仅有很深的理论问题,也有很大的程序开发工作量。德国的斯杭博士在德国开发Tetgen,从2000年左右开始一直只做这样的一件事情,坚持了20年,才有了和商业四面体引擎ghs3d竞争的能力。同样法国Distene公司开发的MeshGems系列网格剖分系统被广泛用于商业CAE软件,最早来源于INRIA(法国国家信息与自动化研究所),十几个研发人员也专注开发了近20年。

工业软件这条路上,尽是寂寞的黑夜中的探索。

在NASA公布的CFD VISION2030战略咨询报告中,网格生成是单列的五项关键领域之一,并被认为是达成2030愿景的主要瓶颈。就在这样一个高难度的领域,国内很多软件都是裸奔,依靠Gmsh之类开源算法无法满足客户定制改进的要求,很难做到工业应用主流中去。

优化也是普遍性的数值方法,包括优化理论、代理模型等,是求解复杂工程问题的基础,更不用说对各种路径规划所涉及的矩阵理论、泛函分析、动态规划、图论等等,无不是多约束条件下的多目标自动解空间寻优,背后都是数学王国建构的基础之基。

各种CAE、EDA软件中需要多种计算数学理论和算法,包括线性方程组、非线性方程组求解、偏微分方程求解、特征值特征向量求解、大规模稀疏矩阵求解等都需要非常深厚的数学基础。如果不能熟练运用各种数学工具,对物理场的建模也就无从谈起。

物理场面临着多种挑战

头疼的数学之后,接着是头疼的物理。这是仿真软件、EDA软件需要突破的地方。工业技术的源头,是对材料及其物理特性的开发与利用。因此,对多物理场及相互耦合的描述与建模是各种仿真分析软件的核心。

而工业软件由于要解决的是真实的大千世界,所有看得见、看不见的物理场,都在按照各自的机理自由游荡。工业软件必须要跨越十分宽广的学科光谱,跨越了钱学森科学技术体系的基础科学、技术科学、工程科学、工程技术,而且也会包含大量的经验、诀窍等“前科学”知识。具体而言,任何CAE软件在市场上存身的根本都是其解决结构、流体、热、电&磁、光、声、材料、分子动力学等物理场问题的能力,每种物理场都包含丰富的分支学科。

仿真分析软件CAE的求解器由物理算法组成,每个专业领域都有一堆问题求解算法,不同领域如电磁、结构、流体的求解器处理机制,完全不同,基本没法通用;另外一方面,跟FEA有限元方法有关,采用的单元类型不同,问题求解算法也不同。因此,虽然也有第三方的求解器,但无法像三维CAD软件领域那样形成通过出售几何建模引擎和几何约束求解引擎获利的商业模式。

以结构为例,为解决结构设计的问题,有可能会涉及到理论力学,分析力学,材料力学,结构力学,弹性力学,塑性力学,振动力学,疲劳力学,断裂力学等一系列学科。在这个基础上,主流的CAE软件都支持结构优化功能。相对于传统的CAE的仅限于评估设计是否满足要求,结构优化软件在创成式设计等先进技术支持下可自动生成更好的结构轻,性能优、装配件少的更优设计。

由于现实世界的发展要求,产品的智能化提高导致的复杂度提高,往往产品本身涉及多场多域问题。物理场有太多的组合,相互之间又干扰不清。这些复杂的问题,既要深刻理解学科自身的物理特性,并对这些学科物理特性所沉淀的学科方程,如电磁的麦克斯韦方程、流体力学的伯努利方程、纳维-斯托克斯方程等等,深刻理解之外,还要对实际工程应用领域的多物理场交织耦合环境能够快速解耦,让不同学科不同特质的特征参数迭代过程中能够互为方程组求解的输入输出,以便对多场多域的工程问题进行优化。

随着现在需要处理的模型规模越来越大,模型本身也越来越复杂,现有国际上大型商业CAD、CAE、EDA中使用的几何建模引擎和几何约束求解商业化组件产品(包括InterOp、CGM、ACIS、CDS、Parasolid、D-Cubed等)厂商达索系统、西门子等也在不断跟进最新的计算机技术。比如最近也在采用多线程技术不断改进之前的算法,用于大幅提升模型导入、模型修复、缝合、实体建模、布尔运算、面片化以及约束求解的效率。

6. 工业软件开发技术专业学什么

首先是公共基础课程,这类课程和专业无关,基本上所有专业都会有,主要包括语文、政治、数学、英语、计算机基础等。

其次是专业核心课程,包括《java程序设计》、《数据库技术与应用程序设计》、《关系数据库》、《数据结构》、《软件工程》、《数据库及网络编程》、《软件测试》等。

目的是让学生通过课程的学习掌握工业软件开发技术相关的基础知识和基本技能。最后是各个学校开设的特色实践课程,只有将理论融合于实践才能成为优秀工业软件开发技术人才。

就软件开发而言,现在是信息技术时代,软件人才的需求成比例增长,但是合格的软件开发人才却存在着大的缺口,软件开发行业成为了名副其实的高薪行业,因此工业软件开发技术专业的就业前景是非常不错的。毕业生可从事的岗位有工业软件开发师、数据库管理员、工业软件技术工程师等。

以上内容参考网络-工业软件开发技术

7. 突围工业软件,谁是尖刀连

工业软件大热,万象沸腾。但目前工业软件的定义过于宽泛,其实造成了很多伪工业软件的存在。我自己习惯于将工业软件分为工业物理学软件和工业管理学软件。后者诸如ERP、SCM之类,并不是攻坚的重点。前者则以研发工具软件如设计CAD、仿真CAE、电子自动化设计软件EDA或者流程模拟软件等为主,这些才是真正的硬骨头。只有将工业软件的定义聚焦到真正的工业内核上,才能有更好的发展。而当下过于宽泛的定义,无益于解决核心攻关问题。国内有一个软件排行榜,Top10中制造业的只有华为、海尔、中兴、浪潮和海信。这类软件,基本都是嵌入式软件。没有这些软件,硬件就不灵。但这些软件,其实跟我们所担忧的卡脖子软件关系并不大。也不是本人关心的范畴。我们讨论的还是能够独立服务的研制类工业软件,这才是中国最需要突破的地方。


那么,到底谁是工业软件的攻坚者?目前来看,这个答案,似乎并不是那么确定。正常而言,都是需要供应商来突破。但这种答案也似是而非。工业软件的发展,从来不是一个单人比赛,它更像是一个接力赛。没有基础数学物理的研究,工业软件就会缺少根基;而如果没有用户的反哺,工业软件永无出头之日。很多工业软件败就败在没有用户。不是技不如人,而是用不如人。无用兵之地,则无神武之威。


那么,工业软件都是怎么锻造出来的?从 历史 来看,主要有四个来源,分别来自大型工业企业、大学院所、工程和咨询公司,以及企业家的创业行动。



工业软件如辅助设计CAD、辅助仿真CAE最早都来自航空和 汽车 行业的内部。这两个行业,成为工业软件最有耐心的保姆。GE在上个世纪五六十年代开始研发最早财务软件,成为第一家自研软件的企业。而后,企业自研软件成为一个时髦的事情。到后来,很多工业企业,纷纷加入到自研软件的行列。而在CAD领域,这种现象尤其明显。



后来这些软件,慢慢地形成了商业化的能力,并挣脱工业企业的怀抱,成为专注于工业软件的公司。当然,也不乏并购和消亡。


然而,这种工业软件最早的发展源泉,其实有着特殊的 历史 原因。最早的软件商品化程度都很低,因为需求量也很低,没有一家企业能够靠着软件而独立存活。于是企业必须自行研发软件,开发者本身也是大户。仿真软件ANSYS起源于西屋核电,EASY5起源于波音。


但是这条路,随后就开始变得荒芜。只有走进来,没有重新来过,这是时代的选择。当年一个企业有大型软件是一种有核心竞争力的表现。而开发软件也可以通过一班人马,快马加鞭地完成。而现在的软件代码,动辄数千万行,关联关系非常复杂,已经不是企业内部团队所能维持得住的。如果无法同时实现对外销售,这将是一个巨大的黑洞。


软件开发是一种成本,维护则是另外一种高昂的成本。可以说,自研软件的时代窗口已经永久性关闭。不太会有工业大企业坚持自己开发软件。这是一条血路,因为维持一个系统太复杂了。福特 汽车 公司上个世纪90年代,曾经因为部门经理的个人喜恶而阻挡ADAMS软件的引入,坚持自己开发一套多体动力学仿真软件,因此吃尽苦头,还耽搁了三四年的时间,最后还是要回头拥抱ADAMS。


国内有着类似的情况。航空HAJIF、风洞基地的风雷软件,一直还在苦苦支撑。尽管它们在内部起到了一定的作用,但终究无法与民用软件技术打通,只能靠着国家昂贵的补液来实现持续更新。


总体而言,很多企业会自研一部分软件,但都是小型软件,很难不能担当重任,也无法实现技术溢出。


当前,资金如此丰沛。很多国内的大型工业企业,又会重新考虑这条路径。对于嵌入式软件而言,无可厚非。正如头号军火商洛马需要开发大量的机载软件。但是,如果想开发国外工具替代类软件,那将是一个很难啃的硬骨头。


现在软件都有高度复杂性,维护系统的费用高昂,使用者寥寥。工业软件是知识叠罗汉,开发者、使用者叠加得越多,软件越好用。一家再大的企业也无法承担这种研发费用。更何况,工业软件产值小到可怜。一个明智的决策者,不会选择这条路。大型企业,从头开始开发能够商业化的大型工业软件的时间窗口已经永久性地关闭。以前工业软件相对简单,孤胆英雄和明星团队就可以搞定。但今非昔比,软件复杂度且不说,是否成功具有高度不确定性,这绝不是国企现有的风险体制所能负担的。工业软件可能是一种在所有创新产品中最不稳定的工业品。而且投资周期长、投入大,但规模小,这种市场特性,很难是国有企业能够解决的。



工业软件跟大学院所有着天生亲密的关系。这是由于工业软件需要深厚的数学基础、物理方程求解能力和计算机技术相互交融。这也使得很多工业软件成为从大学流出来的圣火。而这些大学的资金,一开始几乎全来自政府资助项目。而类似美国宇航局NASA有320多个国家实验室,也都是各种工艺软件的摇篮。这解释了政府资金和工业软件早期的关系。


目前在流程行业工艺模拟以及管道软件中的英国AVEVA软件(已经被施耐德电气反向收购),最早是英国剑桥大学CAD中心的项目。一开始它也是从机械CAD开始,但后来逐渐走到以工厂厂房设计为主的方向,围绕流程行业弯弯曲曲的管道阀门,创立了一个完全不同的方向。


而在非线性有限元计算声名鹊起的Abaqus(2005年被达索系统收购),也同样来自剑桥大学。丰富的数学、力学等基础学科的昌盛,给英国带来了许许多多的软件公司。而在计算机辅助世界制造CAM领域,英国更是独占前茅。类似达尔康(已经被欧特克收购)、EdgeCAM(已经被海克斯康收购)等都是昔日的佼佼者。


而在化工行业的流程模拟领域几乎吃独食的艾斯本Aspentech,正是从麻省理工学院的流程行业而来。在爆炸领域独树一帜的Ls-Dyna,则来自美国国家实验室利弗莫尔。而最早在CAE软件和电子设计自动化软件EDA的开创性工作中,伯克利分校起到了重要的作用。当时他们的源代码曾经慷慨地四处赠送。中国很多早期的CAE火种,都是这些源码的受益者。


但在中国,这条路已经成为断头路,多少行者早已绕道。学院派,无论是CAD、CAE,还是化工流程模拟,都曾经比肩海外流派。中国的工业软件起点并无差距,至少是齐头并进。


在当前工业软件中,卡脖子最难受的焦点软件当属于电子设计自动化软件EDA,但是这类软件对于中国学术界来说却是先知先觉。早在1978年, “数字系统设计自动化”学术会议就在桂林举办,这是中国“EDA事业的开端”。作为一次全国性大型计算机学术活动,有67个单位的140多名代表参加了会议。可谓盛况空前。当时的EDA主要集中在PCB设计领域。而清华大学计算机系已经做好了布局,北京理工大学也较早地开创了EDA学科。在桂林大会的18篇论文成果中,覆盖了当时电路分析、模拟技术、印制板布线等EDA领域的各个方面。毫无疑问,当时的中国学者专家们,对于技术的把握和理论探讨,几乎做到了与国外同步。尽管在当时,硬件支撑环境非常差,像邮电学院的老师们几乎是手无寸铁,硬是用手摇计算机和手工计算完成了几万个用于逻辑综合的数据。


当时EDA大发展的原因,跟三十年后的今天居然有着惊人的相似。当时专门负责技术卡脖子的组织机构,被称为巴黎统筹委员会(又称“巴统”),就是对中国禁运EDA软件。买不到先进的工具,IC设计很难发展。而国内对IC-CAD工具的需求,可以说是求贤若渴。于是在1986年7月,电子设计同样迎来了春天。当时电子工业部确定在北京、上海、无锡建立3个集成电路设计中心。这是来自三十五年的国产工业软件春天,有没有似曾相识的感觉?


随后,中国迎来了IC-CAD的播种季节,这是一个大会战的时代。北京集成电路设计中心聚集了来自17个单位的120人,在一个工厂进行密集式攻关。


那个时候,电子工业部真是一个驾轻就熟的创新者,它熟练地将创新链条衔接起来。“八五”期间,国家将IC-CAD产业化的任务转交给华大设计中心,并在1995年完成熊猫系统的最终版本。全国产自主可控的“熊猫系统”可谓一鸣惊人,当时有56套熊猫系统在国内26家集成电路设计单位应用,并且成功进入国际市场 。当时,三大EDA软件巨头之一的Mentor,也曾将自己软件与熊猫系统做集成。



历史 不会重来,但 历史 会重复。


中国工业软件当前的落后,从来不是因为落在了起跑线上。相反,在起点位置上,中国软件也是受尊敬的同行。当年来华谈判知识产权问题的美国商务部副部长,曾经专程到华大设计中心考察,对我国自主知识产权的“熊猫系统”表示赞赏。而就CAD而言,北航学派在几何造型的早期实践者,也得到了法国贝赛尔曲线发明者恭敬的学术交流。


北航曾经创立了金银花的CAD软件,这也是当时科研项目结晶最好的钻石之一。它也勇敢地走出了学校,来到了广东。但是学院派的软件,无法得到工业界的响应。学者挑战市场的努力,有如堂吉诃德对风车的挑战。不能说没有勇气,只能说不合时宜。


逐渐地,学院派慢慢地退出了赛道。只有北航的海尔(现在的数码大方)、华科大的苏州同元、大连理工的力学分析软件等寥寥几颗苗株,还算是守住了自己的地盘。


中国学院派跟美国、法国等工业软件强国同时拿到了面向未来的种子。只是后来国外的学院成果都迅速地经过产权变换,成功地将大旗交接到了为冒险而存在的企业家手中,从而扎稳了脚跟。这是工业软件所需要经历的惊险一跳,中国不曾发生。这证明在中国的产学研交接中,出现了严重的失误。换言之,中国工业的土壤证明了这并不是一块适合工业软件播种的地方。作为一种最特殊的工业品,工业软件的真实面貌一直鲜为人知。



工程公司是工业软件中一支独特的生力军,它们贡献了很多工业软件。日本流程自动化的老大横河电机,目前数字化转型激烈。而最明显的举动,就是频繁收购工业软件。它2016年收购的KBC软件,正是来自一家英国工程咨询公司,面向全球油气、炼油和化工领域。流程模拟软件是技术咨询过程中的必备分析工具,KBC公司不断增强这方面的投入。先后也参与多次并购。这类软件,最大的特点,就是充满了对工艺知识的理解。满满的都是行业知识点。日本横河电机看重的正是这一点。第二年,横河的知识专家就正式上线,解决炼油装置的远程效能监控。


因前处理的网格技术领先,而在仿真领域颇有建树的Altair公司,创始人最早也是面向福特 汽车 提供咨询的顾问。


很多人不曾注意到,加拿大的工业软件其实非常强悍。而作为全球第六大电力强国,电力软件也是具有领先位置。比如接地仿真软件CDEGS、电磁暂态仿真软件PSCAD、大规模电网仿真软件DSA-Tools等。其中配电网仿真软件CYME、是用于输配电和工业电力系统的分析工具,在中国被广泛使用。这是一款非常复杂的电力工业软件,包括多达数十个模块。而开发这款软件的正是加拿大的一家电力工程解决方案提供商。


全球顶级的船级社,如法国必维船级社(BV)等,都是通过船审软件及船舶数字资产管理软件Digital AIM来提高核心竞争力。而做全球法律和合规咨询的威科公司,旗下有专门做EHS(环境、 健康 和安全)咨询和认证的业务,从2016年开始收购了一系列做安全屏障管理和防止主动性失误的软件,从而将石化的风险变成了高级防呆的自锁性系统。


以IT服务外包和咨询而知名的EDS公司(最早是通用 汽车 旗下公司),为了更好地服务 汽车 行业,1991年从麦道公司接手了高端CAD的三大公司之一UG。但在2003年因为急于还债,不得不把UG吐给了贝恩资本,并在2006转手到西门子公司,成为后者当前最重要的工业软件集团的基石。这应该是EDS最惨痛的一次出售。贝恩两年换手,轻松赚得20多亿美元。EDS公司一度还吃下了战略界赫赫有名的科尔尼咨询公司。它是做工程服务的公司,一向重视工业软件的支撑价值。


这恰好是中国最不熟悉的领域。中国的工程公司向来不重视工具,也很少贡献出来一款叫得响的软件。在国际大牌的工程咨询公司,没有工业软件是不可想象的。石油服务公司斯伦贝谢在2018年并购了加拿大VMG流程模拟公司,以便更好地为石化公司提供健壮的石油仿真平台。想一想,如果没有统一方法论,没有统一工具,一个工程公司不过就是一个体力活的超级包工头而已。



在中国,工程咨询服务公司从来不曾向市场提供过工业软件的种子。因为这里压根就没有,颗粒无收、白卷一张。这也不是最重要的,最重要的是即使面向未来,也毫无警醒之心。



这个行业不乏代码企业家,他们一开始就是编码出身。类似仿真软件ANSYS最早来自西屋的工程师,全球第二大仿真公司澳汰尔Altair的创始人最早也是咨询顾问。在工厂管理和建筑软件称霸的本特利软件,则来自杜邦公司的一个工程师。而电子设计自动化软件EDA的领头羊Synopsys、CADENCE,开创参数化CAD设计的美国PTC公司等都有着创始人的痕迹。


在中国,四条工业软件发展的道路,只留下了一个窄窄的入口,那就是企业家。无论是已经上市的中望,在CAD看图软件下载量惊人的苏州浩辰(APP的活跃量,居然排在Top500以内),还是做流程行业资产管理软件挑战AVEVA和鹰图的北京达美盛,背后都有企业家野兽精神的支撑。中国工业软件的天地几乎全部都是由孤胆英雄所支撑。每一个工业软件背后都有一个从长路漫漫走过来的苦主——企业家苦主。没有他们的信念做支撑,现在国产工业软件的市场,就是焦土一片。


从另一个角度看,中国工业软件就是个人血泪史。换言之,基本是靠民营企业支撑着残缺的天。而大学院所、大企业、工程公司,中间或许也有挣扎,但在商业化道路上几乎全军覆没。


女娲炼五色石而补天。在当下,这些带着几条枪坚持游击战至今的苦主,正在迎来全新的五色石。然而,补天行动在即,喜未上眉梢之际,颇具意味的是,天际线也飞来一批荷枪实弹的新面孔。不知道他们来自何处,这些人只是听见了资本的号角。



从工业软件的发展源头来看,本是四面通风之地。而在中国,则像是诸葛亮为东吴名将留下的石门阵,生、死、惊、伤。一门出入生,余皆为凶门。只有企业家勉强守住了生门一块阵地。其他三面领域尤其是建制派,几乎是毫无建树。这是一个令人深思的现象。这种已经熄灭的灯,或许也没有必要重新打开。工业软件是一种太特殊的工业品,它独有的长周期、高风险、大投入、低收入的特点,绝非长官意志所能左右的,也绝非背着短期利润指标的建制派所能承担的风险。


工业软件的开发,就像是排球赛阵容的布局。主攻手,毫无疑问应该是企业家。一传手是大学院所,从基础入手,做好基础研究的传接和人才的培养;二传手是大型用户企业,提供最佳的喂球位置。三者之间,完整的配合。工业软件是一场什么样战局?是不知疲倦的软件供应商、一流反哺的用户和耐心的大学院所的共同结晶。这也是对中国分工合作的工业化精神的一次大考。

作 者

林雪萍: 南山工业书院发起人,北京联讯动力咨询公司总经理

8. 工业软件的特点

工业软件除具有软件的性质外,还具有鲜明的行业特色,随着自动化产业的不断发展,通过不断积累行业知识,将行业应用知识作为发展自动化产业的关键要素,逐渐成为企业调整经济结构,转变经济增长方式的主要因素。
1、工业软件离不开工艺的支持
不同行业的工业控制软件,其服务对象均不相同,钢铁行业针对的是冶金工业,其控制软件很难适用机械行业,反之亦然。一套好的工业控制软件,不仅能够满足当前工艺的需要,而且在控制思想上,还有一定的超前意识,在一定时间内不会落后。
2、工业软件要有行业数据知识库做支撑
行业数据知识库,是指对行业控制软件起支撑作用的行业生产过程中经验积累的集合。特别需要指出的是行业生产过程中关键知识、软件、诀窍及数据等知识的汇集,也是我国自动化控制系统装上“中国脑”的基础。其主要内容包括:生产过程中采集到各种数据后,经验计算公式、技术诀窍、各种事故处理经验及各种操作经验,操作手册、技术规范、工艺模型、算法参数、系数及权重比例分配等。既包括以文档形式存在的技术规范,操作规范,国家标准等,也包括经验公式、模型算法等软件核心内容及解决工具。目前针对不同行业的工业控制软件产品的开发与生产正在兴起,各个行业的数据知识库正在成为工业控制软件的核心性,基础性要素的发展与壮大,这样也是我们的优势所在,建设好行业数据知识库,将使行业知识变成行业工业控制软件发展的动力,并推动我国工业控制软件的技术水平更好的完成由低端向着高端的转换。

9. 软件开发的技术有哪些

一、从行业上划分,软件开发有以下:

1、手机

Mac OS(苹果的),Linux,Palm(最大特色是不能后台),BlackBerry(黑莓)Windows Phone(WP,不错的系统,)

Android(安卓,07年兴起的,很好的系统),还有几个新系统,三星与intel联合开发的tizen,Mozilla 公司的FireFox OS ,N900的maemo。

2、电脑

企业管理软件,如:如MES系统软件、OA系统软件、CRM系统软件、HR系统软件、ERP系统软件合同。

二、从设计领域划分,包括以下领域:

1、 桌面程序:Java、C++、C#、VB、C均可。

2、网站服务器端开发:JSP(Java语法)、PHP、ASP(C#语法)、Web App框架等

3、网站客户端:HTML、CSS、Javascript、Flash等等

4、智能手机程序:安卓使用Java,iPhone使用Objective-C

5、底层、工具开发:C、C++

6、多功能脚本程序:Python、Perl、Ruby等等

7.、人工智能:Prolog、PDDL

8、 工业控制:C、PLC、汇编

9、通用应用层数据交换处理技术:标记语言XML/XPATH/XSLT、JSON、YAML等等

10、数据库 SQL/PLSQL

(9)工业软件需要哪些技术扩展阅读

软件开发工具:

软件开发工具是用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具。通常可以设计并实现工具来支持特定的软件工程方法,减少手工方式管理的负担。

与软件工程方法一样,他们试图让软件工程更加系统化,工具的种类包括支持单个任务的工具及囊括整个生命周期的工具。

软件需求工具,包括需求建模工具和需求追踪工具。

软件设计工具,用于创建和检查软件设计,因为软件设计方法的多样性,这类工具的种类很多。

软件构造工具,包括程序编辑器、编译器和代码生成器、解释器和调试器等。

软件测试工具,包括测试生成器、测试执行框架、测试评价工具、测试管理工具和性能分析工具。

软件维护工具,包括理解工具(如可视化工具)和再造工具(如重构工具)。

软件配置管理工具,包括追踪工具、版本管理工具和发布工具。

软件工程管理工具,包括项目计划与追踪工具、风险管理工具和度量工具。

软件工程过程工具,包括建模工具、管理工具和软件开发环境。

软件质量工具,包括检查工具和分析工具。

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