工业软件为什么这么难做

❶ 中国工业软件现状

工业软件广泛应用于工业领域各个要素和环节之中，与业务流程、工业产品、工业装备密切结合，全面支撑企业研发设计、生产制造、经营管理等各项活动，是信息化与工业化的融合剂。在推进“工业化”和“信息化”融合、产业升级、新型工业化、工业发展转型等国家战略的道路上，工业软件都扮演着极为重要的角色。2019年我国工业软件产品实现收入1720亿元，2020年进一步增长，有望突破1800亿元，工业软件行业正处在起飞的前夜。

工业软件发展阶段分析

国内工业软件发展大概分为三个阶段：第一阶段，是软件本身的发展阶段，在纯软件阶段，国外企业称霸市场;

第二阶段，是软件的协同应用阶段，在这个阶段，业务流程进行串通和优化，国内厂商开始加快发展步伐，逐步追赶国外厂商;

第三个阶段是“工业云”的阶段，在这个阶段，软件不再是单一的软件，而是集成多种软件，并提供“软件+服务”的整体解决方案，在这个阶段，国内厂商基于中国工业发展实情，加快本土软件服务水平的提升，开始逐步超越国际厂商。但是目前我国正处在工业软件协同应用末期“工业云”前期之间，国内厂商整体尚未能在技术与服务水平上超越国际巨头。

—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国工业软件行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》

❷ 为什么阿里、腾讯这样的公司不去研发被卡脖子的工业软件呢

曾经在一家建筑预算的软件公司就职，只呆了两个多月，是我的一个学生推荐我进的这家
公司，而这名学生当初是拿着我签字的推荐信进的这家公司，有点乱了，学生在我那里实习，然后
我给他写了一封推荐信，他进了这家公司，后来成了骨干，而我失业了，学生推荐我进了他们
公司。这下清楚了。
我在这家公司接受了两个多月的计算机语言培训，之前我已经写了4到5个软件应用系统，我是项目
负责人哦但是我还是规规矩矩地接受培训。

这里的一名项目负责带领组员们去做应用需求调研，找了几家建筑项目，人家也很客气地接待了他们，回
来他们开了汇报会，我听了下，基本上还是原则上的东西。
不久我有了新的邀约，去与部门领导谈辞职，一开始他们也无所谓，本来吗，我那时已经41岁了，
和一群20来岁的小孩一起接受培训，挺滑稽的。
临了，我说在公司呆了俩个多月，学了不少东西，无以回报，这是发的培训软件框架，里面那些公
共应用功能，我培训时已经给做好了，留给你们吧，算一点贡献。

四、互联网底层做框架，做中间件，做操作系统的程序员，虽然技术含量也很深，但是他们的技能树还
是更局限于计算机科学当中。 需要额外的3d数学和物理知识的游戏引擎开发，当前在我国的发展也
并不乐观。工业软件中的难点是研发设计类软件。例如，CAD计算机辅助设用辅助二维三维的机械制
图、建筑设计制图、电路图、其他各种形式的设计。CAE计算机辅助工程 仿真可以模拟分
析、验证和改善产品设计。EDA电子设计自动化 用于芯片的功能设计、验证、物理设计等流
程，是我们被卡脖子的一个领域。虽然研发设计类软件在工业产值中的占比不大，但是各个都
是硬骨头，说它们是工业皇冠上明珠之一也不为过。

❸ 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。

❹ 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。□