国产工业设计软件市场发展现状及未来展望

这段时间手机圈最大的新闻除了苹果刚发布了最新的“十三香”系列产品外，就数前段时间华为发布了最新的p50系列手机了，但是我们惊奇地发现，华为作为全球5G通讯技术的领跑者，这次p50系列居然只有4G版本，为什么会这样呢？

余承东在发布会上解释道，由于美国的制裁，华为的5G芯片只能当4G使用。其实这主要是因为华为被迫终止与美国射频芯片厂商的合作，要是知道手机要想上5G，并非只有基带就行了，还得有射频芯片，目前高端射频芯片都被美日韩三国垄断，而买不到射频芯片，华为的p50手机只能“望芯兴叹”了，而且，这个实体清单里面，还包括最狠的一条：终止华为与美国EDA软件厂商的合作。

余承东坦言，由于美国的制裁，华为的p50系列手机只能当4G用

如果说终止华为与台积电的合作，华为还可以找其他厂商代工一些低端的芯片，可终止EDA软件几乎就等于给华为来了个釜底抽薪，直接从上游设计领域给你掐断了自研芯片之路，这里直接给国人来了个警醒，但同时也暴露了中国高端制造最薄弱的一个环节——工业软件领域。

EDA到底是什么，为什么那么重要？EDA是一种工业软件，它的全称叫Electronic design automation(电子设计自动化)，主要用来设计超大规模集成电路的一种软件，你可以简单把它理解成画电路板的(但功能远远不止画那么简单，还包括后期设计验证等复杂的功能)。这里你可能会问，必须用这款软件吗，难道不能手绘吗？其实在早期EDA没有发明之前，那个时代的芯片设计确实是手绘的，但那个年代的芯片复杂程度远远不及现在，而且晶体管的数量也比现在少的多，现在指甲盖大小的芯片集成了几十亿个晶体管，如果让工程师们手绘的话，先不说它画出来的能不能用，等把几十亿个晶体管都画出来完的那一刻，估计地球都毁灭了。

iPhone 13系列采用最新的A15仿生芯片，指甲盖大小的面积上集成了150亿个晶体管！再说一遍，是150亿，这样的数量让设计人员用手工来画是不可能的

无独有偶，去年五月份，美国再次升级对华为限制措施，同时将包括哈尔滨工业大学在内的33家中国企业与高校机构列入“实体清单”，被列入名单内的企业无法与美国进行任何贸易，而且一些重要的工业类软件也被限制使用，比如哈工大就收到MATLAB(矩阵实验室)软件授权使用终止的通知，意味着从此哈工大再无权利使用正版的MATLAB了。由于MATLAB极其强大的科学计算、数据分析、图像处理能力，在学术、工程等领域应用极为广泛，它甚至被称为“工科神器”，包括我在内，工作中也经常使用这款软件做一些图像处理方面的工作。

工科神器——Matlab软件界面

那么你可能会问，难道就找不出一款可替代这款软件的产品吗？作为一个内行人，我可以明确地告诉你，目前来说还没有，而且我们从零开发一款这样的软件几乎不可能(后面告诉你为什么)。而且，禁用这款软件也许仅仅是个开始，后面老美会陆续对一些其它工业类软件实行禁用，例如ANSYS、Pro/E、Catia、EDA等等，万一真到了那一天，可以说中国高端工业领域绝对遭受重大挫折。

说到这里，你可能会问，工业软件真的有这么重要吗，不用不行吗，难道我们就不能自己开发吗？下面我就对这三个问题逐一回答，由于我本科是学机械的，所以下文的大部分例子我都会用机械行业里面常用的工业软件来说明。

一、工业软件难道我们自己不能开发吗

答案：可以是可以，但是这不是十年二十年能完成的

1，开发工业软件它真的是很难，因为它是一门交叉学科。

如果仅仅是开发一款类似于微信或者抖音这种APP，或者是开发一款类似于金蝶这种财务管理的企业级软件，它顶多也就是网络编程与数据库交互的应用，不需要程序员掌握其他知识，但工业级软件可不是这样，不光需要掌握最基本的编程能力，更重要的是对多学科的交叉融合。

说到工业软件的开发，你可能会觉得这是计算机专业的事情，但事实上它还真不是计算机专业的事，工业软件是以数学为基础，贯穿了物理、化学、力学、材料科学等诸多领域的交叉学科。

先拿CAD这类软件来说，因为软件是给专业画工程图的工程师们使用的，所以，要求开发工业软件的程序员们必须懂得工程图学的知识，例如基本的投影知识，要把这些知识融合到代码里面，通过计算机显示在屏幕上，更是需要计算机图形学方面的知识；再拿CAE软件来说，你要软件能够计算出设计零件的疲劳极限与寿命，这就需要到材料力学方面的知识，如果你对设计的飞机进行气流分析(飞机设计时必不可少的环节)，这就又涉及到流体力学方面的知识，软件当然也要计算出流体力学的各种参数，这就需要求解大量的偏微分方程，又涉及到数学方面的知识。。。

总之，工业软件本质就是将力学、数学等各种学科的公式，通过算法的形式写进代码里面，如果目前学术界没有特定的公式，那么就需要开发人员自己去推导公式。有时候想想，开发工业工业软件的人，真特么必须是天才。

这是开发一款工业软件所涉及到的学科，难度远远在一款应用级软件之上。

2，工业软件行业有个特点：先来者有肉吃，后来者连汤都喝不到

工业软件不同于应用级软件，它要有足够的健壮性与工程性，举个例子，你平常用的微信APP如果它真有bug的话，顶多也是你的信息发不出去等小问题，但是工业软件就不一样了，它要求丝毫不能差错，一旦哪个环节出现问题，造成损失就难以估量，举个例子，如果CAE软件出现Bug，把原本汽车设计不合理的结构判断成合理的，结果就可能造成批量生产投入市场后出现大面积事故。但是我之前说过，是软件一定会有bug，要想消除这些bug，必须经过大量的的用户来充当“小白鼠”进行使用反馈测试，可如果一款软件本身用户量就很少，软件厂商怎么能获得用户回馈从而修复漏洞呢，所以，这就造成一个“强者愈强，弱者愈弱”的现象。再举个例子，你公司本身用的是ANSYS软件，然后有人给你推销一款新的CAE软件，刚刚投向市场，你敢用吗，都是一样的道理。

二、国产工业软件市场状况

工业软件这么重要，我们国产工业软软件市场份额怎么样呢，答案是很不乐观。

前面说过工业软件开发的特点，高难度、高风险、高成本，而且国内软件行业本身就非常浮躁，大部分公司做的都是在别人家平台基础之上搭建起来的应用级软件，巨头们都跑去做产值快的互联网行业了，再加上工业软件行业人才的缺乏，导致国产工业软件市场发展及其缓慢。

苹果最新的iPhone 13发布会上提到了中国唯一一个走出国门的超级APP——TikTok（抖音）,你可能以为中国的软件行业很厉害了，但那都是应用级的，就先别说工业级了，就连企业级软件市场，把国产所有的企业级软件加起来都不如有美国的Adobe一家大。

目前国产工业软件做的最好的有两家公司，一家是北京数码大方，另一家是广州中望，但这两家的产品还仅限于CAD/CAM领域，在CAE软件领域几乎为零，如果核心软件领域不能国产化，那么中国制造走向高端化必将受到重重瓶颈。

三、对中国国产工业软件行业的展望

1，基础研究与软件强国

我在大学时候，我的力学老师说过一句话，人类工业文明发展到现在，有两个学科功不可没，一个是力学，一个是电学，力学的发展奠定了人在工业文明的安全基础，而电学的发展促进了人类在控制领域的飞速发展，但这两个学科都是建立在数学发展的基础之上的。我非常认可他的观点，我想说的是，工业软件归根结底还是对数学、力学、电学的实际应用，但这些应用都要建立在强大的理论基础之上，近代人类工业文明的一些诸多突破都是建立在基础研究之上，例如麦克斯韦方程的发现，才有了人类现在辉煌的无线通信技术，经典力学尤其是空气动力学的突破，人类的飞机才能翱翔蓝天，香浓定理为信息通信产业奠定了坚实的理论基础......所以，要想发展好工业软件，基础研究必不可少。

但是，基础研究不同于应用研究，基础研究主要目标就是发现与理解，并非是针对某一项产品而做的研究，它的研究方向是不确定的，而且成本与时间都是不可控的，基础研究注定是一条漫长的道路，这条路注定孤独。所以，基础研究基本上都由大学院校、科研机构来完成，国内除了华为，很少有公司能够将精力投入在基础研究之上。

飞机机翼的设计原理就是依据伯努利方程，但是很少有人知道当年伯努利研究流体力学并不是为了飞机，而是为了解释水流速不同的问题。所以在很多情况下，工业级产品发明的背后都是看似与其毫无相关的基础研究作为理论依据。

华为任正非在接受央视采访的时候说过，华为自己就培养了大量的科学家做基础研究。想象一下，一家民营企业，每年砸几千个亿专门培养一批科学家做与盈利性无关的基础研究，可见任正非的格局有多大。

正所谓“当今中国正经历百年未有之大变局”，中国要想从一个制造大国转向一个制造强国，必须攻克工业软件这个行业。工欲善其事必，先利其器。在我看来，发展工业软件就是一种软件强国战略，因为工业软件是一切高精端制造的基础，没有工业软件，工业4.0无从谈起，路漫漫其修远兮，我们必须承认差距，而发展工业软件这条路注定漫长，但却值得等待。

2，它山之石，可以攻玉

我前面说了，其实工业软件最早是服务于军用领域的，而开发一款工业软件成本巨大，即便拿财大气粗的美国来说，他们工业软件市场能够走到今天商业化的地步，也少不了美国政府与军方的扶持，而且美国一直把数字化建模仿真列为国家战略级计划，可见美国对其本土工业软软件的重视，这一点，我们还必须向美国学习，重视工业软件的扶持与发展，为中国走向高端制造创造良好的条件。

来源：编码珠玑 ，作者刘亚曦