华商韬略》大陆的另一软肋 至今未被充分重视！（周瑞华）

西门子的安贝格工厂。（来源：e-a.hu）

2020年6月14日，哈尔滨工业大学飞行器设计专业的大三学生李栋，像往常一样打开电脑，要完成自己的设计作业。

一封未读邮件，加粗的字体，醒目又安静地躺在邮箱里。

邮件内容很短，却瞬间击中了他的心脏：「根据美国政府最新的进出口管制名单，无法为您继续服务了。」

发件人落款为美国软体开发公司MathWorks——与他日夜相伴的设计软体MATLAB，就是来自该公司。

一、「卡脑袋」的工业软体

接到这封邮件的，并不只是李栋一人。

他很快发现，同宿舍的、同专业的同学、机械专业的、车辆专业的，都收到了这样一封「无法为您服务」的邮件。

这让大学生们陷入了茫然无措中，因为这款名为MATLAB的软体，几乎等于他们的左右手。

这是一款商业数学及科学计算仿真软体，数值计算、机械化工、汽车航空等研究都少不了它，是不少理工科学生的「工科神器」。而且，由于它的数值计算和仿真模拟形成了一个完整的生态，几乎没有可替代性。

对于哈工大来说，MATLAB被禁用，意味着该校的教研工作将陷入「瘫痪」：哈工大师生在发表的论文中，不能使用利用MATLAB获得的图表、数据；学校已有的课件、科研项目都要大规模「转码」，未来几年内，新科研产出的难度陡增。

类似MATLAB这种一朝遭禁，中国就痛苦不堪的软体，其实为数不少，它们有一个总分类：工业软体。

虽然冠以软体之名，但工业软体的本质，其实姓「工」不姓「软」，它的内核是工业的积累，是将工业所涉及到的物理、化学、力学、材料科学等知识，以及设计、制造、工艺的积累，用程序的形式表现出来。

按照用途，工业软体可分为研究设计类、生产管控类和管理运营类，其中技术含量最高的，是研究设计类，它包括解放设计师双手、让设计师在电脑上就能作图的CAD（计算机辅助设计）、验证设计出来的产品是否合格的仿真分析软体CAE（计算机辅助工程），以及晶片设计软体EDA。

这类软体是工业制造的大脑和神经，离开了它的协助，下游的生产制造就成了「无源之水」。

在苹果公司最新款的iPhone13手机上，采用了拥有150亿个晶体管的A15仿真晶片，如果没有EDA软体，这150亿个晶体管单靠工程师手绘的话，就是一个「不可能完成的任务」。

晶片之外，大到飞机、轮船，小到一辆汽车的研发设计，都离不开工业软体。它不仅能提高效率，还能极大地降低产品研发的成本。

以飞机为例，在过去，一架飞机设计出来后，需要在风洞中利用人工气流来模拟飞机飞行过程中，周围气流的分布和运动。

这不光费事，还意味着高额的投入。

一个完整的风洞，不光建设成本高达百亿美元，运行成本也不容小觑，是出了名的耗电大户。有人戏称，「风洞一响，黄金万两」。

新中国成立之初，由于担心影响西南地区的工业生产，中国围绕着是否要停止风洞建设，还出现过不小的争议。最后还是在钱学森的坚持下，才得以完整保留。

今天，尽管资金不再构成阻碍，但有了计算流体动力学软体CFD（Computational Fluid Dynamics），许多风洞实验在软体上就可以完成，成本可以降低数百甚至上千倍。

遗憾的是，这些「大脑」和「神经」都握在美国和少数欧洲国家手中：

CAD软体，超过90%的市场在德国西门子、美国PTC、Autodest和法国达索手中；CAE软体市场则是Ansys、Altair和MSC三家美国公司的天下；EDA软体也基本上被新思科技（Synopsys）、凯登电子（Cadence）和明导（Mentor Graphics）三巨头垄断，全球市占率超过60%。

2020年中国EDA软件市场份额TOP4。（作者提供）

这意味着，中国制造业使用的研发设计类工业软体，95%捏在别人手里。在地缘政治冲突背景下，这等于将中国制造业置于危险境地。

美国密西根大学研究CFD的Roe教授有一句狠话：

「现在CFD分析已经完全代替实验用来设计工业产品，如果美国与欧盟真的会执行相关的政策，那估计中国飞机汽车制造商又要回去吹风洞了。」

卡脖子，是近年对晶片制约的比喻，在工业软体的领域，这一卡，直接卡在了脑袋上。

二、「空心化」的中国工业软体

1979年年初，沈阳的市民惊讶地发现，一片马达轰鸣声中，20辆公安摩托车的开路车队，在大街上轰鸣而过。

但喜欢看热闹的市民很快发现，车队护送的不是外宾，而是两台计算机。

这是沈阳鼓风机厂订购的两台IBM 370/138大型计算机。与这两台计算机一起送来的，还有IBM的COPICS配套软体和八本黑皮封面的说明书。

COPICS是IBM 1970年代初研发的一款企业信息管理系统，而这八本黑皮说明书，则成为了中国工业软体的理论启蒙，在业内，它有个无人不知的俗称：黑八本。

作为沈阳鼓风机厂的对口单位，北京机械工业自动化研究所（简称「北自所」）开始了技术攻关，以蒋明炜为代表的北自所专家们，在消化、吸收「黑八本」的基础上，研发出了中国第一代的企业管理系统，拉开了中国工业软体发展的序幕。

1986年，工业软体发展纳入国家「863」计划，这一消息对中国的工业企业、科研院校是一个极大的鼓舞。当时，清华、北航、中科院的师生们提出「甩掉绘图板」的口号，投入到工业软体的研发中。

这可能是中国工业软体的第一个小阳春。

1990年代，在ERP领域，北自所创办的北京利马和王德铭成立的上海启明，形成「北利玛、南启明」的南北格局；CAD/CAE领域也百花齐放，在国家机械部（机电部）「CAD攻关项目」、国家科委「863/CIMS」的支持下，涌现出熊猫CAD、中科院飞箭、大连理工JIFEX等商业和企业自用工业软体。

数据显示，90年代中后期，中国工业软体的市占率达到25%，在一些专项领域，甚至高达45%。

但工业软体迅猛发展的势头，却在进入新世纪后戛然而止。

随着加入WTO，中国的大门也随之打开，与国外高端设备一起进入中国市场的，还有国外的工业软体。通过赠送、默认盗版等方式，国外工业软体展开了对中国工业软体的围剿。

市场总是遵循典型的实用主义。面对界面更友好、速度更快、价格更便宜的产品，企业的天平倾向了国外工业软体，中国工业软体的市场份额从25%急剧下降到5%，工业软体成为「空心」产业：

一是工业知识与经验的空心化。企业的生产流程、工艺等数据沉淀在国外工业软体，既帮助国外工业软体持续迭代，又培养用户习惯，对其形成依赖。工业软体由此出现「强者恒强」的马太效应，中国工业软体生存空间进一步被压缩。

给哈工大带来困扰的MATLAB软体，它的代码其实并不复杂，但多年来，通过用户不断使用中形成的技术与数据沉积，才是它最深厚的壁垒。

其次是人才的空心化。通过向高校赠送软体的方式，高校成为国外工业软体的推广阵地，只教授学生工业软体的操作，却忽视了基础研究人才的培养。

2021年发布的《关键软体人才需求预测报告》显示，到2025年，中国工业软体人才将出现12万的缺口。但在现实中，国内真正从事工业软体研发的人数很少。有数据显示，中国EDA软体研发，工程师加上学生，也不到1000人，而仅Synopsys一家公司，员工就有一万人。

三、一次惨痛的误判

2018年7月下旬，在美国旧金山，几百个肤色各异、穿着格衬衫、牛仔裤、套头帽衫的人，正在举办一场集会。

这些人的打扮，让这场集会注定与时尚和潮流无关。但它的意义，却远迈任何流行音乐节。

这是美国电子复兴计划（ERI）的首次峰会。

ERI是摩尔定律走向终结之际，美国开启的另一场科技强国运动。按照该计划，美国将在自2017年的未来5年内，投资15亿美元推动美国电子行业持续领先。

站在ERI背后的，是美国国防高级研究计划局（DARPA）。

这个成立于1958年的机构，其创建的使命就是支持关乎美国国家安全、核心竞争力的前沿科技。大半个世纪以来，美国能在电子和半导体领域保持领先地位，背后少不了DARPA对半导体材料、精密制造和集成电路持续的支持与推动。

自2017年以后，目睹微电子技术越来越接近发展临界点，DARPA又把美国的未来押在量子计算、AI、智能制造这些前沿技术上，并在2017年设立了ERI专项计划。

在2018年的首次峰会上，ERI把最大一笔款项2400万美元，拨给了美国EDA巨头Cadence公司，另外一笔610万美元的资助，则给了EDA三巨头之一的Synopsys。这两家公司获资助的项目都与工业设计相关。

在美国，工业软体被提升到了关乎国家战略与命运的地位。

工业软体的重要性是否是危言耸听？美国的战略计划，是否有事实的依据？有两组数据，很能说明问题。

2020年，全球EDA市场规模才115亿美元，但它却撬动了一个规模高达1267亿美元的存储晶片市场，实现了11倍的杠杆率。如果没有EDA设计软体，晶片也不过是一堆矽土。

2021年，普华永道针对德国企业的一项调查显示，德国市值最高的企业是SAP，市值高达1180亿美元。而论营收，SAP 2020年的营业收入才311亿美元，不到市值第二的西门子营收的一半，只有市值第三的大众集团营收的十分之一。

SAP研发的企业资源管理软体，其实在工业软体中技术含量较低，但营收与市值的反差，却是它在行业重要性的体现。

来自国家战略、产业和资本市场的三重「高估值」，使得美国政府与企业默契地达成了一致——绝不吝惜在工业软体领域持续投资。

NSF（美国国家科学基金会）在30年间，资助了1190个EDA软体项目，平均一年40个；

CAE软体第一大公司Ansys每年的研发投入，占其营业额的17%～18%，光2019年的研发投入，就约3亿美元。这个数字，是中国「十五」到「十二五」15年间，在CAD和CAE等核心工业软体上投资金额的10倍。

惊人的数字差距背后，是理念上的差异。

中国对工业软体最大的误判，是把它当作软体的分支，而非工业的大脑，自然也没有给予足够的重视。

即使到了2018年，在当年发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》中，「工业软体」也只出现在第四级目录中，是「新兴软体和服务」方向下11个子项目之一。

这个定位，让工业软体失去了应有的资金支持。据业内人士反映，从「十二五」起，大陆国产自主工业软体研发，就再也没有从国家部委获得资金支持。相反，本着「造不如买，买不如租」的理念，国家补贴给制造企业的钱，都拿去买国外的工业软体了。

正是这种「拿来主义」，不仅让中国的工业软体比国际最高水平落后了30年，在材料、航空制造等领域，也一度因为核心技术的缺失，不断被「卡脖子」。

为此，中国工程院院士倪光南呼吁：「关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的，大国重器一定要掌握在自己手里。」

四、智能制造阿基里斯之踵

武汉市九省通衢，是全球制造业生产链上的重要节点。

在距离武汉市不到100公里的卫星城市里，分布着大量快反工厂。在这里，衣服设计的迭代就如同网页的迭代，是以秒来计算的。一件羽绒服从上线到完工，只需要130秒。

这种小批量、多款式、多批次生产的柔性供应链，是制造业向智能制造升级大背景下，对企业供应链的数字化改造。「小单快反」能够实现，得益于上游工业设计软体对市场数据的快速处理和反应。

中国制造业正在向智能制造升级，未来会有越来越多类似武汉「快反工厂」的智能升级。但如果剥开智能制造大数据、人工智能的外衣，它的核心还是工业软体。

在最早提出「工业4.0」智能制造的德国，最接近工业4.0这个目标的，是一家位于德国纽伦堡以东约60公里维尔斯河畔的工厂——安贝格工厂。

在这里，每秒就能生产一个产品，产品合格率接近100%。其中，75%的工序由生产设备和电脑完成，工人只负责剩下的1/4工作。工厂建成以来，面积和员工数量没有改变，产能却提升了8倍。

这座最接近德国工业4.0的未来工厂，是西门子一手打造的。

很多人对西门子的印象，还停留在这是一家生产冰箱、洗衣机的硬体公司。事实上，西门子花了近二十年的时间，通过收购逐渐完成了向工业软体公司的蜕变：目前，西门子是欧洲仅次于SAP的软体公司，也是世界十大软体供应商之一。

软体，正是安贝格工厂的「大脑」。

中国《「十四五」智能制造发展目标》中，明确提出了中国智能制造的目标。但是「瘸腿」的工业软体如果不能实现突破，将成为中国智能制造的阿基里斯之踵。

MATLAB被禁用后，哈工大师生用Python、Octave这类产品，勉强替代了MATLAB数值计算部分的功能，但其配套的Simulink仿真模拟功能，几乎没有产品可以替代。

不少哈工大计算机学院科创俱乐部的学生很气愤，提出「既然不让用，我们自己搞」。但哈工大的老师并不乐观：MATLAB本身的代码、编程并不难，但几十年使用过程中的积累和迭代，不是几个学生写代码就能写出来的。

工业软体的体量小、研发周期长、投入大，这些特点决定了这是一条「慢」赛道，资本市场对它「爱不起来」。

这个行业里，很多老牌企业，像数码大方，A轮融资还停留在十多年前，2003年成立的三维CAD公司新迪数字，一直到2021年才等来第一笔A轮几千万的融资。

这些「小打小闹」的投入，对工业软体的发展无异于「杯水车薪」，让这个「爹不疼娘不爱」的行业，成为中国改革开放以来，唯一一个与国外同行差距越来越大的工业技术领域，想要奋起直追，有很大的难度。

但这又是一个关乎整个工业体系的技术领域，除了「自力更生」别无他途，需要以举国体制来实现突破，是通往制造强国之路上，那些必做的「难而正确的事」。

（本文来源：「华商韬略」公众号，授权中时新闻网刊登）

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