中國制造“大而不強”，突出表現(xiàn)是研發(fā)能力不強，中國大量的代工廠www.cechina.cn，都沒有自主的產(chǎn)品研發(fā)能力。中國智能制造“缺芯少魂”，芯是集成電路芯片，魂是工業(yè)軟件，工業(yè)軟件弱小、受制于人。沒有強大的工業(yè)軟件，就沒有現(xiàn)代的工業(yè)制造能力，我國要實現(xiàn)“智造強國”，必須擁有自主可控的工業(yè)軟件。

2018年在中科院組織的一次會議上，我曾經(jīng)做過一個報告：智能制造的本質是什么？智能制造的本質就是軟件化的工業(yè)基礎CONTROL ENGINEERING China版權所有，是軟件定義的產(chǎn)品，軟件定義的生產(chǎn)體系。傳統(tǒng)的生產(chǎn)關系與結構難以支撐新的工業(yè)體系，這就會帶動生產(chǎn)關系的重大變革，這種工業(yè)體系必然帶來生產(chǎn)關系的優(yōu)化與重構。

正確理解工業(yè)軟件并非易事，有很多內在與外在因素。在《鑄魂：軟件定義制造》一書中，我與走向智能研究院執(zhí)行院長趙敏一起分析了工業(yè)軟件如何分類的問題，為此我們也請教了中國工程院、中國科學院的諸多業(yè)內專家。到底該如何定義“工業(yè)軟件”？按照行業(yè)進行分類、按照功能進行分類、還是按照產(chǎn)品全生命周期進行分類？都不太容易分的界限清晰。最后我們總結出了全新的定義方法，按照聯(lián)合國工業(yè)門類進行分類，從工業(yè)視角分類工業(yè)軟件，而非IT視角。當然，工業(yè)軟件與IT軟件有待深度融合是無可厚非的。

我們將工業(yè)軟件分為：工研軟件、工制軟件、工管軟件、工維軟件、工量軟件、工試軟件、工標軟件、工控軟件、工鏈軟件、工互軟件、工應軟件、工采軟件、工材軟件、功能軟件、工安軟件、工數(shù)軟件、工智軟件和其他類型工業(yè)軟件18類。這是國際上首次以這種形式劃分工業(yè)軟件，形成以“工X軟件”的方式命名，四字一詞，簡明扼要，便于理解，分類清晰，中國獨創(chuàng)。這種軟件分類方式我認為是比較科學的，不論是政府還是企業(yè)的項目立項、招投標，或者國際采購，就都可以按中國體系為標準了。

圖一

關于工業(yè)軟件的未來發(fā)展，我最近一直在思考、創(chuàng)新。以馬斯克的“獵鷹9號“火箭為例，上世紀美國和前蘇聯(lián)發(fā)射火箭和衛(wèi)星時，就一直在研究如此貴重的火箭是否可以回收？從1958年第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功至今，人們一直想攻克這個難題。一級火箭、二級火箭分離后不能使用，原因在于不是機械式分離（例如強力彈簧彈射分離），當時的技術只能是利用爆炸螺栓來分離一級、二級火箭，美國和前蘇聯(lián)都做了大量使用強力彈簧彈射分離的地面實驗，但都以失敗告終。所以，一直以來全世界的火箭發(fā)射都用爆炸螺栓進行火箭分離，這也是火箭發(fā)射成本居高不下的原因所在，因為一級火箭巨大無比，消耗成本也是巨大。

一級火箭大，二級火箭越來越小，一級火箭里面是燃料箱，氧化劑箱和燃燒劑箱體，我們可以把火箭比喻成“薄皮大餡”，“薄皮”即火箭外殼、氧化劑箱和燃燒劑箱，“大餡”指的就是箱子里裝的燃燒劑和氧化劑。埃隆·馬斯克提出是否可以把火箭回收，降低消耗成本，最重要的就是一級火箭，因為一級火箭不僅大，而且花錢最多、最難造。想要回收，首先要解決分離問題，先是強力彈簧機械式分離，然后是海面回收，雷達監(jiān)測回收火箭的控制姿態(tài)，裝有反推力火箭，反推力火箭把它慢慢回收。隨著時代的發(fā)展，計算機的計算能力大幅提升，完全可以進行大規(guī)模的建模仿真分析和試驗。馬斯克的設計非常合理，用強力彈簧代替了火工，降低了發(fā)射火箭的成本，其創(chuàng)新核心即計算機的設計建模和仿真技術。

獵鷹-9重型火箭機械分離方式的助推器，沒有做實物驗證試驗，其合理和可靠性保證，完全依靠仿真計算實現(xiàn)。工業(yè)軟件的應用就是把人的知識和智能賦予軟件，這已經(jīng)是具備了新一代人-賽博-物理系統(tǒng) “HCPS—Human-Cyber-Physical Systems”的基礎了。未來智能制造一定是以賽博空間為中心的設計、仿真、制造、試驗，同時，物理是基礎。

我一直強調“復雜問題簡單化”。世界上大多數(shù)人的思維方式是點狀的，有一部分人是線性思維，已經(jīng)進步了，還有一部分人是平面的思維，更進步了，有三維立體思維的人很少，如果具備四維的思維方式，在國際上已經(jīng)是少數(shù)了?？偟膩碚f，四維的思考方式就是立體的空間再加上時間軸。舉個例子：一個復雜的產(chǎn)品，比如說一架飛機，它是一個非常復雜的、立體的網(wǎng)狀架構，其分解開來到零件，涉及到層層分解CONTROL ENGINEERING China版權所有，各部分零件之間相互關聯(lián)，牽一發(fā)，動全身，關聯(lián)關系非常復雜。我經(jīng)常講的全局構型管理，第一步就是全三維數(shù)字化全局構型管理，基礎就是三維模型。

圖二

工業(yè)軟件的發(fā)展和國家文化有一定淵源。例如，法國的自由，在我們看來很散漫，但是自由文明讓人類的創(chuàng)新意識可以充分發(fā)揮出來，達索公司和ESI就是最好的證明，前者在創(chuàng)新領域非常出眾控制工程網(wǎng)版權所有，后者專注工業(yè)領域軟件模擬和仿真；而德國的嚴謹細致注重于生產(chǎn)線的運營管理落地，不能說創(chuàng)新能力弱，只是創(chuàng)新在落地的實踐中傳播，代表軟件就是SAP公司的ERP軟件；美國的創(chuàng)新能力主要在IT和AI領域。清華大學張鈸院士認為，盡管在某些方面中國AI接近世界水平，但在技術創(chuàng)新方面，中國與世界差距很大。實際上，至今為止幾乎所有的人工智能原創(chuàng)研究成果都來自于美國。

2013年我的一個報告中提到，中國落后的管理能力和先進的技術水平是一個巨大的矛盾體。中國5000年的文明史是農(nóng)業(yè)文明，工業(yè)化時間不長，真正的工業(yè)化是改革開放后才有的，人們才開始解脫思想上的束縛。2019年徐匡迪院士在《揭開中國人工智能虛偽的面紗》的報告中講的非常好：“在人工智能蓬勃發(fā)展的今天，我國的核心算法缺位，人工智能發(fā)展面臨“卡脖子”窘境。中國制造正從“硬件組裝廠”向“軟件組裝廠”蔓延，政產(chǎn)學研浮躁如故、積習難改?！蔽覀冃枰徊揭粋€腳印，用踏實苦干的精神把我們中國的制造業(yè)干出來！

我認為工業(yè)軟件公司要發(fā)展，必須得面向一個專用領域，通用軟件肯定干不過專業(yè)軟件。專用的CAD/CAE，選定一個行業(yè)深耕幾年，就可能成為國內佼佼者，深耕15年、20年，基本在行業(yè)內世界領先就沒問題了。目前國內過百人的工業(yè)軟件公司不多，大多也都是市場化能力比較強的，新冠疫情也給了我們一個警示，選擇好方向，踏踏實實深耕一個業(yè)務領域，常年堅持不懈，未來一定會很好。

2019年1月4日www.cechina.cn，CATIA xDesign在達索系統(tǒng)公司的公有云平臺上，通過瀏覽器網(wǎng)頁就可以完成實體設計、曲面設計、裝配設計，以及基本的CAE分析及優(yōu)化。因此，無論是在計算機上，還是在各種移動終端上，無論何時何地，都可以通過瀏覽器網(wǎng)頁進行CAD設計。而CATIA xDesign結合公有云平臺上已有的各種各樣的強大CATIA設計模塊，能將簡單的零部件設計和復雜的整機設計結合起來。

2020年4月15日，華天軟件子公司華云三維科技有限公司研發(fā)的國內首款、完全自主可控的新一代基于云架構的三維CAD產(chǎn)品CrownCAD正式上線公測。CrownCAD是國內唯一的完全自主可控的三維云CAD產(chǎn)品，構建在自主的“三維幾何建模引擎”和自主的“幾何約束求解器”之上，打開網(wǎng)頁就能進行產(chǎn)品三維設計。同時，CrownCAD適配國產(chǎn)芯片和國產(chǎn)操作系統(tǒng)，同時支持私有云部署，安全性得到有效保障，非常適合于自主可控要求高的中國制造企業(yè)。

中國的單位GDP能耗是世界平均值的2.6倍，是日本的6倍，美國的3.2倍?，F(xiàn)在，以智能制造為突破口實現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色發(fā)展，提高質量增加效益，是我們“十四五”的必須重點。大家算一算，能耗產(chǎn)生最多的在哪里？工業(yè)和制造業(yè)占比大，農(nóng)業(yè)占比最少。數(shù)字化轉型可以有效幫助企業(yè)降低能耗，用設計和仿真減少大量的試制和試驗，減少大量能耗和大量物料浪費，一定會帶來重大突破。數(shù)據(jù)表明，按照每年造船交貨的噸位數(shù)計算，中國、日本和韓國是世界上TOP 3的造船大國，中國的成本遠遠高于日本和韓國。所以，中國工業(yè)和制造業(yè)在節(jié)能降耗、體系優(yōu)化方面，大有文章可做。

國家有關文件反復強調，“中國制造2025”落地在智能制造上，簡單說就是五句話：創(chuàng)新驅動、提質增效、綠色發(fā)展，以兩化深度融合為主線、以智能制造為突破口。但同時，也理應建立在一套自主、安全、可控、強大的工業(yè)軟件體系基礎之上。單靠市場的力量，這樣的體系無從建立起來，本土初生的工業(yè)軟件企業(yè)如同一株株幼苗，必然會面臨全球強大的工業(yè)軟件公司“碾壓”，早晚將重蹈中國汽車工業(yè)的覆轍。對此，國家應高度重視，不惜代價支持中國工業(yè)軟件體系發(fā)展，為中國制造2025強“芯”健“魂”。同時，我們看到很多本土的工業(yè)軟件企業(yè)還很落后，但是，越落后就越迫切的需要提高質量增加效益，從而工業(yè)軟件的應用空間就會越來越大。中國是一個制造業(yè)大國，雖然有些數(shù)據(jù)看起來還不樂觀，但已經(jīng)對我們向前發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。

小結：中國從整體上看沒有完成工業(yè)化進程，現(xiàn)有的工業(yè)軟件強國美國、德國、法國，甚至日本等，無一不是已經(jīng)完成了工業(yè)化進程的工業(yè)強國，凡是工業(yè)化進程已經(jīng)完成，而且工業(yè)化水平較高的國家，工業(yè)技術軟件化都做的非常好。作為工業(yè)技術軟件化的成果之一，其中有些國家孕育出了大量的工業(yè)軟件，而沒有完成工業(yè)化進程的國家，都沒有能力開發(fā)出有影響力的、卓越的工業(yè)軟件，無一例外。因此不難得出結論，沒有完成工業(yè)化的國家不可能有工業(yè)軟件，而完成了工業(yè)化的國家不一定有工業(yè)軟件。中國沒有完成工業(yè)化，但是中國有部分世界一流的工業(yè)企業(yè)，合理組織，一定能夠開發(fā)出來。