http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 11:55:12 來源:知識自動化 林雪萍
——本文來自微信公眾號知識自動化(zhishipai)
作者林雪萍,北京聯訊動力谘詢公司總經理,上海交大客座研究員
舉國上下的工業軟件熱,看上去終於找回了工業的命門。但細看過去,仍然是一種假象。當下對於工業軟件的振興,就像是“拋繡球選新郎”的套路,熱鬧很大,名額有限。而能被關注到的,僅僅是少數幸運兒。這種方式,跟工業軟件萬紫千紅的產業生態,完全不匹配。
工業軟件是是來自製造的需要,跟工業產品密不可分,因此也跟工業門類一樣,浩瀚如海。在這廣袤的深海中,既有10億美元以上產值的頭部大家夥,看上去各種軟件都有,就像大白鯊、座頭鯨那樣地顯眼——包括達索係統、西門子工業軟件、ANSYS、Synopsis等;也有一些CAD/CAE/EDA軟件等單打獨鬥的頭部明星,隻要稍加注意就能認出來這些海豹、章魚,如法國ESI仿真、美國MSC、Altair,還有日本富士通旗下的迪普勒、廣州中望、蘇州浩辰等。
然而,更多的工業軟件,都是深海物種。豐富多彩的生命,需要深度下沉,才能一睹芳容 。正是這些不動聲色、buweirensuozhidehaidishengwu,yonglingwaiyizhongfangshi,anzitongzhizhehaiyang。erdangqianbeirepengzhuizhudeweirenshuzhideshangyeruanjian,jinjinshihaiyangzhongrenaodeyijiaoeryi。
每一個零件都離不開軟件
說shuo起qi這zhe些xie無wu處chu不bu在zai的de軟ruan件jian,不bu妨fang先xian從cong汽qi車che行xing業ye開kai始shi。汽qi車che是shi大da規gui模mo工gong業ye化hua的de典dian範fan,工gong業ye軟ruan件jian在zai這zhe裏li無wu比bi繁fan榮rong,也ye就jiu不bu足zu為wei怪guai。早zao在zai計ji算suan機ji輔fu助zhu設she計ji製zhi造zaoCAD/CAM剛剛萌芽的時候,除了航空製造,汽車業就是最好的搖籃。
在汽車的設計研發領域,通用的CAD、CAE軟件已經廣泛應用,自不必說。而這之外,有許多隱藏的工業軟件獨狼,並不容易為外人知曉。
先說說最重要的動力裝置:內燃機。作為汽車動力總成係統的開發和測試技術的獨立公司,奧地利AVL應該是所有發動機製造商的座上客。而中國無疑是跟AVL淵源最深的國家之一。它的創始人曾經在同濟大學任教,回國之後在1948年建立了AVL公司。與中國良好的淵源,也使得它隨著中國汽車成為製造大國,兒受益匪淺。在國內的許多汽車製造s商的研發中心,都可以看到AVL的各種設備。而價格也毫不含糊,一套排放檢測設備,動輒就是幾千萬。AVL旗下的軟件很多,如AVL FIRE作(zuo)為(wei)專(zhuan)業(ye)的(de)發(fa)動(dong)機(ji)流(liu)動(dong)力(li)學(xue)軟(ruan)件(jian),能(neng)對(dui)發(fa)動(dong)機(ji)內(nei)部(bu)的(de)燃(ran)燒(shao)進(jin)行(xing)詳(xiang)細(xi)的(de)模(mo)擬(ni)分(fen)析(xi)。同(tong)時(shi)帶(dai)有(you)尾(wei)氣(qi)後(hou)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai),用(yong)於(yu)各(ge)類(lei)催(cui)化(hua)轉(zhuan)化(hua)器(qi)的(de)研(yan)究(jiu)。這(zhe)些(xie)軟(ruan)件(jian),由(you)於(yu)得(de)到(dao)了(le)大(da)量(liang)汽(qi)車(che)用(yong)戶(hu)的(de)經(jing)驗(yan)的(de)哺(bu)育(yu),可(ke)信(xin)度(du)很(hen)高(gao)界(jie)麵(mian)也(ye)很(hen)熟(shu)練(lian),因(yin)此(ci)用(yong)戶(hu)的(de)依(yi)賴(lai)度(du)極(ji)高(gao)。
當下內燃機時代,正在受到愈加普及的電氣化和日益嚴苛的環保法規的嚴重挑戰。那麼這些內燃機軟件,是不是就束手無策了?
答案正好相反。這些源自一線工程領域的軟件公司,恰好在這裏體現了它獨到的敏感性。用戶在轉向,這些公司也隨之轉向。AVL的電驅軟件eSuite,可以完成電驅動總成設計,而對於齒輪箱的嘯叫、電機轉子等都有很好的適應性。實際上,這些軟件的功能,也不再僅限於ICE本身(“完全靈活的內燃機”),而是分布在整個動力係統(“完全靈活的動力係統”)上 。通(tong)過(guo)平(ping)衡(heng)電(dian)氣(qi)化(hua)和(he)內(nei)燃(ran)機(ji)的(de)互(hu)補(bu)特(te)性(xing),在(zai)減(jian)少(shao)排(pai)放(fang)物(wu)方(fang)麵(mian)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)協(xie)同(tong)效(xiao)應(ying)。可(ke)以(yi)說(shuo),在(zai)電(dian)氣(qi)化(hua)和(he)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)的(de)時(shi)代(dai),軟(ruan)件(jian)的(de)應(ying)用(yong),同(tong)樣(yang)得(de)心(xin)應(ying)手(shou)。而(er)AVL公司當前的軟件方向,也同時覆蓋自動駕駛係統等新領域。就是這樣一家公司,2019年全球營業額將近20億歐元 。大概可以排在中國機械製造500強的頭400名以內。中國汽車,完全離不開它的設備和軟件。
而對於汽車製造業如此大的市場,也很難有任何一家企業能吃獨食。除了AVL之外,世界上還有三大發動機設計谘詢公司,德國的FEV、英國的Ricardo、美國的Southwest Research Institute。zhejijiashejizixungongsi,douyouzheruanyingyitidegongchengyoushi。youyuzhexiejigouwangwangyouzhefeichanghaodegongchengzixunbeijing,zaoyichengweiqichezhizaoshangdetieshenguwen,erfeijiandanderuanjiantigongshang。ruanjiandangjia,zeshiyigexianzhutedian。rulikaduoRicardo Software 的內燃機仿真/分析和設計軟件,也是汽車的常客。而Ricardo IGNITE則是完整的車輛係統建模和仿真係統,包括驅動循環、性能和熱係統分析等。
而美國CSI公司開發的發動機流體仿真軟件CONVERGE,也被國外主機廠使用。相比於經典的Star-CD和AVLFire等軟件複雜的網格劃分而言 ,它在網格劃分上,獨具亮點,如自適應加密網格、化學反應動力學燃燒模型等。這樣的軟件,能得到學術界(國內大學和燃燒實驗室)的厚愛,也就不足為奇了。這家公司也是由美國一所大學的研究生所創立,最初隻是一個CFD谘詢公司。後來將工程經驗知識固化成軟件,2008年才開始順勢進入流體分析軟件領域,並一舉得手。
從cong垂chui直zhi行xing業ye軟ruan件jian商shang的de發fa展zhan策ce略lve來lai看kan,麵mian對dui龐pang大da的de工gong業ye軟ruan件jian巨ju頭tou,單dan點dian突tu破po是shi一yi種zhong更geng加jia有you效xiao的de戰zhan術shu。想xiang上shang來lai直zhi接jie全quan麵mian挑tiao戰zhan巨ju人ren,是shi一yi件jian很hen容rong易yi失shi敗bai的de事shi情qing。因yin此ci即ji使shi技ji術shu表biao現xian不bu錯cuo,但dan用yong戶hu也ye未wei必bi會hui買mai賬zhang。用yong戶hu使shi用yong習xi慣guan的de形xing成cheng,是shi一yi個ge漫man長chang的de過guo程cheng,這zhe絕jue非fei短duan時shi間jian內nei能neng用yong錢qian來lai彌mi補bu的de距ju離li。這zhe幾ji乎hu窒zhi息xi了le後hou來lai者zhe的de成cheng長chang空kong間jian。

表1 常見汽車仿真軟件
qichexuyaodaliangdegongyeruanjiandezhicheng。zaizhegeyidongdexiaochengbaozhong,gezhongnenggoushuchulaidezhuangzhi,beihoudoushiruanjiandejinpao。yaoxiangrangchengkegandaoshufu,qichekongtiaojiubushixiaoshiqing,gezhonggongchengyouhuabibukeshao,ruyalisunshi、噪聲最小化、化工反應器混合效率最大化等。美國 Optimal Solutions軟件公司提供的Sculptor ,就(jiu)是(shi)提(ti)供(gong)基(ji)於(yu)任(ren)意(yi)形(xing)狀(zhuang)變(bian)形(xing)的(de)實(shi)時(shi)變(bian)形(xing)技(ji)術(shu),幫(bang)助(zhu)設(she)計(ji)師(shi)解(jie)決(jue)空(kong)調(tiao)管(guan)道(dao)的(de)外(wai)形(xing)優(you)化(hua)問(wen)題(ti)。由(you)於(yu)可(ke)以(yi)重(zhong)用(yong)三(san)維(wei)數(shu)據(ju),即(ji)使(shi)重(zhong)新(xin)畫(hua)網(wang)格(ge)和(he)構(gou)建(jian)模(mo)型(xing),都(dou)不(bu)用(yong)修(xiu)改(gai)設(she)計(ji)。這(zhe)為(wei)設(she)計(ji)師(shi)節(jie)省(sheng)了(le)大(da)量(liang)的(de)時(shi)間(jian)。而(er)德(de)國(guo)P+Z工程公司開發的THESEUS-FE,是一款麵向航天航空、汽(qi)車(che)座(zuo)艙(cang)的(de)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong),專(zhuan)門(men)進(jin)行(xing)熱(re)舒(shu)適(shi)性(xing)分(fen)析(xi)。一(yi)個(ge)戰(zhan)鬥(dou)機(ji)座(zuo)艙(cang),也(ye)有(you)著(zhe)複(fu)雜(za)的(de)工(gong)程(cheng)考(kao)量(liang),它(ta)需(xu)要(yao)從(cong)人(ren)體(ti)工(gong)程(cheng)學(xue)考(kao)慮(lv)駕(jia)駛(shi)員(yuan)的(de)舒(shu)適(shi)性(xing)。這(zhe)家(jia)P+Z公司的母公司,則是一個奇特的歐洲集團組合,既有工程軟件,也有工裝係統。而它在2018年已經被日本三菱化學所收購。在各種工業門類中,工業軟件藏得最深。庭深如海,深藏不露,分布在一個又一個極其小眾的圈子裏。
汽車行業,一般都是使用的德國dSPACE公司的軟件和硬件。通過定製代碼,可以無縫連接軟硬件,快速搭建原型,一體化實現模型在環、硬件在環和係統仿真這三個完整的工作過程。但是這種軟件、仿真器那都是相當貴——數千萬元,也隻有汽車企業才能享用。由於德國大眾汽車等都已經先行使用,形成很好的示範效應,國內一汽、奇瑞、宇通汽車等都在使用。對於其它如航空航天、電力電子、風機等領域,也都有著巨大的影響。
如果繼續細分,可以說說現在最熱的動力電池。光鋰電池電化學模擬,至少就有上10種軟件 。如美國Gamma公司的性能解析軟件GT-AutoLion ,基於開源的Matlab應用程序Taufactor 、電池性能和成本模型BatPaC軟件等。
而(er)往(wang)大(da)裏(li)看(kan),自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi),無(wu)疑(yi)是(shi)群(qun)雄(xiong)逐(zhu)鹿(lu)之(zhi)地(di)。要(yao)獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)的(de)安(an)全(quan)驗(yan)證(zheng),往(wang)往(wang)需(xu)要(yao)十(shi)億(yi)級(ji)甚(shen)至(zhi)上(shang)百(bai)億(yi)公(gong)裏(li)的(de)模(mo)擬(ni)測(ce)試(shi)服(fu)務(wu)。在(zai)實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong),由(you)於(yu)真(zhen)實(shi)道(dao)路(lu)測(ce)試(shi)效(xiao)率(lv)較(jiao)慢(man),目(mu)前(qian)很(hen)多(duo)車(che)企(qi)都(dou)傾(qing)向(xiang)於(yu)選(xuan)擇(ze)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)仿(fang)真(zhen)測(ce)試(shi)。據(ju)稱(cheng)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)測(ce)試(shi)的(de)90%將通過仿真完成,9%通過測試場完成,隻有1%到實際道路上進行。既然智能網聯是未來汽車的重點,這裏自然就囤積了仿真界的重兵。包括仿真平台(VI-Grade)、場景仿真(如ESI的Pro-SiViC)、動力學(SimPack)、車聯網仿真(德國戴姆勒汽車信息技術創新研究所DCAITI開發的VSimRTI)、硬件在環(如NI)等,有三四十種軟件產品聚集在這個尚未發育完全的新處女地,進行日以繼夜的密集計算轟炸。
德國雖然在大型通用工業軟件的成就不算太(除了西門子收購了大量的工業軟件),但在垂直行業的軟件,借助於強大的工業力量,還是很有建樹。成立於2005年的德國VI-grade公司,憑借著德國汽車產業界的優勢,為車輛動力學的仿真、軟件在環、硬件在環及人在環仿真測試,提供了汽車駕駛模擬係統,大幅度減少了物理樣車。
而另外一個中國汽車界也廣泛依賴的德國dSPACE實時機,主要做電控單元和硬件在環分析等。盡管早在2008年,就開始對中國軍工禁用。但對汽車產業仍然是放開的。在新車型上路前的很長時間,汽車製造商及其供應商,需要使用dSPACE端到端解決方案來測試新車的軟件和硬件組件。
其qi實shi,工gong業ye軟ruan件jian想xiang追zhui求qiu全quan麵mian的de自zi主zhu,是shi一yi件jian不bu可ke想xiang象xiang的de事shi情qing。就jiu以yi汽qi車che行xing業ye為wei例li,軟ruan的de需xu要yao建jian模mo仿fang真zhen與yu代dai碼ma生sheng成cheng軟ruan件jian係xi統tong,包bao括kuo美mei國guo的de係xi統tong建jian模moMatLab、美國NI的LabView、法國達索的機電液多學科建模工具Dymola、德國工程公司ITI的SimulationX、AVL的動力總成仿真分析軟件Cruse等,而硬件,則需要實時計算設備如德國dSPACE、美國NI、加拿大的RT-LAB等。這些國外相關軟件與硬件廠商以形成類似Wintel聯盟,幾乎掌控了複雜係統產品的高端開發技術體係和手段。以汽車電控領域為例,AVL李斯特公司的發動機設計分析軟件,再加上德國實時計算設備dSPACE,有軟有硬,幾乎壟斷了中國汽車電控正向設計研發技術體係。
成為裝備製造商的美味
jixiezhizaoshiruanjiandefukuangqu。wangxiazhuyiwaguoqu,ruanjianjiuhuiyiyifuxian。jixiechuandongshiyigepangdademenlei,erchilunzeshiyigezuichangjiandezilei。danchilunqueshiliangdamianguangdeguanjianjichulingbujian,yichengweizhongguojixiejichujianzhongguimozuidadexingye。2018年全國齒輪行業的產值2400多億,居世界首位。這樣的產業,自然離不開軟件的身影。
要說精密,從奢華手表,到導彈,背後的精密機構,都離不開齒輪的設計。既然瑞士以精密手表、精密機床著名,那麼瑞士的齒輪傳動軟件,也就不足為奇。瑞士KISSsoft公gong司si開kai發fa的de機ji械xie零ling部bu件jian設she計ji,及ji傳chuan動dong係xi統tong分fen析xi的de工gong具ju軟ruan件jian,都dou是shi行xing業ye中zhong的de佼jiao佼jiao者zhe,可ke以yi設she計ji風feng機ji齒chi輪lun等deng。然ran而er這zhe兩liang款kuan軟ruan件jian,已yi經jing被bei美mei國guo格ge裏li森sen齒chi輪lun機ji床chuang公gong司si收shou購gou了le。
美mei國guo格ge裏li森sen的de機ji床chuang是shi美mei國guo機ji床chuang界jie少shao數shu存cun活huo下xia來lai的de稀xi缺que品pin種zhong,它ta一yi向xiang以yi加jia工gong精jing密mi齒chi輪lun和he傳chuan動dong係xi統tong知zhi名ming,國guo內nei許xu多duo汽qi車che齒chi輪lun箱xiang和he汽qi輪lun機ji,都dou是shi它ta的de用yong戶hu。而er它ta,也ye是shi美mei國guo軍jun火huo商shang的de供gong應ying商shang之zhi一yi,而er且qie跟gen美mei國guo國guo防fang部bu保bao持chi著zhe良liang好hao的de關guan係xi。這zhe也ye是shi美mei國guo機ji床chuang的de一yi個ge特te點dian,許xu多duo很hen小xiao眾zhong的de加jia工gong機ji床chuang,已yi經jing轉zhuan變bian成cheng為wei專zhuan門men瞄miao準zhun美mei國guo軍jun火huo生sheng意yi的de機ji床chuang。生sheng意yi照zhao樣yang做zuo得de不bu錯cuo。
可以想到的是,格裏森自身也有一套齒輪軟件 ,這是它能夠在提供傳動解決方案的重要保障。通過並購,一個高端、一個中低端,二者有機結合,格裏森公司實現了在圓柱齒輪和圓錐齒輪及其軸係零件CAD/CAMshangdequanmianfugai。shukongjichuangbixuyikaoruanjianshixianyundongkongzhi,zhengshizhezhongruanjianhejichuangbentideyoujijiehe,xingchenglegelisenshuzihuachilunzhizaotixi。gelisendejichuanghechilunruanjiandeguanxi,jiurutongdiannaoheruanjiandeguanxi,meiyouruanjiandezhichi,jichuangjiuhennanjiagongchujuyougaojingdugaoxingnengdechilun。
這也正是國內最吃虧的地方——無wu論lun是shi軟ruan件jian,還hai是shi設she備bei。先xian看kan軟ruan件jian,國guo內nei湖hu南nan也ye有you一yi家jia專zhuan門men做zuo齒chi輪lun軟ruan件jian傳chuan動dong的de企qi業ye,可ke以yi為wei各ge種zhong齒chi輪lun提ti供gong軟ruan件jian和he方fang案an。但dan由you於yu缺que乏fa規gui模mo,往wang往wang隻zhi能neng采cai用yong項xiang目mu定ding製zhi化hua的de方fang式shi;再zai看kan設she備bei,國guo內nei西xi部bu老lao牌pai廠chang秦qin川chuan機ji床chuang,多duo年nian一yi直zhi咬yao牙ya死si磕ke,跟gen著zhe美mei國guo格ge裏li森sen機ji床chuang,一yi路lu對dui標biao闖chuang關guan。還hai有you近jin些xie年nian興xing起qi的de民min營ying企qi業ye,如ru跟gen三san菱ling滾gun齒chi機ji對dui標biao的de浙zhe江jiang陀tuo曼man,也ye都dou有you很hen大da的de進jin步bu。但dan如ru果guo說shuo在zai機ji械xie和he數shu控kong時shi代dai,差cha距ju還hai是shi可ke見jian的de話hua;那(na)麼(me)到(dao)了(le)數(shu)字(zi)化(hua)時(shi)代(dai),差(cha)距(ju)就(jiu)變(bian)得(de)隱(yin)性(xing),變(bian)得(de)不(bu)可(ke)測(ce)量(liang)了(le)。因(yin)為(wei)設(she)備(bei)必(bi)須(xu)靠(kao)軟(ruan)件(jian),才(cai)能(neng)發(fa)揮(hui)更(geng)卓(zhuo)越(yue)的(de)性(xing)能(neng)。然(ran)而(er),這(zhe)其(qi)實(shi)仍(reng)然(ran)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)表(biao)麵(mian)現(xian)象(xiang)。正(zheng)如(ru)我(wo)們(men)在(zai)多(duo)處(chu)地(di)方(fang)看(kan)到(dao)的(de),工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)背(bei)後(hou)是(shi)數(shu)學(xue)、是物理、是工程,這才是它的筋骨;IT的(de)編(bian)程(cheng)隻(zhi)是(shi)它(ta)最(zui)後(hou)要(yao)穿(chuan)上(shang)的(de)衣(yi)服(fu)而(er)已(yi)。格(ge)裏(li)森(sen)齒(chi)輪(lun)機(ji)床(chuang)的(de)軟(ruan)件(jian)之(zhi)所(suo)以(yi)強(qiang)大(da),跟(gen)它(ta)的(de)數(shu)學(xue)基(ji)礎(chu)密(mi)不(bu)可(ke)分(fen)。格(ge)裏(li)森(sen)有(you)很(hen)多(duo)的(de)數(shu)學(xue)家(jia),在(zai)齒(chi)輪(lun)理(li)論(lun)上(shang)非(fei)常(chang)有(you)造(zao)詣(yi),這(zhe)才(cai)是(shi)它(ta)能(neng)成(cheng)為(wei)齒(chi)輪(lun)曲(qu)麵(mian)加(jia)工(gong)之(zhi)王(wang)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin) 。
erruanjianyujiqimibukefendezhetaolinian,duiyucongsanzuobiaoceliangyiqijiaderuidianhaikesikangjiliangjituan,yidingshironghuazaiqiyeyunyingdexueyezhong。ruidianhaikesikangyijingshougouleshangbaijiaderuanjiangongsi,jinlaishougouleyingguoRomax軟件,主攻風電領域,正是對齒輪箱、軸承及齒輪傳動進行虛擬樣機設計分析。而海克斯康10月底收購的計算機輔助製造CAM軟件Esprit ,再次讓人震驚。Esprit以機器優化、無需編輯G代碼(刀具路徑)而廣有知名度,但六年前海克斯康收購全球CAM軟件排名第一的Vero公司的時候,那可是一下子就抓了一大把CAM軟件,包括機床常用的EdgeCAM、WorkNC等,還有專門用於鈑金加工的RADAN軟件。那麼,一個測量儀器出身的製造商,一直在不停的軟件收購、收購,到底要有多少軟件,才能算滿意?或許對於質量的要求,就是無止境,機器對於軟件的需求也就沒有盡頭。
erzhecibinggougewairangrengandaozhenhandeyuanyinzaiyu,zheshiyigelianhuanxiangpao。yinweijiuzaitongyigeyuefen,quanqiudiyidedaojuzhizaoshangshanteweikekeleman,yeshiruidianzhizaoshang,chushoushougouleCAM仿真公司的CGTech 。刀具公司與CAM軟件是井水不犯河水,兩相共生的好夥伴,這次CAM軟件被刀具商給吃掉了。而且,這兩個CAM公司都在美國加州,2019年銷售額都在2-3億人民幣。有好軟件,最好就拿下。這就是國外機器製造商,對於CAM的態度。
CAM軟件曾經是一個很獨立的軟件領域,對於數控機床的運行至關重要。西門子工業軟件中最知名的品牌NX(UG),最早就是從CAM起家的。然而,最近這幾年獨立的CAM軟件廠商,被大量並購,品牌迅速減少。這也讓這種軟件,越發顯得寶貴,也越發隱蔽。
然而這樣的轟轟雷鳴,也不足以震醒中國的製造業。中國智能製造的戰火,燒到另外的“智能“戰場上去了。發展到現在,中國智能製造最吃虧的地方之一,就是對CAM軟件的熟視無睹。而這正是國外工業4.0或智能製造發力的地方。要想用好機床,提升機器的柔性,CAM軟件實在是離不開,德國每年都在這方麵有扶持,而國內則幾乎淡忘。
而海克斯康收購的CAM軟(ruan)件(jian)實(shi)在(zai)是(shi)太(tai)多(duo)了(le),如(ru)果(guo)排(pai)兵(bing)布(bu)陣(zhen),一(yi)定(ding)會(hui)像(xiang)三(san)國(guo)演(yan)義(yi)那(na)般(ban)熱(re)鬧(nao),排(pai)出(chu)五(wu)虎(hu)上(shang)將(jiang)的(de)陣(zhen)型(xing),前(qian)有(you)張(zhang)飛(fei)趙(zhao)雲(yun)後(hou)有(you)關(guan)羽(yu)黃(huang)忠(zhong),齊(qi)刷(shua)刷(shua)地(di)兵(bing)團(tuan)布(bu)陣(zhen)。而(er)國(guo)內(nei),如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)靠(kao)北(bei)京(jing)精(jing)雕(diao)機(ji)床(chuang)的(de)支(zhi)撐(cheng),幾(ji)乎(hu)就(jiu)要(yao)上(shang)演(yan)空(kong)城(cheng)計(ji)。這(zhe)家(jia)以(yi)CAM軟件起家的機床公司,應該是中國機械製造領域最成功的軟硬結合的典範。許多人將精雕的成功,歸於它抓住消費電子3C市shi場chang崛jue起qi的de機ji會hui,傍bang上shang了le蘋ping果guo的de飛fei船chuan。其qi實shi智zhi能neng手shou機ji的de崛jue起qi,帶dai來lai諸zhu多duo機ji器qi的de革ge命ming。這zhe種zhong形xing勢shi逼bi人ren的de大da浪lang頭tou,給gei許xu多duo躍yue躍yue欲yu試shi者zhe都dou提ti供gong了le同tong等deng的de機ji會hui。但dan精jing雕diao拿na到dao了le最zui有you利li位wei置zhi的de船chuan票piao,這zhe是shi與yu它ta多duo年nian苦ku苦ku打da磨mo的deCAMruanjian,xixixiangguan。dangnianandanwuguangkanbudaoqiantudeshike,zhengshimeigegongyeruanjianchuangshirenzuishuxidejianao。ranerzhiyaoaoguoqule,najiuhuiyoujudadehuibao。dangxia,gongyeruanjiangeijiqizhizaoshang,zhengzaipinpindailaijiebao。
海克斯康也不是孤例,德國蔡司去年收購測量技術的軟硬件供應商3GO,naruqixia。ruguoyaolejieruanjiangeiyingjianshebeidailaidebianhua,duibiyixiatongyangyeshijiliangchushendeyingguoleinishao,jiuhenyoudaibiaoxing。leinishaozairuanjianfangmian,keyishuoshifashankechen,chulezixingyeyanfaruanjianzhiwai,zuizhuyaocaiyongdefangfajiushijianlilianmeng,gengegeCAM軟件進行合作。整體上,表現出了一種對軟件的鈍感,這也使得它在計量領域顯得有些消沉。
對於許多專業性的軟件,行業協會、研究所和大學往往可以起到很重要的作用。日本AMTEC可以用於類齒輪傳動設計領域、塑料/粉末冶金齒輪設計分析領域。它是日本齒輪協會下屬機構所開發的一套齒輪傳動設計分析工具軟件。而Windows LDP則是美國俄州立大學機械工程係開發的齒輪動力學和齒輪噪聲實驗室開發的齒輪載荷分布分析軟件。而國內的齒輪傳動CAD集成係統軟件ZGCAD,則是由鄭州機械研究所開發,囊括了常見的齒輪傳動設計計算方法。
可(ke)以(yi)看(kan)到(dao),國(guo)外(wai)製(zhi)造(zao)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi),無(wu)論(lun)是(shi)工(gong)業(ye)母(mu)機(ji)的(de)機(ji)床(chuang),還(hai)是(shi)事(shi)關(guan)精(jing)度(du)與(yu)質(zhi)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi),或(huo)者(zhe)是(shi)作(zuo)為(wei)工(gong)廠(chang)中(zhong)最(zui)大(da)消(xiao)耗(hao)品(pin)的(de)刀(dao)具(ju),都(dou)在(zai)向(xiang)軟(ruan)件(jian)靠(kao)攏(long)。軟(ruan)硬(ying)結(jie)合(he),才(cai)是(shi)王(wang)道(dao),這(zhe)也(ye)使(shi)得(de)國(guo)外(wai)的(de)工(gong)業(ye)裝(zhuang)備(bei)製(zhi)造(zao),越(yue)發(fa)呈(cheng)現(xian)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)特(te)點(dian)。而(er)國(guo)內(nei)製(zhi)造(zao),則(ze)缺(que)乏(fa)這(zhe)樣(yang)的(de)環(huan)境(jing)。硬(ying)件(jian)不(bu)硬(ying),軟(ruan)件(jian)更(geng)軟(ruan)。這(zhe)種(zhong)製(zhi)造(zao)戰(zhan)場(chang)上(shang)的(de)對(dui)陣(zhen)形(xing)式(shi),類(lei)似(si)青(qing)龍(long)刀(dao)與(yu)激(ji)光(guang)劍(jian),這(zhe)是(shi)兩(liang)個(ge)時(shi)代(dai)的(de)競(jing)爭(zheng)。
那些來自大學的精彩
鍋爐製圖軟件的選擇很多,比如可以采用達索的Solidworks,或者國內的軟件。這類軟件一般都是通用化的CAD軟件。但在鍋爐工藝軟件,則需要有較深的行業背景,這是因為對鍋爐內部的傳熱、流動、介質等要進行複雜的模擬計算。很多企業往往都是采用專有技術,如早期的日立、GE、西門子、ABB的鍋爐,都有大量的自研軟件。這也是企業的核心技術之一。現在這類軟件也基本上都商業化,例如美國麻省理工學院的GT-PRO Thermoflow、德國KED軟件、GE的GateCycle熱量平衡分析軟件。而為了彌補編程能力的不足,工業巨頭也會選擇與外部軟件公司合作,例如GateCycle就是GE跟一家軟件公司聯合開發的。
這一方麵,浙江大學做了非常好的工作,它所開發的鍋爐本體仿真軟件 BESS,基本上國內頭50mingdeguoluchangdouzaicaiyong。genmashengligongchenggongdeguijiyiyang,zhegeruanjiandezhuchuangtuandui,zuizaojiushilaizizhedahuagongxueyuan。zhetingshangquxiangshiyigewaixing,shizeburan,yinweiguoluranshaodeguocheng,benzhijiushiyigehuagongguocheng。erBESS軟件的成功,讓人看到了產學研結合難得一覓的好案例。從1995年國家基礎項目支撐,就有鍋爐廠在其中;隨後十年的打磨,更多鍋爐廠的介入,成就了這款國產鍋爐軟件的崛起。
這zhe種zhong發fa展zhan軌gui跡ji,在zai國guo外wai軟ruan件jian發fa展zhan史shi上shang是shi屢lv見jian不bu鮮xian。它ta遵zun循xun了le許xu多duo軟ruan件jian發fa展zhan的de基ji本ben規gui律lv,國guo家jia經jing費fei扶fu持chi基ji礎chu研yan究jiu,但dan市shi場chang應ying用yong方fang一yi直zhi牽qian手shou其qi中zhong。項xiang目mu驗yan收shou後hou,持chi續xu經jing費fei投tou入ru,更geng多duo應ying用yong加jia入ru,最zui後hou走zou向xiang商shang業ye化hua。
化工過程模擬的頂級軟件ASPEN的團隊,來自麻省理工的化工係。Aspen Plus是(shi)一(yi)個(ge)麵(mian)向(xiang)流(liu)程(cheng)行(xing)業(ye)的(de)流(liu)程(cheng)模(mo)擬(ni)與(yu)優(you)化(hua)的(de)係(xi)統(tong),國(guo)內(nei)化(hua)工(gong)行(xing)業(ye)使(shi)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)。這(zhe)也(ye)是(shi)中(zhong)國(guo)國(guo)內(nei)流(liu)程(cheng)行(xing)業(ye)的(de)重(zhong)要(yao)命(ming)穴(xue)之(zhi)一(yi)。這(zhe)個(ge)軟(ruan)件(jian)源(yuan)於(yu)七(qi)十(shi)年(nian)代(dai)後(hou)期(qi),由(you)於(yu)石(shi)油(you)危(wei)機(ji)引(yin)發(fa)了(le)整(zheng)個(ge)流(liu)程(cheng)行(xing)業(ye)效(xiao)率(lv)提(ti)升(sheng)的(de)巨(ju)大(da)動(dong)力(li)。美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)委(wei)托(tuo)麻(ma)省(sheng)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan)開(kai)發(fa)的(de)新(xin)型(xing)流(liu)程(cheng)模(mo)擬(ni)軟(ruan)件(jian)。這(zhe)個(ge)項(xiang)目(mu)名(ming)稱(cheng)就(jiu)是(shi)“過程工程的先進係統”(Advanced System for Process Engineering,簡稱ASPEN),1981年底完成整個軟件的編製。
在(zai)美(mei)國(guo),根(gen)據(ju)拜(bai)杜(du)法(fa)案(an),聯(lian)邦(bang)政(zheng)府(fu)投(tou)入(ru)的(de)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)經(jing)費(fei)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)科(ke)技(ji)成(cheng)果(guo),可(ke)以(yi)轉(zhuan)讓(rang)給(gei)大(da)學(xue)。而(er)大(da)學(xue)則(ze)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)授(shou)權(quan)和(he)專(zhuan)利(li)等(deng)形(xing)式(shi),賦(fu)予(yu)成(cheng)果(guo)擁(yong)有(you)者(zhe)極(ji)大(da)的(de)資(zi)金(jin)收(shou)益(yi)權(quan)。因(yin)此(ci),最(zui)擅(shan)長(chang)商(shang)業(ye)化(hua)的(de)麻(ma)省(sheng)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan),一(yi)點(dian)時(shi)間(jian)都(dou)沒(mei)有(you)耽(dan)擱(ge),第(di)二(er)年(nian)就(jiu)將(jiang)其(qi)商(shang)品(pin)化(hua),成(cheng)立(li)了(le)AspenTech公司。而這款稱之為Aspen Plus的軟件,如今已先後推出了十多個版本,成為舉世公認的標準大型流程模擬軟件。大量的化工用戶,包括國內數不勝數的化工廠,都是AspenPlus進行試驗、播種和收獲的肥沃土壤。這些寶貴的用戶經驗,也將Aspen的流程模擬軟件 ,推向了一個不可撼動的霸主地位。而中國化工、石化、煉油行業等,對它的崛起,自然是功不可沒。
同樣在先進過程分析APC軟件,ASPEN的DMC3也占據很大優勢。而國內來自浙大的中控軟件,也有類似的APC產品,隻是商業化相對偏弱,主要與中控的DCS係統聯合使用。如果中國石化等大型企業,可以給與中控APC更多的機會,這種騰飛也是指日可待。而隨著中國存量市場麵臨著軟件升級的大窗口期,APC的升級換代處於剛性階段,相信中控也將迎來爆發期。
zhexieruanjianzuidadetedian,jiushibeihoudegongyezhishidian,zheshigongyedejingsui,shiqiyebuxiangshuochulaidegongyimimi。eryaomiaoshuzhexiewenti,zeyoubixujiezhuyushuxuefangcheng、wulifangfahehuaxuefangchengdengjinxinglianheqiujie,yijiduifuzabianjietiaojiandejianhuadeng。zhengshizhezhongguoyushuxuehuadeyaoqiu,yibanqiyehennanbazijidezhishibianchengruanjian。zhebushiIT企業能夠解決的問題,它需要企業自身有工程知識軟件化的能力。能夠跟實際應用緊密結合的大學教授,往往有著更好的優勢。
xianrangongyeruanjianyibandoujuyouhenqiangdezhuanyexing。henduoruanjianyikaishideqiyuan,douyoudaxuebeijing,huozhegongchengzixunbeijing。meiyouzhexiejichuhuozhegongchengbeijing,zheleidaxingruanjian,shibukenengkaifachulaide。danchundeIT公司,幾乎完全無法勝任。如電廠的熱電聯產熱能分析所用的美國Thermoflow軟件,它的源頭跟ASPEN幾乎如出一轍,也是來自麻省理工,也是來自化學係。
zongguangongyeruanjianfazhandelishi,yaoxiangpeiyanggegexingyedegongyeruanjian,daxueheyuansuoshiyigedanshenghuozhongdezhongyaofayuandi。jihuodaxuedejiliyanjiuyoushi,ranhougengongchengyingyongxiangjiehe(國產軟件學院派吃過大虧),是發展萬紫千紅的工業軟件的重要路徑。
科學計算三劍客
科學計算是一類最常見的軟件。這其中,除了六月份因為斷供哈工大而更加名聲大噪的美國Mathworks的MATLAB之外,還有加拿大的Maple和美國的Mathematica。
Mathematica則主要是做數值符號運算。而在工程上的仿真和數值,則比MATLAB差不少。這是一個數學家Wolfram建立的軟件,大學廣泛使用它來進行數學計算。後來這位科學家,還開發了一個直接回答問題的搜索引擎Wolfram,被看成是智能搜索引擎的重要方向。但後來,互聯網界的興趣都轉移到移動互聯網了,應用程序App四處開花,搜索引擎不再成為流量的唯一入口,這個引擎也就不溫不火了。
同樣Maple也是一種符號和數字計算環境的編程語言,由加拿大的Maplesoft開發,解決數學相關領域的問題,內置超過6000個計算命令和100多個算法函數包。而多係統仿真Mapsim軟件,則可以為多域物理建模和代碼生成添加了功能。而這家公司,已經在2009年被日本Cybernet收購。
科學計算三劍客,還是以MATLAB跟工業的結合最為廣泛。MATLAB在哈工大被禁用事件之後,國內人士群情激昂,尋找“國產MATLAB”的話題,也迅速走熱。蘇州同元軟件、北京聯高軟件都呼聲很高。實事求是講,這隻是一種可能,或者在局部功能上,能有所替代。要想立刻全麵替代,幾乎是不可能的。MATLAB在各類仿真引擎和數值計算工具比較齊全,用戶依賴性很強。但蘇州同元軟件MWorks,在局部也有一定優勢,它是基於Modelica物理建模,這是MATLAB起步較晚、但正在快速追趕的領域。
然而,基礎功能的替代其實不難,真正難的是用戶習慣的把握和複雜生態的建設。那些日積月累攢下的應用場景的算法、文檔,並不是一朝一日能夠打磨下來的。
你可以在一天之內用3D打da印yin機ji造zao出chu一yi隻zhi機ji械xie手shou,但dan裏li麵mian各ge種zhong精jing細xi的de血xue管guan,則ze需xu要yao花hua上shang幾ji個ge月yue搞gao清qing它ta的de回hui路lu。由you於yu諸zhu多duo用yong戶hu的de使shi用yong,它ta的de可ke用yong性xing非fei常chang好hao,交jiao互hu性xing和he圖tu形xing界jie麵mian無wu可ke匹pi敵di。這zhe其qi實shi是shi完wan全quan讓rang用yong戶hu用yong自zi己ji的de愛ai好hao,打da磨mo出chu來lai的de。ABB的DCS操作係統的Windos版本在微機上的使用,最早也是在三峽工程上使用,開始有許多Bug,也是中國用戶幫著打造的。這再次說明:軟件是用戶用出來的,光靠供應商一頭發力是沒用的。這就是工業軟件難以快速發展的一個根本原因。到了今天,MATLAB一時間很難被替代了。多年下來,它被用戶的汗水和習慣,澆灌成了鋼鐵長城。中國高校和工程界,也是重要的澆灌者之一。
優秀用戶造就優秀軟件
電dian力li行xing業ye是shi一yi個ge對dui安an全quan高gao度du敏min感gan的de行xing業ye,對dui於yu軟ruan件jian的de仿fang真zhen要yao求qiu很hen高gao。而er在zai中zhong國guo電dian力li高gao速su發fa展zhan的de幾ji十shi年nian,電dian力li仿fang真zhen軟ruan件jian也ye得de到dao了le長chang足zu的de進jin步bu。
電力係統軟件,大致可以分為機電、電磁暫態和實時仿真。
中國機電暫態分析軟件是上個世紀90年nian代dai從cong美mei國guo引yin進jin的de。經jing過guo幾ji十shi年nian的de運yun維wei,已yi經jing發fa生sheng了le完wan全quan的de改gai變bian和he顛dian覆fu,並bing且qie完wan全quan重zhong寫xie了le代dai碼ma。國guo內nei中zhong國guo電dian科ke院yuan已yi經jing開kai發fa了le電dian力li係xi統tong仿fang真zhen綜zong合he程cheng序xuPSASP,完全自主產權,並在網省公司廣泛應用。
而用於電力係統電磁暫態分析的仿真軟件EMTP,則是對高壓電力網絡和電力電子進行仿真。它包含通過現場測試證實的用於變壓器相傳輸線的模型、各種電機、二極管、晶閘管和開關、控製器等模型。它側重於係統的運行,而非個別開關的細節。最早的EMTP程序,是由美國能源部的邦維爾電力局BPA在上個世紀70年底所主導的。由於這種研發屬於公共財政,因此其成果可以免費提供給任何一個感興趣的團體。而到了1984年,這種基礎研究免費、產業界共享的田園風光,開始被打破。這種程序被分為兩個流派,一個流派開始走商業化路線;另一流派則繼續捍衛免費路線。這方麵軟件,以加拿大的PSCAD較為知名。目前中國的電磁暫態仿真,國家電網也有自己開發的版本,但商業化程度不如國外。
隨著電網發展,純粹依靠軟件仿真不能滿足要求,就出現了實時數字仿真、數模混合仿真,有代表性的就是RTDS。這種軟件最大的特點,就是非常昂貴。一套RTDS軟件,仿真規模為100多個三相節點,動輒200萬元。中國的電力係統,最開始也隻能是不斷地購買。再後來,也開始研發了ADPSS軟件,性能基本可以跟RTDSxiangbi,erjiagezhiyousanfenzhiyi。caiyongdefuwuqiyeshilangchaozhileideguochanpinpai。jinguanshishifangzhenxitongzhong,yingjianlideyixiexinpianhaishijinkoude,danjibenshangyesuanshixianleguochanhua。
可以跟電力強國加拿大做一個對比。目前加拿大開發的電力係統軟件,擁有全麵的解決方案,包括配電網仿真軟件CYME、接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態仿真軟件PSCAD、大規模電網仿真軟件DSA-Tools等。
如果從電力軟件國產化方麵來看,中國的機電暫態仿真PSASP對應於DSA綜合軟件;電磁暫態仿真EMTDC軟件對應於加拿大的PSCA;而代表更高水平的實時數字仿真係統ADPSS,則直接對標加拿大RTDS。
中(zhong)國(guo)的(de)電(dian)力(li)係(xi)統(tong),可(ke)能(neng)是(shi)各(ge)個(ge)行(xing)業(ye)中(zhong)相(xiang)對(dui)較(jiao)少(shao)依(yi)賴(lai)國(guo)外(wai)軟(ruan)件(jian)的(de)行(xing)業(ye)。這(zhe)固(gu)然(ran)跟(gen)中(zhong)國(guo)有(you)世(shi)界(jie)上(shang)最(zui)大(da)的(de)電(dian)網(wang)容(rong)量(liang)有(you)關(guan),也(ye)跟(gen)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)作(zuo)為(wei)核(he)心(xin)能(neng)源(yuan)行(xing)業(ye),一(yi)直(zhi)追(zhui)求(qiu)獨(du)立(li)自(zi)主(zhu)的(de)策(ce)略(lve)相(xiang)關(guan)。由(you)於(yu)旗(qi)下(xia)有(you)電(dian)科(ke)院(yuan)作(zuo)為(wei)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)的(de)龍(long)頭(tou),又(you)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing),軟(ruan)件(jian)的(de)發(fa)展(zhan)相(xiang)對(dui)就(jiu)比(bi)較(jiao)健(jian)康(kang)。
中國的核電軟件,同樣不落後。核電軟件有熱工水力、反應堆物理、燃燒元件、概率風險等九個專業,涉及到200多個程序。早在1984nian,zhongguohegongyebuchenglizhihou,qixiashudehedianzhongxin,jiukaishixitongdijiangzhexieyinjinderuanjian,conggongzuozhanyizhidaobutongdejisuanjishang。zhezhongdaguimodeyizhi,weihedianruanjiandekaifatixi,liuxialechongfendelianbingjihui。dangshidehedianruanjianlaiyuan,yeshiwuhuabamen,youdeshigoumai,youdeshiguojiyourenzengsong,yeyouconggeiguowaidaihuilai。lirucongmeiguoelagongguojiashiguojianengyuanruanjianzhongxinNESC購買了CIATAION堆芯分析、NJOY多群中子等77個程序,還有美國橡樹嶺國家實驗室贈送的蒙特卡洛MORSE通用程序等。這些都是中國核電業起步時候的家底。
核電從堆芯結構出發,分為一級、二級、三級設備,而蒸汽發生器、壓力容器等,都需要嚴格仿真。考慮到一般要求都是60年的隨機壽命,仿真驗證是誰也不敢馬虎的事情。以前的校核,都是根據ASME標biao準zhun,進jin行xing手shou工gong計ji算suan。不bu得de不bu建jian立li很hen大da的de安an全quan係xi數shu。而er現xian在zai的de審shen核he,都dou是shi按an照zhao標biao準zhun規gui範fan,隻zhi需xu要yao去qu看kan仿fang真zhen報bao告gao就jiu可ke以yi。不bu僅jin僅jin是shi流liu體ti分fen析xi、電磁分析等非常普遍,甚至連一個螺絲、焊縫,都要做仿真。這是一個仿真意識深入民心的領域,這也使得核電發展軟件有著深厚的基礎。
隨著中國核電獨立自主的提升,核電軟件也得到了長足的發展。而在2015年國電投的COSINE軟件公開測試版發布,成為核電設計與安全分析的國產軟件,包含熱工水力設計與安全分析、堆芯物理設計等8個大類的15個軟件。這個突破耐人尋味,因為它是跟隨國家的三代核電自主技術AP1000,同步發展而來。目前COSINE軟件,已完成基於AP1000和國和一號三代核電堆型的工程應用研究 ,其工程應用版已經開始嶄露頭角。
石化、核電、dianlixitongdengzhezhongduianquanyaoqiujigaodedaxingshebei,zhuanyeruanjianconglaimeiyouquexi。zhexiezaiguowaishebeiyujishuyinjindeshihou,wangwangdoushitanpandejiaodian。zaidaliangdeguowaishebeiyinjinzhong,zhexieyiyingpanhuozheruanpanjinlaidechengxu,buhuibubeiyinqizhuyi。yinweixuduodaxingdegongyeshebei(如電力、如核電等),天生就跟軟件綁定在一起。例如西門子的機電和電磁暫態軟件NETOMAC,是早在上個世紀70年代,就開始開發。而西門子後來還收購了美國公司的PSS/E軟ruan件jian,進jin一yi步bu強qiang化hua輸shu電dian係xi統tong的de分fen析xi。軟ruan件jian是shi裝zhuang備bei的de一yi奶nai同tong胞bao,從cong來lai沒mei有you落luo下xia。這zhe種zhong現xian象xiang,在zai當dang時shi其qi實shi隻zhi是shi一yi個ge微wei弱ruo的de信xin號hao。然ran而er,一yi些xie有you心xin的de技ji術shu型xing領ling導dao者zhe發fa現xian了le這zhe一yi點dian,並bing且qie局ju部bu放fang大da,就jiu會hui促cu使shi這zhe個ge行xing業ye的de國guo產chan軟ruan件jian的de發fa展zhan。
這zhe也ye再zai次ci說shuo明ming了le,一yi個ge行xing業ye工gong業ye軟ruan件jian的de強qiang大da,其qi實shi是shi來lai自zi用yong戶hu的de信xin心xin。如ru果guo用yong戶hu信xin任ren某mou一yi類lei軟ruan件jian,那na麼me這zhe個ge軟ruan件jian就jiu會hui像xiang得de到dao陽yang光guang和he雨yu露lu的de春chun筍sun一yi樣yang,長chang大da拔ba高gao要yao容rong易yi得de多duo。歐ou陽yang修xiu的de《賣油翁》早已道出了工業軟件的秘密,“無他,但手熟爾”。隻是國內大部分產業,以前從未讓國產工業軟件找到“熟練手藝“的機會。這些練手機會,以前都給了國外軟件。這就形成了一種“係統自鎖循環”,用戶使用的反饋越多,國外軟件用的越順手,國內軟件就更加被冷落,就沒有多少機會去發展。
清晰的進球套路
專(zhuan)業(ye)的(de)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)實(shi)在(zai)難(nan)以(yi)數(shu)得(de)清(qing)楚(chu),數(shu)萬(wan)個(ge)不(bu)同(tong)的(de)軟(ruan)件(jian)也(ye)完(wan)全(quan)可(ke)能(neng)。要(yao)找(zhao)到(dao)並(bing)理(li)解(jie)這(zhe)些(xie)不(bu)同(tong)的(de)軟(ruan)件(jian),一(yi)個(ge)人(ren)需(xu)要(yao)從(cong)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)行(xing)業(ye)分(fen)類(lei)代(dai)碼(ma)開(kai)始(shi)。因(yin)為(wei)每(mei)一(yi)個(ge)行(xing)業(ye)背(bei)後(hou),都(dou)有(you)著(zhe)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)的(de)痕(hen)跡(ji)。
隨著複合材料在工業化的更廣泛應用,需要圍繞複材進行結構設計、分析和尺寸優化。HyperSizerjiushiyikuanzhuanyeruanjian,tajiangshubaizhongfenxishixiaofangfanangkuoqizhong。pingjiezheqikuaisudefenxihefuhecailiaoyouhuanengli,zaiguoneiwaihangkonghangtianxiangmuzhongqidaozhiguanzhongyaodejianzhongzuoyong,liruluomagongsidegaokonggaosuzhenchajiSR71、格魯門公司的全球鷹的機翼、空客A350客機的發動機短艙等,都使用HyperSizer軟件。而中國商飛C919客機的複合材料後機身、中央翼、平尾和垂尾,也離不開這款軟件。它最早起源於NASA蘭(lan)利(li)研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin),這(zhe)是(shi)一(yi)家(jia)氣(qi)動(dong)研(yan)究(jiu)和(he)風(feng)洞(dong)而(er)知(zhi)名(ming)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)。遊(you)泳(yong)王(wang)子(zi)菲(fei)利(li)普(pu)斯(si)的(de)大(da)名(ming)鼎(ding)鼎(ding)的(de)泳(yong)衣(yi)鯊(sha)魚(yu)皮(pi),其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)誕(dan)生(sheng)在(zai)這(zhe)裏(li)。那(na)是(shi)材(cai)料(liao)與(yu)仿(fang)真(zhen)的(de)一(yi)次(ci)完(wan)美(mei)體(ti)驗(yan)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)現(xian)在(zai)由(you)美(mei)國(guo)Collier公司持有,能與常見的商用有限元軟件相結合,對各個部件自動生成安全裕度報告。而這個案例,又是一個美國NASA基礎研究向外擴散成商業化軟件的典型。
而對於一個行業而言,往往采用了綜合的軟件體係。例如一個造船廠,會使用法國施耐德AVEVA這樣的廠房設計軟件(是的,設計一艘船,就是設計一個工廠,或者就是一個城市)。然後會采用西門子收購的CD-Adapco,旗下的通用CFD軟件STAR CCM+,進行多麵體網格劃分和流體解析。這個軟件從1980年開始,就跟湍流、熱傳遞和氧化燃燒打交道。盡管有著這些巨頭公司的工具,造船業仍然給很多不起眼的工業軟件小公司,留下足夠大的空間。比利時的NUMECA公司,依然可以為船舶與海洋工程打造的專業CFD軟件包。這款軟件包含全六麵體非結構網格生成器HEXPRESS和功能強大的後處理工具CFVIEW,然後配上由法國國家科學院開發的不可壓粘性流場求解器ISIS-CFD,可以用來模擬船舶周圍的單流體和多流體流動。
這個公司是由布魯塞爾自由大學係主任、流體力學科學家所創立的。他曾在80~90年代,為歐洲宇航局(ESA)所編寫的空氣動力數值求解器(EURANUS)。在此基礎上,工程化軟件和商業化利益隨之而來。這讓我們再一次看到,大學與工業界、國guo家jia研yan究jiu經jing費fei與yu商shang業ye軟ruan件jian之zhi間jian,有you著zhe如ru此ci順shun暢chang而er密mi切qie的de通tong道dao。無wu論lun是shi在zai美mei國guo,還hai是shi在zai法fa國guo,以yi及ji比bi利li時shi等deng歐ou洲zhou國guo家jia,工gong業ye軟ruan件jian背bei後hou的de國guo家jia基ji礎chu經jing費fei的de成cheng果guo轉zhuan化hua,可ke以yi說shuo沒mei有you拖tuo泥ni帶dai水shui的de。工gong業ye軟ruan件jian的de知zhi識shi產chan權quan輸shu送song,從cong大da學xue院yuan所suo到dao商shang業ye貨huo架jia,就jiu像xiang是shi足zu球qiu場chang的de一yi記ji長chang傳chuan,然ran後hou就jiu是shi射she門men。一yi起qi、一接、一射,就完成了所有的得分過程。這也正是國外軟件,到處都充滿了活蹦亂跳的小魚小蝦的原因。
每個賽道都有一個中國影子
一件有意思的事情是,往往國外有的軟件,國內總會存在它的對標物。德國威圖公司旗下的Eplan電氣設計軟件在電氣盤櫃上使用較多,而國內就有利馳電氣軟件相對應;國外有Sigmetrix這樣的公差分析軟件,國內就有河北明睿智能;麵對國外三大電磁仿真軟件,複旦大學孵化的EastWave的高頻電磁仿真軟件,也是勇敢地進行挑戰。至於前麵提到的德國dSPACE軟硬一體的實時機,國內的經緯恒潤也在做同樣的工作,借助於汽車的電控時代而迅速崛起。瑞典的多物理場仿真的老牌明星Comsol,作為一個平台,近些年來積極進行無代碼化開發APP。生成一個仿真APP,隻需要幾個小時。而清華雲道智造的年輕團隊迎頭追趕,在互聯網方麵甚至走得更徹底。
即使在很小的領域,如湖南精益傳動設計軟件,就直接對標瑞士KISSSOFT、英國ROMAX、MASTA等這些國際知名的齒輪軟件。安徽太澤透平,則瞄準了美國葉輪透平機械的CAE軟件Concepts NREC。作為機器和流體的能量轉換的計算軟件,CN一直是旋轉機械的執牛耳者。中國航空發動機研發一般用的都是CN設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)。然(ran)而(er)美(mei)國(guo)在(zai)授(shou)權(quan)使(shi)用(yong)的(de)同(tong)時(shi),則(ze)要(yao)求(qiu)承(cheng)諾(nuo)不(bu)能(neng)用(yong)於(yu)軍(jun)事(shi)用(yong)途(tu)。近(jin)些(xie)年(nian)美(mei)國(guo)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)一(yi)再(zai)收(shou)緊(jin),這(zhe)也(ye)給(gei)國(guo)內(nei)軟(ruan)件(jian)留(liu)下(xia)了(le)發(fa)展(zhan)機(ji)會(hui)。太(tai)澤(ze)透(tou)平(ping)則(ze)采(cai)用(yong)了(le)軟(ruan)件(jian)和(he)工(gong)程(cheng)服(fu)務(wu)相(xiang)結(jie)合(he)的(de)方(fang)式(shi),通(tong)過(guo)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)體(ti)化(hua)設(she)計(ji)平(ping)台(tai),實(shi)現(xian)幾(ji)何(he)導(dao)入(ru)、存儲、優化的一體化。在國內正在受到沈鼓、杭氧等大型工業壓縮機的青睞,而在新能源領域,低溫餘熱餘溫發電也同樣帶來新的商機。
這種有點”兵對兵,將對將“的挑戰場景,十分常見。德國MagmaSoft鑄造仿真軟件,能夠對鑄造過程中的充型、凝固、冷卻、熱處理、應力應變等進行模擬分析。這可是早在1988nianjiukaishifabudejingdianruanjian。danyebuyaojin,laoyeyejideruanjian,xianzaipengshanglenianqingdetiaozhanzhe,qinghuadaxuekebanchushendeboshimenchuanglilebeijingshichuanggongsi,zhengshiweicierlai,erqiecaiyonglegengjialinghuodeSaaS訂閱方式。
zaishuoyidiangengpianmende,lirusanliaolingyu。tingqilaigoumosheng,qishitajiuzaishenbian。ruzhiyaoyaoji,haiyouzhuangzaijiwadenisha,douxuyaojinxingkelilixuedefangzhen。zhejiushisanliaofenxidefanchou,tazuidadetedian,jiyougutikuaizhuangwu,dantongshihaiyouliutitezheng。zhongguozuoweigongchengjixiedaguo,sanyizhonggong、柳工機械等都少不了這種軟件。德國Fraunhofer研究院SCAI研究所的流體和固體耦合MpCCI軟件,從1996年開始就開始跟各個商業化軟件合作,實現不同學科求解器的耦合分析。而北京合工公司開發的軟件UninSim,就可以實現這一點,也可以進行燃油/液壓油汙染特性分析。
這是國內產業的一個特點,在每一個細小的縫隙中,都有驚心動魄的挑戰賽。這樣的挑戰,隻能用“死磕”laimiaoshu。yinweierzhedetiliang,wangwangdoubuchengbili,danbingbufangaiwanqiangdeguoneixuanshou,shunianshushinianjindingzhemubiaobufang。zhiyaodingjin,jiuhuiyoujieguo。xiangdeguoxitongjianmofangzhenModelon,國內蘇州同元緊盯不放,也都取得了很好的效果。在廠房管理軟件與數字孿生軟件PDMS方麵,針對法國施耐德的AVEVA和美國鷹圖,國內的圖為和中科輔龍的管道軟件,都有很好的突圍。而在家居設計領域,早期的法國軟件KD,加拿大老牌2020 Design等,許多國內市場都被廣州圓方軟件(尚品宅配旗下)、酷家樂、數碼大方等所攻占,也開創了智能家居的個性化定製的一派大好風光。
工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)就(jiu)像(xiang)通(tong)山(shan)之(zhi)路(lu),既(ji)有(you)大(da)道(dao),也(ye)有(you)羊(yang)腸(chang)小(xiao)路(lu)。可(ke)以(yi)說(shuo),在(zai)每(mei)一(yi)個(ge)狹(xia)窄(zhai)的(de)山(shan)道(dao),國(guo)產(chan)軟(ruan)件(jian)都(dou)像(xiang)是(shi)甩(shuai)不(bu)掉(diao)的(de)影(ying)子(zi),上(shang)演(yan)著(zhe)小(xiao)角(jiao)色(se)的(de)大(da)精(jing)彩(cai)。而(er)這(zhe)背(bei)後(hou)都(dou)是(shi)有(you)著(zhe)企(qi)業(ye)家(jia)鍥(qie)而(er)不(bu)舍(she)的(de)精(jing)神(shen)——咬定青山不放鬆,九死而求一生。不妨說,每一個小小的縫隙,都能找到工業軟件或大或小的上甘嶺之戰。
小記:吃小灶,不如廣育土
想搞清楚工業軟件的全貌,未免是一件令人沮喪的事情。可以說,工業產品有多少,工業軟件就有多少種。工業軟件就像是工業的DNA,meiyizhongchanpindouyouzijidejiyinpianduan。tawuchubuzai,gezichangdewanquanbutong,danzaijichudicengyouyouzheqiangliedegongxing。zheyiweizhe,yigeguojiaxiangkuaisufazhangongyeruanjian,bingbushiyijianrongyideshiqing。yinweitamianduidebushiyilianggeruanjiandetupo,ershizhenggegongyejichudesongtu。
從cong這zhe個ge意yi義yi來lai看kan,簡jian單dan地di尋xun找zhao明ming星xing軟ruan件jian和he頭tou部bu軟ruan件jian,熱re情qing洋yang溢yi地di給gei予yu資zi金jin和he政zheng策ce進jin行xing催cui生sheng,並bing不bu符fu合he工gong業ye軟ruan件jian的de發fa展zhan特te點dian。工gong業ye軟ruan件jian這zhe個ge行xing業ye的de特te點dian,第di一yi是shi慢man,上shang門men媳xi婦fu熬ao成cheng婆po的de那na種zhong慢man。急ji性xing子zi無wu,慢man性xing子zi有you。它ta是shi與yu工gong業ye化hua程cheng度du,相xiang輔fu相xiang成cheng。工gong業ye吃chi不bu透tou,軟ruan件jian也ye吃chi不bu透tou。第di二er是shi廣guang,工gong業ye軟ruan件jian無wu處chu不bu在zai,就jiu像xiang田tian野ye的de野ye花hua漫man漫man,要yao想xiang逐zhu一yi辨bian識shi,非fei常chang困kun難nan。逐zhu個ge苗miao株zhu進jin行xing施shi肥fei,隻zhi能neng偶ou爾er為wei之zhi。
這(zhe)自(zi)然(ran)會(hui)給(gei)人(ren)一(yi)種(zhong)深(shen)刻(ke)的(de)印(yin)象(xiang),那(na)就(jiu)是(shi)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)全(quan)麵(mian)開(kai)花(hua),而(er)不(bu)是(shi)人(ren)為(wei)地(di)集(ji)中(zhong)栽(zai)培(pei)幾(ji)顆(ke)標(biao)誌(zhi)性(xing)的(de)植(zhi)物(wu)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)建(jian)立(li)生(sheng)態(tai)叢(cong)林(lin)的(de)過(guo)程(cheng)。培(pei)養(yang)頭(tou)部(bu)植(zhi)物(wu)明(ming)星(xing)固(gu)然(ran)重(zhong)要(yao),但(dan)建(jian)立(li)好(hao)的(de)土(tu)壤(rang)和(he)天(tian)氣(qi),則(ze)是(shi)更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)事(shi)情(qing)。扶(fu)持(chi)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)的(de)發(fa)展(zhan),它(ta)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)常(chang)規(gui)想(xiang)象(xiang),喧(xuan)囂(xiao)的(de)熱(re)情(qing)和(he)膚(fu)淺(qian)的(de)投(tou)資(zi),遠(yuan)遠(yuan)不(bu)能(neng)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。中(zhong)國(guo)的(de)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)的(de)政(zheng)策(ce),必(bi)須(xu)有(you)麵(mian)對(dui)百(bai)花(hua)齊(qi)放(fang)、小苗滿地的“精準扶貧”的耐心。幾十人的公司,一兩千萬的收入,或許正是扶持的最佳對象。如果當前按照大手筆、大配套資金的方式,會讓許多優秀的工業軟件被遺忘在黑暗之中。
而發展工業軟件最難的地方,並不在於技術上的複雜,而是在於人們對工業軟件充滿了太多錯誤的認知。(完)