#头条创作挑战赛#

前言

最近一年华为被芯片卡脖子的事件逐渐不再占据热榜，但实际上这种状况并没有本质改变。只是国内的芯片开发行业开始兴起，并一举成为了风口行业，各个国产芯片公司也开出各种高薪挖人，吸引了很多通信行业和嵌入式开发的人员进行转岗跳槽。制约芯片研发的因素有很多，其中最为核心的个人感觉还是芯片设计相关的EDA工业软件，因此有人也在某乎提问，为什么阿里、腾讯这种在国内乃至世界都排名靠前的互联网企业不去研发工业软件呢，为什么不去解决这个被国外卡脖子的问题呢？先说结论：一是没有时间经验积累导致技术不足，二是投入与产出不成正比，很可能巨额亏损，不符合企业定位。

华为被制裁

01 MATLAB软件事件

2020年6月6日开始，哈工大的学生发现正在使用的MATLAB软件似乎出现了问题，使用界面弹出反激活通知，甚至到了第二天直接显示授权许可失效，相关哈工大域名账户也无法继续登录。经过沟通了解得知，因为哈工大被美国商务部列入实体名单，所以MATLAB无法正常使用。MATLAB所属的公司MathWorks则回复称，公司因为接到美国政府的进出口管制名单，所以无法继续为哈工大提供服务。这则消息一出，全国舆论哗然。

MATLAB

MATLAB软件被禁了怎么办?大家一开始觉得无妨。只不过去找到替代软件即可，然而找到的替代软件却并不能令人满意。据隶属工信部的另外一所国防类高校南京航空航天大学的博士生说，MATLAB 最大的优势就是丰富的函数库、工具包。虽说理论上可以用Python 代替MATLAB，但由于缺少大量封装好的底层函数，科研效率要降低10倍不止。而MATLAB另一大仿真模块Simulink，则基本找不到合适的替代品。

随着MATLAB 被禁事件的广泛传播, 国人看到了除芯片之外另一个更值得重视的领域。虽然这个领域对大众来说过于小众化一些，需要大家扒开层层外衣才能看清：工业软件，一个比芯片更受制于人的领域。为什么工业软件如此重要? 走向智能研究院院长赵敏认为：智能制造、工业互联网最内核的就是工业软件。 而另一位中国科协智能制造学会联合体智能制造研究所副所长林雪萍则说得更加直白：如果把人工智能、制造业升级转型这些概念一层层扒开，最后剩下的就是工业软件。

02 什么是工业软件？

  随着MATLAB 软件事件的舆论讨论逐渐深入， 一系列类似的软件开始正式进入大家的视野，有的大家很熟悉，有的专业性更强一些，例如：AutoCAD、CATIA、Rhino、Revit、PROE、PowerFLOW、Ansys、cinema4D、3dmax、Solidworks等等。 这些软件名称虽然大多数看似陌生，但从根本上却跟我们的生活息息相关。 我们住的楼房、使用的手机、开的汽车、坐的飞机，在设计阶段都需要用各种工业软件进行设计，而哈工大被禁的MATLAB软件，则是一款被称为工科神器的数学软件。虽然是数学软件」，但是却被用于自动控制、酒信乃至金融域等各个行业领域，可谓无所不在，不可或缺。那么工业软件究竟如何定义的呢？下面这个表格比较全面：

工业软件分类

  其实我们常说的工业软件一般指的是研发设计类软件，这是一个以研发设计工具为主的大家族，例如计算机辅助设计（CAD）软件、计算机辅助工程（CAE）软件、电子自动化设计（EDA）软件等。下面我们简单介绍一下各个类别的软件。

03 工业软件类别介绍

1、CAD

CAD全称为计算机辅助设计（Computer Aided Design），是指运用计算机软件在图形化开发界面上进行管理软件的设计，通过设计管理软件的流程结构、数据结构，最终通过计算机软件系统的自动数据加载、解析生成能够独立应用的管理软件的过程。广义的CAD是指计算机辅助设计，即Computer Aided Design这项技术，该技术可由各种软件来完成，比如solidworks, catia, pro/E等等。

solidworks

CAD最初诞生于20世纪五十年代美国空军的SAGE系统，由麻省理工学院林肯实验室设计的作图工具，目的是为了彻底解放设计师们双手。因为最初的绘图都是大量的绘图人员用绘图工具手工进行绘制的，而飞机、船舶、汽车等领域密集复杂的零件图单纯依靠手工来追求市场进度，几乎是不可能完成的。其中美国的欧特克（Autodesk）、法国达索（Dassault）、德国西门子（SIEMENS）、美国参数技术公司（PTC）占据CAD行业的头部位置，并且这4家企业就占据了国内CAD市场90%以上的份额。

CATIA

2、CAE

  CAE全称为工程设计中的计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)，是指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等，把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。而CAE软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、流体、电磁等。CAE软件是一款仿真分析软件，也就是来验证设计出来的产品是否达到规定的要求。它是工业软件里面开发难度最大的一类软件，但也是最重要的一款软件。

Ansys

  1963年，第一个商业有限元软件公司MSC诞生于NASA，经过大约60年的蓬勃发展，各软件公司不断收购，最终形成巨头垄断局面，目前仿真分析行业基本被五大流氓垄断：Ansys，Dassult Systems，Altair，MSC，西门子工业软件。通过几十年的不断收购，五大巨头基本上都形成了结构+流体+多体+电磁全系列仿真软件的格局，每个巨头都有当家拳头产品，护城河很高，后来者想再进入这个市场非常困难。

powerflow

3、EDA

EDA全称是电子设计自动化（Electronic Design Automation），是指利用计算机辅助设计软件来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。在电子产业中，由于半导体产业的规模日益扩大，EDA扮演越来越重要的角色。使用这项技术的厂商多是从事半导体器件制造的代工制造商，以及使用EDA模拟软件以评估生产情况的设计服务公司，EDA工具也应用在现场可编程逻辑门阵列的程序设计上。

proteus

目前EDA领域常用的软件包括：Innovus、Spectre、Genus、Dracula、Virtuoso、Ncsim、PowerSI、Xcelium、PT、DC、VCS、VC、FM、Verdi、OPC Proteus、Tmax2、HSPICE、Spyglass、Starrc、Calibre、Tessent、nmLVS、nmDRC、xACT、Skipper、xL、xRC等，这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。EDA软件的三巨头Cadence（美国楷登电子）、Synopsys（美国新思科技）、Mentor（德国西门子的子公司明导电子）占据了全球市场份额的90%，国内份额甚至达到95%以上，被国内专家称作“最难逾越的三座大山”，是人类基础学科和工程知识的集大成者，需要非常漫长的生命轨迹，技术鸿沟也是深不可测的。

Synopsys

单从市场体量来看，工业软件可能很不起眼不动声色地潜伏在工业制造领域。可一旦到了关键时刻，却又会像Matlab事件一样，成为国家最为致命的杀手锏。因此发达国家都有一个共识：要想掌握全球工业布局的主导权，就必须掌握大型工业软件的核心技术。尽管中国已经是一个工业大国，但目前我们的工业软件体系并不发达，目前，中国核心工业软件产业却发展落后了发达国家约20年，80%以上的工业软件被外企垄断。

04 为什么我国的工业软件没有发展起来？

首先，工业软件常规特点为：开发难度大、市场体量小、集中度高、跨专业性强、研发周期长、资金需求量大，其中开发难度之大是常人无法想象的。其中开发难度之大是常人无法想象的，虽然腾讯、阿里、字节等公司能够设计出非常受欢迎的抖音、微信、王者荣耀等互联网或游戏软件，但这些软件往往只需要完成数据交换、通讯等基础功能，一般的开发者了解基本编程写代码就可以进行开发了。

而工业软件是一门交叉学科，包含了数学、力学、流体学、化学等多门学科，并且需要从业人员有大量的实践经验沉淀来作为基础，同时与国家的工业化程度相辅相成，没有相关工业设计深厚的工作经验一般是无法进行工业软件开发的，这就造就了比较牢固的技术壁垒。此外，目前全球的工业软件格局非常清晰，国外有经过实际验证过的成熟的软件，假如不是政策强制要求的话，哪个公司愿意冒险用不成熟的自研软件？

  回顾过去，其实中国的自主工业软件其实也曾有过很好的起步，只是没有走到最后。在1986-2005年之间这近二十年，可以称为国产工业软件发展的黄金期，国家对自主工业软件有着一系列的扶持政策，国产软件在CAD、CAE领域也曾百花齐放，清华大学、北京航空航天大学等高校也都曾取得了很优秀的研究成果，并开发出了具有国产特色的工业设计软件，在国内市场占有率一度达到了25%，其中个别专项领域曾达到45%左右。然而好景不长，国内软件便开始各自为战、恶性竞争，大致过程可以参考互联网企业的shaoqian大战，短期内国产CAD软件市场价格从近万元掉到了5000元，并引发了设计行业的大震荡，由此国内工业软件市场内忧外患不断。此时国外工业软件企业趁机强势入侵，并且用各种让人无法拒绝的方式。

  第一种方式：外企通过捐赠和赞助方式，对国内的大学和科研机构进行免费软件使用授权，让大学科研教育工作与国外公司知名软件进行捆绑，并在教学和学习中直接使用国外现成软件，久而久之，大家培养成了一种习惯，例如现在说到CAD默认就是AutoCAD，随之相关的研发设计能力也自然下降。第二种方式：放任盗版软件横行。在当时国内的版权意识比较薄弱，企业为了节约成本，所以把自己的研发、生产设计捆绑在盗版软件上，免费使用相关盗版软件，而国产软件却因为兼容问题被进一步挤压了生存空间。

  2011年左右，国内政策开始转变，长达十年的时间内工业软件的政策补贴被拿来直接投入到企业生产中，以便支持企业信息化转型，而购买国外成熟的工业软件这种促进工业发展的快捷方式很快被传播学习，国内工业软件市场开始更进一步萎缩。参考一个数据：从“十五”到“十二五”的15年时间里，国家对CAD、CAE等工业软件投入资金不超过2亿元人民币，而全球最大的CAE仿真软件公司Ansys一年的研发投入近3亿美金，是中国15年投入总和的10倍。

05 工业软件发展建议

  工业软件的市场规模体量虽小，但是它的杠杆效应却可以轻松撬动整个工业领域，目前中国工业软件行业应当如何应对呢？有些人认为应该投入巨量资金，全行业全面发展，但这并不现实，个人感觉只要有针对性的对有潜力的软件企业进行大力扶持，加大对国产软件的保护以及培养版权意识建立好的软件生态更为重要。总结以下三点：

1、放弃市场自由竞争的方式，在政策上得到重视，集中国有力量，发挥公有体制的优势。

2、扶持乐于钻研研发的软件企业公司，从政策和资金上给与支持，加强国有工业软件核心技术的研发力度。

3、提升科研人员的待遇，加强工业软件各个层次人才的培养，加强企业、科研机构之间的分工和协作，提高研发效率，形成完整的商业闭环，良性循环的生态。

技术图谱

结语

  从目前的发展情况来看，国家逐渐认识到了工业软件对于工业乃至国民经济发展的重要性，也正视了国产工业软件自主研发的各种弊病，相信很快会有质的突破。