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工业软件发展过程中的五点反思与四大致命问题

智能制造

最近一两个月,国内各有关方面对工业软件的关注和讨论明显多了起来。

前两三年,笔者和数位业内工业软件的有识之士,如宁振波、林雪萍等人,就一直在为工业软件的窘况而奔走呼吁。但是我等人微言轻,不可能获得向工业软件高层决策者直接/间接进言的机会,只能在各种会议和讲演上阐明厉害关系,在文章著作上表达行业诉求。

一、基础薄,差距大,无人可执牛耳

至今笔者深深牢记着在2017年2月15日一次工信部召开的研讨会上的呼吁:希望高层决策者要像重视“核高基”项目一样,拿出一两万亿的专项经费和精准扶持政策来支持中国的工业软件企业。会后一位有所触动的资深专家对笔者说,如果真要做好这件事情,一两万亿是不够的。
确实如此。假设工业软件高层决策者愿意马上拿出一千亿设立一个工业软件专项,希望花上一个五年计划,打造出一款完全可以达到现有国际大型通用数字化工业软件平台(DISW)的自主工业软件,国内真的有一两家工业软件公司能接招(真的做出来)吗?国内真的有深厚的工业技术/知识的积累吗?国内真的有开发大型通用软件的具有国际水准的系统架构师吗?……?笔者认为应该是没有。
中国工业软件,从来没有真正做过工业技术积累及工业技术软件化;从来没有真正做过完全市场化的开发;从来没有真正受到知识产权保护;从来没有真正去培养“工业技术+软件”的复合型人才。其结果是,国内工业软件的基础太薄弱了!
国内工业软件企业小且弱,国内工业软件技术差且散。皆因受到四个致命问题的制约所致。

二、因为起点低,被甩远的工业软件

与国际工业软件巨头的学术/技术水平差距日渐拉大,这是发展国产工业软件的第一个致命问题。
在上个世纪80年代,国内开始初期的工业软件研发。那个时候刚刚起步,只能照着国外商用软件的界面学习。人家软件里面有什么也搞不清楚,但是很多的研究院所和高校都百花齐放式地开始了二维/三维CAD、CAE等软件的研发。国家机械部和国家科委也不断有专项资金支持。国产软件技术虽然很幼稚,但是当时国外软件在技术上也不是很强大,国内外软件差距总体上落后约20年(国外软件普遍在60年代开始研发)。

进入上个世纪90年代,是国产工业软件一个难得的繁荣期。经过多年开发与技术积累,不少高校和研究院所已经有了自己的工业软件和研发团队。为了做好做强,有些高校和研究院所开始自办公司,集中技术力量专做软件研发,做出了具有一定规模和功能的软件版本,在总体功能上有所追赶,在技术差距上有所减小,特别是一些二维CAD软件和某些专业用途软件,除了软件界面设计稍差之外,功能已经不亚于国外软件。另外,国产ERP、CAM、EDA等通用和专用软件也都进入了开发兴盛期。相关的另一个问题是,国内企业一般愿意花钱买设备,不愿花钱买软件,更不愿买软件更新升级服务,造成幼苗期的国产软件往往是后继乏力。此时国内外软件的差距总体上落后约15年。

进入新世纪的前10年,国外软件技术趋于成熟,PLM概念大行其道,国内软件行业决策者还是满足于“撒胡椒面”式的研发布局,由并不真懂工业的所谓软件专家蒙着眼睛掌控方向,工业软件从技术和销量上日渐式微,国外工业软件大举进入各个细分工业市场,成为了高端工业品研发主流手段,占据垄断地位。国产软件开发的市场重点也转向了互联网社交和网购,高校和研究院所办的软件公司无法与国外商业软件竞争,大部分销声匿迹,软件研发逐渐退缩成为某个高校教研室自娱自乐的“科研项目”,或者是研究所自研自用的保留项目。极少数可以靠市场生存的工业软件的公司存活了下来,虽然无法与国外软件正面竞争,但是保留了国产工业软件的微薄力量。不过,国内外工业软件的差距又回到20年;
近10年,国外工业软件并购频繁、功能上羽翼丰满、技术上日臻成熟,进入了大规模集成、大规模升级换代、大规模推广的阶段。在这些年间,有几个大事情“恰巧”凑到了一起:2011年德国开始推工业4.0、美国开始搞AMP;科技部终止了延续很多年的863项目,“撒胡椒面”式的软件经费也没了,而自从信产部改成工信部之后在职能划分和项目经费上好几年没有找到接棒工业软件研发的感觉;互联网公司商业模式大获成功,于是很多人开始用投机取巧的“互联网思维”来衡量和贬低无法“爆款”的制造业;分不清楚IT软件和工业软件的行业领导数度使错了劲,屡屡向没有任何工业基因的IT软件公司讨教如何振兴中国工业软件。这十年间,凑在一起的几件大事让国产工业软件又受到了一次重击,还活着的国产软件公司只能是生存线上苦苦挣扎,有项目时就多招几个人继续开发软件,没项目时研发骨干就流失了,熬不过去的关了公司。心有不甘、情怀尚在的企业家大多用其它行业的收入来为工业软件研发输血。这十年中,国内外工业软件的差距越拉越大,估计至少落后25年。

根据业内专家长期观察与分析后的一致结论,工业软件是改革开放以后,唯一一个与国外同行不断拉大差距的工业技术领域。

三、因为看不见,被忽视的工业软件

工业软件大概是从上到下各级行政主管脑子里没有清晰概念的行业。这是发展国产工业软件的第二个致命问题。

软件是典型的数字虚体。从形态上说,它无形无态,没有任何人能够直接看到软件的存在状态,只能在屏幕上间接看到它的外在表现形式;从存储上看,它实际上就是一系列按照一定模式或模型组成的二进制数据;从作用上看,软件生成的特定指令代码,既可以驱动显示器/打印机等外设,也可以直接送到物理设备的控制器来操控执行器;从传输上来看,软件本身和软件生成的数字产品可以跨越时空界限被传输到任何赛博空间能够覆盖的范围。

软件,大隐者。“隐于市”且“无形”,看不见,摸不着,尝不到。因此,很多人也就对其忽视、轻视或者无视。

但是软件又如同空气之于人类一样,让人类社会中的无数设备以正确的逻辑保持正常的高速运转,以维护社会基础设施的正常运营,须臾不可或缺。今天,一个没有软件的社会是不可想象的瘫痪场面。

近十多年来,软件大举进入了机器,成为了机器中的“软零件”、“软装备”,进而成为了机器的大脑和神经,主宰了机器世界的运行逻辑;同时,开发任何复杂产品,都已经离不开软件手段的支撑,从此,世界上再不能缺少软件。而两大类软件:研发与管理手段数字化软件(简称“研管软件”)、产品本身数字化软件(嵌入式软件),统称为工业软件。

软件大隐于市,大隐于工业之中。但是因为看不见、摸不着,因此很多人就不知道没有工业软件是开发不了高端工业品的,不知道没有工业软件很多企业是要停产的,不知道没有工业软件产品运行是要出人命的。一个共性问题是:很多决策者不知道搞工业离不开工业软件。更要命的问题是:不知道搞工业离不开自主可控的工业软件!不过,这些糊涂的认知被川普的一通乱拳给打得稍微清醒了一些。

另外需要特别注意的是,工业软件隐于产品之中,决策者看不见,黑客看得很清楚。他们只需要稍微改动软件运行逻辑,或者启动软件中的“逻辑炸弹”,就可能形成了为川普的“极限施压”策略的黑暗助攻。

四、因为概念混,被误解的工业软件

前文已经提到,分不清楚IT软件和工业软件的行业领导数度使错了劲,屡屡向没有任何工业基因的IT软件公司讨教如何振兴中国工业软件。这大概是中国工业软件发展进程中的一个最大的误解,已经成为行业笑话。

很多具有一定的决策能力的高层领导,常态性地误解了工业软件,他们将工业软件与互联网/社交/网购/电信/操作系统/数据库等IT软件混为一谈。不知道工业软件的第一属性是工业技术,第二属性是控制物理设备,第三属性才是IT!

大约在上很多年前,有关部门召开了一次发展软件产业的座谈会,会上北大教授侃侃而谈,芯片、互联网、游戏、数据库等IT企业代表慷慨激昂,笔者环顾四周,只认识另外两位来自工业软件的朋友,而且,没有安排我们三人发言。当时笔者就对这两位朋友戏称:都是IT企业在发言,没有我们“MIT(制造业信息技术)”什么事情。这样研讨会对中国的工业软件发展没有任何意义!

时光荏苒。中美贸易战开打。在此背景下,去年召开过一次聚焦工业软件的研讨会,惊人相似的一幕又出现了:高层领导坐镇,多个部委要员参会,会议主办方又找来很多互联网、数据库、操作系统、社交软件、电信软件等IT厂商代表,真正开发和真正使用工业软件的企业代表还是寥寥数位。那些领导脑子里僵化的想法还是一如既往,让笔者感到无奈和悲哀,有感而发,专门写了一篇题为“为工业软件正名”的文章。特别强调:IT软件是IT软件,工业软件是工业软件!工业软件的第一属性不是IT!工业软件“姓工”!这篇文章在业界引起了很大反响,阅读量已经升至2.5万,在工业类文章中这已经是难得的关注度了。

今年,情况大为改观。认同笔者观点的人越来越多,工业软件关注度越来越高。与发展工业软件有关的会议也基本上不见了纯IT厂商,新华社等媒体数度采访笔者等工业软件从业者。笔者深感:虽值秋季,但是工业软件的春天马上就要来了!

五、因为口径乱,被缩水的工软市场

工业软件的统计口径失误,使得各有关方面谁都弄不清中国工业软件的“容量”和“家底”到底是多少,因此让制定政策变得非常困难。这是发展国产工业软件的第四个致命问题。

工业软件是长期发展形成的概念。大致上笔者认为:所有用于工业过程的软件都是工业软件。人们经常注意统计其中的“研管软件”,但是忽视了嵌入式软件。其实在大量高端机器设备中,都有嵌入式软件。而且,在某些进口设备上(如汽车和医疗设备)软件与硬件的比例已经达到(甚至超过)1:1,这个比例可以作为估算基础。

笔者用分析和拆数的简单方式,快速估算了一下中国工业软件市场份额。

根据赛迪顾问的《中国工业软件发展白皮书》提供的数据,2018中国工业软件产值为1678.4亿人民币,合计约为240亿美元。白皮书给出的细分市场嵌入式软件占比为57.4%,除去240亿美元中的57.4%,剩下的就是所有安装在台式/笔记本电脑中使用的“研管软件”,大约是103亿美元。为什么要做这样的处理?因为笔者认为在上述软件统计口径上忽视了嵌入式软件所占的市场份额,统计结果严重缩水,不予采纳。因此,只采纳其中103亿美元的“研管软件”。

如何获得一个大致准确的嵌入式软件市场份额?笔者以国家统计局2016年(此后尚无数据)数据为例:中国进口的第二大工业品是汽车整车和汽车零部件,进口746.1亿美元,进口第三大工业品是仪器仪表,进口449.6亿美元,进口第六大工业制品是自动数据处理设备及其零部件,进口278.3亿美元,进口第九大工业品是飞机和航空器,进口203亿美元,进口的第十一大工业品是医疗器械,进口184.05亿美元。其它进口产品还有:农业机械进口120.78亿美元,机床进口75. 1亿美元,工程机械进口33.2亿美元,工业机器人估计进口30亿美元。上述进口工业品合计2120亿美元。

必须指出的是:这些进口工业品都是带有嵌入式软件的产品,乐观估计嵌入式软件占比为进口额的1/2,以最保守估计嵌入式软件占比为进口额的1/4,采用最保守比例估算,可以得出嵌入式软件产值为530亿美元。请读者注意:该估算是基于2016年工业品进口额,忽略了其它小额工业品中的嵌入式软件,而且没有采用1/2或1/3的估算比例,因此可以将530亿美元作为一个非常保守的嵌入式软件估算基数。

基于此,中国工业软件的市场规模至少为:103亿(2018年总估数字)+530亿(2016年进口数字)=633亿美元。

虽然这是两个不同年份的数字,但是是一个不太离谱的数字。至少可以看到嵌入式软件是一个非常大的、数倍于非嵌入式软件的超级市场。笔者认为如果基于2018年的进口嵌入式软件来统计,如果加上国产工业软件的市场份额,工业软件的实际产值会更大一些,700亿美元应该是一个合理估算值。

强烈希望国家各个行政部门能够建立一个有着清晰数据来源的“工业软件”统计口径,将各类工业软件都能较为准确地统计清楚。
正因为嵌入式软件在整个工业软件中的占比是一个比一般人想象要高得多的数字,由此而引起另外一个重要话题:对工控设备中的嵌入式软件的国产化替代和工业安全措施的提升,已经成为一个极其重要的问题。否则,中国工业设备可能在凶恶的国外黑客面前,一直在处于“裸奔”状态。已经买断使用权且自以为无虞的某些研管软件,特殊情况下也有可能挂掉,因为你根本不知道里面有什么代码——甚至即使软件代码审核没问题,人家的编译器也可以随时给你加点“佐料”!

六、小结

中国工业软件至少面临四大致命问题:

1、差距日渐拉大:改革开放以来唯一一个与国外同行不断拉大差距的行业。
2、普遍缺乏重视:此前是从上到下各级主管脑子里没有清晰概念的行业。
3、高层误解工软:将工业软件与互联网/社交/网购/操作系统/数据库等IT软件混为一谈。
4、统计口径失误:嵌入式软件在整个工业软件中的占比是一个比一般人想象要高得多的数字。

工业软件身系国家命脉,是工业化发展的结果和加速器。其重要性毋庸置疑,必须提高到国家战略的角度来对其进行认识。
明断供,暗网攻,一卡脖子就中风。中国的工业软件已经到了最危急的时候。
加强对工业软件的市场研究与技术开发,提高工业软件的安全防护,及早进行战略布局,制定相应的政策和法规,已经变得刻不容缓。

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关于作者

赵敏——中国发明协会常务理事,发明方法研究分会会长,走向智能研究院执行院长,工信部CPS发展论坛副秘书长,英诺维盛公司总经理。国内著名创新方法专家、两化融合/智能制造专家。高级工程师。34年来一直致力于企业如何实现创新、转型的研究与实践,对TRIZ发明方法学、CAX、PLM、KE/KM、精益研发、智能制造、工业4.0等企业技术创新、管理创新和企业信息化专题有着深入的研究和独到的见解,在国内外媒体和国际国内学术会议发表文章和论文百余篇,为企业解决众多技术难题。著有《创新的方法》、《TRIZ入门及实践》、《知识工程与创新》、《TRIZ进阶及实战》、《三体智能革命》等专著、合著。

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