工业软件，“水”有多深？-外链论坛

qzmjef 发表于 2024-10-3 01:43:08

工业软件，“水”有多深？

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看上去，“工业软件热”最终找回了工业的命门，但细看，仍是一种假象。
当下针对工业软件的振兴，就像是“抛绣球选新郎”的招数，热闹很大，名额有限。而能被关注到的，仅仅是少许幸运儿。这种方式，跟工业软件万紫千红的产业生态，完全不匹配。
工业软件是来自制造的需要，跟工业制品密不可分，因此呢亦跟工业门类同样，浩瀚如海。在这广袤的深海中，既有10亿美元以上产值的头部大众伙，看上去各样软件都有，就像大白鲨、座头鲸那样地显眼——包含达索系统、西门子工业软件、ANSYS、Synopsis等；亦有有些CAD/CAE/EDA软件等单打独斗的头部明星，只要稍加重视就能认出这些海豹、章鱼，如法国ESI仿真、美国MSC、Altair，还有日本富士通旗下的迪普勒、广州中望、苏州浩辰等。
然而，更加多的工业软件，都是深海物种。丰富多彩的生命，需要深度下沉，才可一睹芳容。正是这些不动声色、不为人所知的海底生物，用另一一种方式，独自统治着海洋。
当前被热捧追逐的为人熟知的商场软件，仅仅是海洋中热闹的一角罢了。
文 | 林雪萍
本文转载自微X公众号“知识自动化”（ID：zhishipai），原文首发于2020年11月10日，原标题《林雪萍 | 深不可测工业软件之谜（万字长文）》，不表率瞭望智库观点。
1 每一个零件都离不开软件
说起这些无处不在的软件，不妨先从汽车行业起始。汽车是大规模工业化的典范，工业软件在这儿无比繁荣，亦就不足为怪。早在计算机辅助设计制造CAD/CAM刚才萌芽的时候，除了航空制造，汽车业便是最好的摇篮。
在汽车的设计开发行业，通用的CAD、CAE软件已然广泛应用，自不必说。
而这之外，有许多隐匿的工业软件独狼，并不易为外人知晓。
先说说最重要的动力安装：内燃机。做为汽车动力总成系统研发和测试技术的独立机构，奥地利AVL（AVL List GmbH）应该是所有发动机制造商的座上客。
中国是跟AVL渊源最深的国家之一。它的创始人曾经在同济大学任教，回国之后在1948年创立了AVL机构。与中国良好的渊源，亦使它随着中国作为汽车制造大国而受益匪浅。在国内的许多汽车制造商的开发中心，都能够看到AVL的各样设备。且价格亦毫不模糊，一套排放检测设备，动辄便是几千万元。
AVL旗下的软件非常多，如AVL FIRE做为专业的发动机流动力学软件，能对发动机内部的燃烧进行仔细的模拟分析。同期带有尾气后处理模块，用于各类催化转化器的科研。这些软件，因为得到了海量汽车用户经验的哺养，可信度很高，界面亦很熟悉，因此呢用户的依赖度极高。
当下内燃机时代，正在受到愈加普及的电气化和日益严苛的环保法规的严重挑战。那样这些内燃机软件，是不是就束手无策了？
答案正好相反。这些源自一线工程行业的软件机构，恰好在这儿表现了它独到的敏锐性。用户在转向，这些机构亦随之转向。
AVL的电驱软件eSuite，能够完成电驱动总成设计，而针对齿轮箱的啸叫、电机转子等都有很好的适应性。
实质上，这些软件的功能，亦再也不仅限于ICE本身（“完全灵活的内燃机”），而是分布在全部动力系统（“完全灵活的动力系统”）上。经过平衡电气化和内燃机的互补特性，在减少排放物方面能够产生协同效应。
在电气化和电子掌控的时代，软件的应用一样得心应手。AVL机构当前的软件方向，同期覆盖自动驾驶系统等新行业。便是这般一家机构，2019年全世界营业额将近20亿欧元，大概能够排在中国机械制造500强的头400名以内，中国汽车完全离不开它的设备和软件。
而针对汽车制造业如此大的市场，亦很难有任何一家企业能吃独食。除了AVL之外，世界上还有三大发动机设计咨询机构：德国的FEV、英国的Ricardo、美国的Southwest Research Institute。这几家设计咨询机构，都有着软硬一体的工程优良。因为这些公司常常有着非常好的工程咨询背景，早已作为汽车制造商的贴身顾问，而非简单的软件供给商。
软件当家，是一个明显特点。如Ricardo Software 的内燃机仿真/分析和设计软件，亦是汽车行业的常客。而Ricardo IGNITE则是完整的车辆系统建模和仿真系统，包含驱动循环、性能和热系统分析等。
美国CSI机构研发的发动机流体仿真软件CONVERGE，亦被国外主机厂运用。相比于经典的Star-CD和AVLFire等软件繁杂的网格划分而言，它在网格划分上，独具亮点，如自适应加密网格、化学反应动力学燃烧模型等。这般的软件，能得到学术界（国内大学和燃烧实验室）的厚爱，亦就不足为奇了。这家机构亦是由于美国一所大学的科研生所创立，最初只是一个CFD咨询机构。后来将工程经验知识固化成软件，2008年才起始顺势进入流体分析软件行业，并一举得手。
从垂直行业软件商的发展策略来看，面对庞大的工业软件巨头，单点突破是一种更加有效的战术。想上来直接全面挑战巨人，是一件很容易失败的事情。因此呢即使技术表现不错，用户亦未必会买账。用户运用习惯的形成是一个漫长的过程，这绝非短期内能用钱来弥补的距离。这几乎窒息了后来者的成长空间。<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/pgc-image/SIpzmGtGlLqqnp~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&lk3s=953192f4&x-expires=1728066953&x-signature=aPcWqNxR%2Bi0Nlbw8Cms%2B3Rm5Zl0%3D" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;">
平常汽车仿真软件
汽车需要海量的工业软件的支撑。在这个移动的小城堡中，各样能够数出来的安装，背面都是软件的浸泡。
想要让乘客感到舒服，汽车空调就不是小事情，各样工程优化必不可少，如压力损失、噪声最小化、化工反应器混合效率最大化等。美国 Optimal Solutions软件机构供给的Sculptor ，便是供给基于任意形状变形的实时变形技术，帮忙设计师处理空调管道的外形优化问题。因为能够重用三维数据，即使重新画网格和构建模型，都不消修改设计。这为设计师节省了海量的时间。
而德国P+Z工程机构研发的THESEUS-FE，是一款面向航空航天、汽车座舱的空调系统，专门进行热舒适性分析。一个战斗机座舱，亦有着繁杂的工程考量，它需要从人体工程学思虑驾驶员的舒适性。P+Z机构的母机构，则是一个奇特的欧洲集团组合，既有工程软件，亦有工装系统。而它在2018年已然被日本三菱化学所收购。
在各样工业门类中，工业软件藏得最深。庭深如海，深藏不露，分布在一个又一个极其小众的圈子里。
汽车行业，通常运用的都是德国dSPACE机构的软件和硬件。经过定制代码，能够无缝连接软硬件，快速搭建原型，一体化实现模型在环、硬件在环和系统仿真这三个完整的工作过程。然则这种软件、仿真器那都是相当贵——数千万元，亦仅有汽车企业才可享用。因为德国公众汽车等都已然先行运用，形成很好的示范效应，国内一汽、奇瑞、宇通汽车等都在运用。它针对其他如航空航天、电力电子、风机等行业，亦都有着巨大的影响。
倘若继续细分，能够说说此刻最热的动力电池。光锂电池电化学模拟，最少就有上10种软件。如美国Gamma机构的性能解析软件GT-AutoLion ，基于开源的Matlab应用程序Taufactor 、电池性能和成本模型BatPaC软件等。
而往大里看，自动驾驶，无疑是群雄逐鹿之地。要得到足够的安全验证，常常需要十亿级乃至上百亿千米的模拟测试服务。在实质测试过程中，因为真实道路测试效率较慢，日前非常多车企都倾向于选取自动驾驶仿真测试。据叫作自动驾驶测试的90%将经过仿真完成，9%经过测试场完成，仅有1%到实质道路上进行。既然智能网联是将来汽车的重点，这儿自然就囤积了仿真界的重兵。包含仿真平台（VI-Grade）、场景仿真（如ESI的Pro-SiViC）、动力学（SimPack）、车联网仿真（德国戴姆勒汽车信息技术创新科研所DCAITI研发的VSimRTI）、硬件在环（如NI）等，有三四十种软件制品聚集在这个尚未生长完全的新处女地，进行日以继夜的密集计算轰炸。
德国虽然在大型通用工业软件上的成就不算太（除了西门子收购了海量的工业软件），但在垂直行业的软件，借助于强大的工业力量，还是特别有建树。成立于2005年的德国VI-grade机构，凭借着德国汽车产业界的优良，为车辆动力学的仿真、软件在环、硬件在环及人在环仿真测试，供给了汽车驾驶模拟系统，大幅度减少了理学样车。
而另一一个中国汽车界亦广泛依赖的德国dSPACE实机会，重点做电控单元和硬件在环分析等。尽管早在2008年，它就起始对中国军工禁用。但对汽车产业仍然是放开的。在新车型上路前的很长期，汽车制造商及其供应商，需要运用dSPACE端到端处理方法来测试新车的软件和硬件组件。
其实，工业软件想追求全面的自主，是一件不可想象的事情。就以汽车行业为例，软件需要建模仿真与代码生成软件系统，包含美国的系统建模MatLab、美国NI的LabView、法国达索的机电液多学科建模工具Dymola、德国工程机构ITI的SimulationX、AVL的动力总成仿真分析软件Cruse等，而硬件，则需要实时计算设备如德国dSPACE、美国NI、加拿大的RT-LAB等。这些国外关联软件与硬件厂商以形成类似Wintel联盟，几乎掌控了繁杂系统制品的高端研发技术体系和手段。以汽车电控行业为例，AVL李斯特机构的发动机设计分析软件，再加上德国实时计算设备dSPACE，有软有硬，几乎垄断了中国汽车电控正向设计开发技术体系。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">2 作为装备制造商的美味</h1>
机械制造是软件的富矿区。往下逐一挖过去，软件就会一一浮现。
机械传动是一个庞大的门类，而齿轮则是一个最平常的子类。但齿轮却是量大面广的关键基本零部件，已作为中国机械基本件中规模最大的行业。2018年全国齿轮行业的产值2400多亿元，居世界首位。这般的产业，自然离不开软件的身影。
要说精细，从奢华手表，到导弹，背面的精细公司，都离不开齿轮的设计。既然瑞士以精细手表、精细机床著名，那样瑞士的齿轮传动软件，亦就不足为奇。瑞士KISSsoft机构研发的机械零部件设计，及传动系统分析的工具软件，都是行业中的佼佼者，能够设计风机齿轮等。然而这两款软件，已然被美国格里森齿轮机床机构收购了。
美国格里森的机床是美国机床界少许存活下来的稀缺品种，它一向以加工精细齿轮和传动系统知名，国内许多汽车齿轮箱和汽轮机，都是它的用户。而它，亦是美国军火商的供应商之一，况且跟美国国防部保持着良好的关系。这亦是美国机床的一个特点，许多很小众的加工机床，已然转变作为专门瞄准美国军火生意的机床。生意照样做得不错。
能够想到的是，格里森自己亦有一套齿轮软件，这是它能够供给传动处理方法的重要保证。经过并购，一个高端、一个中低端，二者有机结合，格里森机构实现了在圆柱齿轮和圆锥齿轮及其轴系零件CAD/CAM上的全面覆盖。数控机床必须依靠软件实现运动掌控，正是这种软件和机床本体的有机结合，形成为了格里森数字化齿轮制造体系。格里森的机床和齿轮软件的关系，就如同电脑和软件的关系，无软件的支持，机床就很难加工出拥有高精度高性能的齿轮。
这亦正是国内最吃亏的地区——无论是软件，还是设备。
先看软件，国内湖南亦有一家专门做齿轮软件传动的企业，能够为各样齿轮供给软件和方法。但因为缺乏规模，常常只能采用项目定制化的方式。
再看设备，国内西部老牌厂秦川机床，数年始终咬牙死磕，跟着美国格里森机床，一路对标闯关。
近些年兴起的民营企业，如跟三菱滚齿机对标的浙江陀曼，亦都有很大的进步。但倘若说在机械和数控时代差距还是可见的话，那样到了数字化时代，差距就变得隐性，变得不可测绘了。由于设备必须靠软件，才可发挥更卓越的性能。
然而，这其实仍然只是一个表面现象。正如咱们在多处地区看到的，工业软件背面是数学、是理学、是工程，这才是它的筋骨；IT的编程只是它最后要穿上的衣服罢了。格里森齿轮机床的软件之因此强大，跟它的数学基本密不可分。格里森有非常多的数学家，在齿轮理论上非常有造诣，这才是它能作为齿轮曲面加工之王的基本原由 。
而软件与设备密不可分的这套理念，针对从三坐标测绘仪起家的瑞典海克斯康计量集团，必定是融化在企业运营的血液中。瑞典海克斯康已然收购了上百家的软件机构，近来收购了英国Romax软件，主攻风电行业，正是对齿轮箱、轴承及齿轮传动进行虚拟样机设计分析。而海克斯康10月底收购的计算机辅助制造CAM软件Esprit ，再次让人震惊。Esprit以设备优化、无需编辑G代码（刀具路径）而广有知名度，但六年前海克斯康收购全世界CAM软件排名第1的Vero机构的时候，那可是一下子就抓了一许多CAM软件，包含机床常用的EdgeCAM、WorkNC等，还有专门用于钣金加工的RADAN软件。那样，一个测绘仪器出身的制造商，始终在一直的软件收购、收购，到底要有多少软件，才可算满意？或许针对质量的需求，便是无止境，设备针对软件的需要亦就无尽头。
而这次并购格外让人感到震撼的原由在于，这是一个连环响炮。由于就在同一月份，全世界第1的刀具制造商山特维克可乐满，亦是瑞典制造商，出手收购了CAM仿真机构的CGTech 。刀具机构与CAM软件是井水不犯河水，两相共生的好伙伴，这次CAM软件被刀具商给吃掉了。况且，这两个CAM机构都在美国加州，2019年营销额都在2亿—3亿元人民币。有好软件，最好就拿下。这便是国外设备制造商，针对CAM的态度。
CAM软件曾经是一个很独立的软件行业，针对数控机床的运行至关重要。西门子工业软件中最知名的品牌NX（UG），最早便是从CAM起家的。然而，近期这几年独立的CAM软件厂商，被海量并购，品牌快速减少。这亦让这种软件，越发显出宝贵，亦越发隐蔽。
然而这般的轰轰雷鸣，亦不足以震醒中国的制造业。中国智能制造的战火，烧到另一的“智能“战场上去了。发展到此刻，中国智能制造最吃亏的地区之一，便是对CAM软件的熟视无睹。而这正是国外工业4.0或智能制造发力的地区。想要用好机床，提高设备的柔性，CAM软件实在是离不开，德国每年都在这方面有扶持，而国内则几乎淡忘。
而海克斯康收购的CAM软件实在是太多了，倘若排兵布阵，必定会像三国演义那般热闹，排出五虎上将的阵形，前有张飞赵云后相关羽黄忠，齐刷刷的兵团布阵。
而国内，倘若无靠北京精雕机床的支撑，几乎就要上演空城计。这家以CAM软件起家的机床机构，应该是中国机械制造行业最成功的软硬结合的典范。许多人将精雕的成功，归于它抓住消费电子3C市场崛起的机会，傍上了苹果的飞船。其实智能手机的崛起，带来许多设备的革命。这种形势逼人的大浪头，给许多跃跃欲试者都供给了同等的机会。但精雕拿到了最有利位置的船票，这是与它数年苦苦打磨的CAM软件，息息关联。当年黯淡无光看不到前途的时刻，正是每一个工业软件创始人最熟练的煎熬。然而只要熬过去了，那就会有巨大的报答。当下，工业软件给设备制造商，正在频频带来捷报。
海克斯康亦不是孤例，德国蔡司去年收购测绘技术的软硬件供应商3GO，纳入旗下。倘若要认识软件给硬件设备带来的变化，对比一下同样亦是计量出身的英国雷尼绍，就特别有表率性。雷尼绍在软件方面，能够说是乏善可陈，除了自动亦开发软件之外，最重点采用的办法便是创立联盟，跟各个CAM软件进行合作。整体上，表现出了一种对软件的钝感，这亦使得它在计量行业显出有些消沉。
针对许多专业性的软件，行业协会、科研所和大学常常能够起到很重要的功效。日本AMTEC能够用于类齿轮传动设计行业、塑料/粉末冶金齿轮设计分析行业。它是日本齿轮协会下属公司所研发的一套齿轮传动设计分析工具软件。而Windows LDP则是美国俄亥俄州立大学机械工程系研发的齿轮动力学和齿轮噪声实验室研发的齿轮载荷分布分析软件。而国内的齿轮传动CAD集成系统软件ZGCAD，则是由于郑州机械科研所研发，包括了平常的齿轮传动设计计算办法。
能够看到，国外制造业发展的趋势，无论是工业母机的机床，还是事关精度与质量的测绘仪器，或是做为工厂中最大消耗品的刀具，都在向软件挨近。
软硬结合，才是王道，这亦使得国外的工业装备制造，越发呈现智能化的特点。而国内制造，则缺乏这般的环境。硬件不硬，软件更软。这种制造战场上的对阵形式，类似青龙刀与激光剑，这是两个时代的竞争。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">3 哪些来自大学的精彩</h1>
锅炉制图软件的选取非常多，例如能够采用达索的Solidworks，或国内的软件。这类软件通常都是通用化的CAD软件。然则锅炉工艺软件，则需要有较深的行业背景，这是由于对锅炉内部的传热、流动、介质等要进行复杂的模拟计算。
非常多企业常常都是采用专有技术，如初期的日立、GE、西门子、ABB的锅炉，都有海量的自研软件。这亦是企业的核心技术之一。此刻这类软件亦基本上都商场化，例如美国麻省理工学院的GT-PRO Thermoflow、德国KED软件、GE的GateCycle热量平衡分析软件。而为了弥补编程能力的不足，工业巨头亦会选取与外边软件机构合作，例如GateCycle便是GE跟一家软件机构联合研发的。
这一方面，浙江大学做了非常好的工作，它所研发的锅炉本体仿真软件 BESS，基本上国内头50名的锅炉厂都在采用。跟麻省理工成功的轨迹同样，这个软件的主创团队，最早便是来自浙大化工学院。这听上去像是一个外行，实则否则，由于锅炉燃烧的过程，本质便是一个化工过程。而BESS软件的成功，让人看到了产学研结合难得一觅的好案例。从1995年国家基本项目支撑，就有锅炉厂在其中；随后十年的打磨，更加多锅炉厂的介入，成就了这款国产锅炉软件的崛起。
这种发展轨迹，在国外软件发展史上是屡见不鲜。它遵循了许多软件发展的基本规律，国家经费扶持基本科研，但市场应用方始终牵手其中。项目验收后，连续经费投入，更加多应用加入，最后走向商场化。
化工过程模拟的顶级软件ASPEN的团队，来自麻省理工的化学系。Aspen Plus是一个面向流程行业的流程模拟与优化的系统，国内化工行业运用非常广泛。这亦是中国国内流程行业的重要命门之一。这个软件源于70年代后期，因为石油危险诱发了全部流程行业效率提高的巨大动力。美国能源部拜托麻省理工学院研发的新型流程模拟软件。这个项目名叫作便是“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简叫作ASPEN），1981年底完成全部软件的编制。
在美国，按照拜杜法案，联邦政府投入的基本科研经费所产生的科技成果，能够转让给大学。而大学则能够经过授权和专利等形式，赋予成果持有者极重的资金收益权。因此呢，最善于商场化的麻省理工学院，一点时间都无耽搁，第二年就将其商品化，成立了AspenTech机构。而这款叫作之为Aspen Plus的软件，如今已先后推出了十多个版本，作为举世公认的标准大型流程模拟软件。海量的化工用户，包含国内数不堪数的化工厂，都是AspenPlus进行实验、播种和收获的肥沃土壤。这些宝贵的用户经验，亦将Aspen的流程模拟软件，推向了一个不可撼动的霸主地位。而中国化工、石化、炼油行业等，对它的崛起，自然是功不可没。
一样在先进过程分析APC软件，ASPEN的DMC3亦占据很大优良。而国内来自浙大的中控软件，亦有类似的APC制品，只是商场化相对偏弱，重点与中控的DCS系统联合运用。倘若中国石化等大型企业，能够给予中控APC更加多的机会，这种腾飞亦指的是日可待。而随着中国存量市场面临着软件升级的大窗口期，APC的升级换代处在刚性周期，相信中控亦将迎来爆发期。
这些软件最大的特点，便是背面的工业知识点，这是工业的精髓，是企业不想说出来的工艺奥密。而要描述这些问题，则又必须借助于数学方程、理学办法和化学方程等进行联合求解，以及对繁杂边界要求的简化等。正是由于这种过于数学化的需求，通常企业很难把自己的知识变成软件。这不是IT企业能够处理的问题，它需要企业自己有工程知识软件化的能力。能够跟实质应用紧密结合的大学教授，常常有着更好的优良。
显然工业软件通常都拥有很强的专业性。非常多软件一起始的起源，都有大学背景，或工程咨询背景。无这些基本或工程背景，这类大型软件，是不可能研发出来的。单纯的IT机构，几乎完全没法胜任。如电厂的热电联产热能分析所用的美国Thermoflow软件，它的源头跟Aspen几乎如出一辙，亦是来自麻省理工，亦是来自化学系。
纵观工业软件发展的历史，想要培养各个行业的工业软件，大学和院所是一个诞生火种的重要发源地。激活大学的机理科研优良，而后跟工程应用相结合（国产软件学院派吃过大亏），是发展万紫千红的工业软件的重要路径。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">4 科学计算三剑客</h1>
科学计算是一类最平常的软件。这其中，除了6月份由于断供哈工大而更加名声大噪的美国Mathworks的MATLAB之外，还有加拿大的Maple和美国的Mathematica。
Mathematica则重点是做数值符号运算。而在工程上的仿真和数值，则比MATLAB差不少。这是数学家Wolfram创立的一个软件，大学广泛运用它来进行数学计算。后来这位专家，还研发了一个直接回答问题的搜索引擎Wolfram，被看成是智能搜索引擎的重要方向。但后来，互联网界的兴趣都转移到移动互联网了，应用程序APP四处开花，搜索引擎再也不作为流量的独一入口，这个引擎亦就不温不火了。
一样Maple亦是一种符号和数字计算环境的编程语言，由加拿大的Maplesoft研发，处理数学关联行业的问题，内置超过6000个计算命令和100多个算法函数包。而多系统仿真Mapsim软件，则能够为多域理学建模和代码生成添加功能。而这家机构，已然在2009年被日本Cybernet收购。
科学计算三剑客，还是以MATLAB跟工业的结合最为广泛。MATLAB在哈工大被禁用事件之后，国内人士群情激昂，寻找“国产MATLAB”的专题，亦快速走热。苏州同元软件、北京联高软件都呼声很高。
实事求是讲，这只是一种可能，或在局部功能上，能有所替代。想要立刻全面替代，几乎是不可能的。MATLAB各类仿真引擎和数值计算工具比较齐全，用户依赖性很强。但苏州同元软件MWorks，在局部亦有必定优良，它是基于Modelica理学建模，这是MATLAB起步较晚，但正在快速追赶的行业。
然而，基本功能的替代并不难，真正难的是用户习惯的把握和繁杂生态的建设。哪些日积月累攒下的应用场景的算法、文档，并不是一朝一夕能够打磨下来的。
你能够在一天之内用3D打印机造出一只机械手，但里面各样精细的血管，则需要花上几个月搞清它的回路。因为许多用户的运用，它的可用性非常好，交互性和图形界面无可匹敌。这其实是完全让用户用自己的兴趣，打磨出来的。ABB的DCS操作系统的Windows版本在微机上的运用，最早亦是在三峡工程上运用，起始有许多Bug，亦是中国用户帮着打造的。这再次说明：软件是用户用出来的，光靠供应商一头发力是没用的。这便是工业软件难以快速发展的一个基本原由。到了今天，MATLAB一时间很难被替代了。数年下来，它被用户的汗水和习惯，浇灌成为了钢铁长城。中国高校和工程界，亦是重要的浇灌者之一。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">5 优秀用户造就优秀软件</h1>
电力行业是一个对安全高度敏锐的行业，针对软件的仿真需求很高。而在中国电力高速发展的几十年，电力仿真软件亦得到了长足的进步。
电力系统软件，大致能够分为机电、电磁暂态和实时仿真。
中国机电暂态分析软件是上个世纪90年代从美国引进的。经过几十年的运维，已然出现了完全的改变和颠覆，并且完全重写了代码。国内中国电科院已然研发了电力系统仿真综合程序PSASP，持有完全自主知识产权，并在网省机构广泛应用。
而用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件EMTP，则是对高压电力网络和电力电子进行仿真。它包括经过现场测试证实的用于变压器相传输线的模型、各样电机、二极管、晶闸管和开关、掌控器等模型。它侧重于系统的运行，而非个别开关的细节。
最早的EMTP程序，是由于美国能源部的邦维尔电力局BPA在上个世纪70年末所主导的。因为这种开发属于公共财政支持，因此呢其成果可以避免费供给给任何一个感兴趣的团体。而到了1984年，这种基本科研免费、产业界共享的田园风光，起始被打破。这种程序被分为两个流派，一个流派起始走商场化路线；另一流派则继续保卫免费路线。这方面的软件，以加拿大的PSCAD较为知名。日前中国的电磁暂态仿真，国家电网亦有自己研发的版本，但商场化程度不如国外。
随着电网发展，纯粹依靠软件仿真不可满足需求，就显现了实时数字仿真、数模混合仿真，有表率性的便是RTDS。这种软件最大的特点，便是非常昂贵。一套RTDS软件，仿真规模为100多个三相节点，动辄200万元。中国的电力系统，最起始亦只能是持续地购买。再后来，亦起始开发了ADPSS软件，性能基本能够跟RTDS相比，而价格仅有三分之一。采用的服务器亦是浪潮之类的国制品牌。尽管实时仿真系统中，硬件里的有些芯片还是进口的，但基本上亦算实现了国产化。
能够跟电力强国加拿大做一个对比。日前加拿大研发的电力系统软件，持有全面的处理方法，包含配电网仿真软件CYME、接地仿真软件CDEGS、电磁暂态仿真软件PSCAD、大规模电网仿真软件DSA-Tools等。
倘若从电力软件国产化方面来看，中国的机电暂态仿真PSASP对应于DSA综合软件；电磁暂态仿真EMTDC软件对应于加拿大的PSCA；而表率更高水平的实时数字仿真系统ADPSS，则直接对标加拿大RTDS。
中国的电力系统，可能是各个行业中相对较少依赖国外软件的行业。这跟中国有世界上最大的电网容量相关，亦跟电力系统做为核心能源行业始终追求独立自主的策略关联。因为旗下有电科院做为基本科研的龙头，又有广泛的应用场景，软件的发展相对就比较健康。
中国的核电软件，一样不落后。核电软件有热工水力、反应堆理学、燃烧元件、概率危害等九个专业，触及到200多个程序。早在1984年，中国核工业部成立之后，其下属的核电中心，就起始系统地将这些引进的软件，从工作站移植到区别的计算机上。这种大规模的移植，为核电软件的研发体系，留下了充分的练兵机会。
当时的核电软件源自，亦是五花八门，有的是购买，有的是国际友人赠送，亦有从国外带回来的。例如从美国阿拉贡国家实验室国家能源软件中心NESC购买了CIATAION堆芯分析、NJOY多群中子等77个程序，还有美国橡树岭国家实验室赠送的蒙特卡洛MORSE通用程序等。这些都是中国核电业起步时候的家底。
核电从堆芯结构出发，分为一级、二级、三级设备，而蒸汽出现器、压力容器等，都需要严格仿真。思虑到通常需求都是60年的随机寿命，仿真验证是谁亦不敢马虎的事情。以前的校核，都是按照ASME标准，进行手工计算。不得不创立很大的安全系数。而此刻的审核，都是根据标准规范，只需要去看仿真报告就能够。不仅是流体分析、电磁分析等非常广泛，乃至连一个螺丝、焊缝，都要做仿真。这是一个仿真认识深入民心的行业，这亦使得核电发展软件有着深厚的基本。
随着中国核电独立自主的提高，核电软件亦得到了长足的发展。而在2015年国电投的COSINE软件公开测试版发布，作为核电设计与安全分析的国产软件，包括热工水力设计与安全分析、堆芯理学设计等8个大类的15个软件。这个突破耐人寻味，由于它是跟随国家的三代核电自主技术AP1000，同步发展而来。日前COSINE软件，已完成基于AP1000和国和一号三代核电堆型的工程应用科研 ，其工程应用版已然起始崭露头角。
石化、核电、电力系统等这种对安全需求极高的大型设备，专业软件从来无缺席。这些在引进国外设备与技术的时候，常常都是谈判的焦点。在海量的国外设备引进中，这些以硬盘或软盘进来的程序，不会不被导致重视。由于许多大型的工业设备（如电力、核电等），天生就跟软件绑定在一块。例如西门子的机电和电磁暂态软件NETOMAC，是早在上个世纪70年代，就起始研发。而西门子后来还收购了美国机构的PSS/E软件，进一步强化输电系统的分析。软件是装备的一奶同胞，从来无落下。这种现象，在当时其实只是一个微弱的信号。然而，有些有心的技术型领导者发掘了这一点，并且局部放大，就会促进这个行业的国产软件的发展。
这亦再次说明了，一个行业工业软件的强大，其实是来自用户的自信心。倘若用户信任某一类软件，那样这个软件就会像得到阳光和雨露的春笋同样，成长拔高要容易得多。欧阳修的《卖油翁》早已道出了工业软件的奥密，“无他，但手熟尔”。只是国内大部分产业，以前从未让国产工业软件找到“熟悉手艺“的机会。这些练手机会，以前都给了国外软件。这就形成为了一种“系统自锁循环”，用户运用的反馈越多，国外软件用得越顺手，国内软件就越被冷落，就无多少机会去发展。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">6 清晰的进球招数</h1>
专业的工业软件实在难以数得清楚，数万个区别的软件亦完全可能。要找到并理解这些区别的软件，一个人需要从百姓经济行业归类代码起始。由于每一个行业背面，都有着工业软件的痕迹。
随着复合材料在工业化中的更广泛应用，需要围绕复材进行结构设计、分析和尺寸优化。HyperSizer便是一款专业软件，它将数百种分析失效办法包括其中。凭借着其快速的分析和复合材料优化能力，在国内外航空航天项目中起到至关重要的减肥功效，例如洛马机构的高空高速侦察机SR71、格鲁门机构的全世界鹰的机翼、空客A350客机的发动机短舱等，都运用HyperSizer软件。
而中国商飞C919客机的复合材料后机身、中央翼、平尾和垂尾，亦离不开这款软件。它最早起源于NASA兰利科研中心，这是一家以气动科研和风洞而知名的实验室。
游泳王子菲尔普斯大名鼎鼎的泳衣鲨鱼皮，其实便是诞生在这儿。那是材料与仿真的一次完美体验。这种技术此刻由美国Collier机构持有，能与平常的商用有限元软件相结合，对各个部件自动生成安全裕度报告。而这个案例，又是结合美国NASA基本科研向外扩散成商场化软件的典型。
而针对一个行业而言，常常采用了综合的软件体系。例如一个造船厂，会运用法国施耐德AVEVA这般的厂房设计软件（是的，设计一艘船，便是设计一个工厂，或便是一个城市）。而后会采用西门子收购的CD-Adapco旗下的通用CFD软件STAR CCM+，进行多面体网格划分和流体解析。这个软件从1980年起始，就跟湍流、热传递和氧化燃烧打交道。
尽管有着这些巨头机构的工具，造船业仍然给非常多不起眼的工业软件小机构，留下足够大的空间。比利时的NUMECA机构，依然能够为船舶与海洋工程打造专业CFD软件包。这款软件包括全六面体非结构网格生成器HEXPRESS和功能强大的后处理工具CFVIEW，而后配上由法国国家科学院研发的不可压粘性流场求解器ISIS-CFD，能够用来模拟船舶周边的单流体和多流体流动。
这个机构是由于布鲁塞尔自由大学系专家、流体力学专家所创立的。他曾在80—90年代，为欧洲宇航局(ESA)编写空气动力数值求解器(EURANUS)。这里基本上，工程化软件和商场化利益随之而来。这让咱们再一次看到，大学与工业界、国家科研经费与商场软件之间，有着如此顺畅而密切的通道。无论是在美国，还是在法国，以及比利时等欧洲国家，工业软件背面的国家基本经费的成果转化，能够说无拖泥带水的。工业软件的知识产权传送，从大学院所到商场货架，就像是足球场的一记长传，而后便是射门。一块、一接、一射，就完成为了全部的得分过程。这亦正是国外软件，到处都充满了活蹦乱跳的小鱼小虾的原由。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">7 每一个赛道都有一个中国影子</h1>
一件有意思的事情是，往往国外有的软件，国内总会存在它的对标物。
德国威图机构旗下的Eplan电气设计软件在电气盘柜上运用较多，而国内就有利驰电气软件相对应；国外有Sigmetrix这般的公差分析软件，国内就有河北明睿智能；面对国外三大电磁仿真软件，复旦大学孵化的EastWave的高频电磁仿真软件，亦是勇敢地进行挑战。至于前面说到的德国dSPACE软硬一体的实机会，国内的经纬恒润亦在做一样的工作，借助于汽车的电控时代而快速崛起。瑞典的多理学场仿真的老牌明星Comsol，做为一个平台，近些年来积极进行无代码化研发APP。生成一个仿真APP，只需要几个小时。而清华云道智造的青年团队迎头赶上，在互联网方面乃至走得更彻底。
即使在很小的行业，如湖南精益传动设计软件，就直接对标瑞士KISSSOFT、英国ROMAX、MASTA等这些国际知名的齿轮软件。安徽太泽透平，则瞄准了美国叶轮透平机械的CAE软件Concepts NREC。
做为设备和流体的能量转换的计算软件，CN始终是旋转机械的执牛耳者。中国航空发动机开发通常用的都是CN设计软件。然而美国在授权运用的同期，则需求承诺不可用于军事用途。近些年美国工业软件一再收紧，这亦给国内软件留下了发展机会。太泽透平则采用了软件和工程服务相结合的方式，经过采用了一体化设计平台，实现几何导入、存储、优化的一体化。在国内正在受到沈鼓、杭氧等大型工业压缩机的喜爱，而在新能源行业，低温余热余温发电亦一样带来新的商机。
这种有点“兵对兵，将对将”的挑战场景，非常平常。德国MagmaSoft铸造仿真软件，能够对铸造过程中的充型、凝固、冷却、热处理、应力应变等进行模拟分析。这可是早在1988年就起始发布的经典软件。但亦没关系，老爷爷级的软件，此刻碰上了青年的挑战者，清华大学科班出身的博士们创立了北京适创机构，正是为此而来，况且采用了更加灵活的SaaS订阅方式。
再说一点更偏门的，例如散料行业。听起来够陌生，其实它就在身边。如制药药剂，还有装载机挖的泥沙，都需要进行颗粒力学的仿真。这便是散料分析的范畴，它最大的特点，既有固体块状物，但同期还有流体特征。中国做为工程机械大国，三一重工、柳工机械等都少不了这种软件。德国Fraunhofer科研院SCAI科研所的流体和固体耦合MpCCI软件，从1996年就起始跟各个商场化软件合作，实现区别学科求解器的耦合分析。而北京合工机构研发的软件UninSim，就能够实现这一点，亦能够进行燃油/液压油污染特性分析。
这是国内产业的一个特点，在每一个细小的缝隙中，都有惊心动魄的挑战赛。这般的挑战，只能用“死磕”来描述。由于二者的体量，常常都不成比例，但并不妨碍顽强的国内选手，数年数十年紧盯着目的不放。只要盯紧，就会有结果。像德国系统建模仿真Modelon，国内苏州同元紧盯不放，亦都取得了很好的效果。在厂房管理软件与数字孪生软件PDMS方面，针对法国施耐德的AVEVA和美国鹰图，国内的图为和中科辅龙的管道软件，都有很好的突围。而在家居设计行业，初期的法国软件KD，加拿大老牌2020 Design等，许多国内市场都被广州圆方软件（尚品宅配旗下）、酷家乐、数码大方等所攻占，亦开创了智能家居个性化定制的一派大好风光。
工业软件就像通山之路，既有大道，亦有羊肠小路。能够说，在每一个狭窄的山道，国产软件都像是甩不掉的影子，上演着小角色的大精彩。而这背面都有着企业家锲而不舍的精神——咬定青山不放松，九死而求一辈子。
不妨说，每一个小小的缝隙，都能找到工业软件或大或小的上甘岭之战。
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">8 小记：吃小灶，不如广育土</h1>
想搞清楚工业软件的全貌，未免是一件令人懊丧的事情。能够说，工业制品有多少，工业软件就有多少种。工业软件就像是工业的DNA，每一种制品都有自己的基因片段。它无处不在，各自长得完全不同，但在基本底层又有着剧烈的共性。这寓意着，一个国家想快速发展工业软件，并不是一件容易的事情。由于它面对的不是一两个软件的突破，而是全部工业基本的松土。
从这个道理来看，简单地寻找明星软件和头部软件，热情洋溢地给予资金和政策进行催生，并不符合工业软件的发展特点。工业软件这个行业的特点，第1是慢，上门媳妇熬成婆的那种慢。急性子无，慢性子有。它是与工业化程度相辅相成的。工业吃不透，软件亦吃不透。第二是广，工业软件无处不在，就像田野的野花漫漫，想要逐一辨识，非常困难。逐个苗株进行施肥，只能偶尔为之。
这自然会给人一种深刻的印象，那便是工业软件需要的是全面开花，而不是人为地集中栽培几棵标志性的植物。这是一个创立生态丛林的过程。培养头部植物明星固然重要，但创立好的土壤和天气，则是更重要的事情。扶持工业软件的发展，它的繁杂性远远超过常规想象，喧嚣的热情和肤浅的投资，远远不可处理问题。中国的工业软件的政策，必须有面对百花齐放、小苗满地的“精细扶贫”的耐心。几十人的机构，一两千万的收入，或许正是扶持的最佳对象。倘若当前根据大手笔、大配套资金的方式，会让许多优秀的工业软件被遗忘在阴暗之中。
而发展工业软件最难的地区，并不在于技术上的繁杂，而是在于人们对工业软件充满了太多错误的认知。
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1fy07h 发表于 2024-10-12 09:29:27

你的话语如春风拂面，让我感到无比温暖。

nykek5i 发表于 2024-10-24 06:53:14

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4lqedz 发表于 2024-10-26 21:29:16

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qzmjef 发表于 2024-11-5 06:59:45

期待更新、坐等、迫不及待等。

wrjc1hod 发表于 2024-11-13 14:58:32

“BS”（鄙视的缩写）‌

7wu1wm0 发表于昨天 18:18

你的话深深触动了我，仿佛说出了我心里的声音。

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工业软件，“水”有多深？