工业软件的强弱,最能表现一个国家的工业竞争力。国家制造业强,则软件强,反之也然。加拿大和英国的工业软件浮沉,就像镜像同样,反衬出工业软件的独特形态。
低调的工业软件强国
加拿大的工业软件,亦是如此显出低调。实质上,人口仅有3700万的加拿大,研发了许多全世界著名的工业软件,比较而言,能够说是与美国、法国不相上下。
2019年,加拿大的信息通讯技术(ICT)行业GDP产值为940亿美元,占全国 GDP的4.8%。其中,90%以上是来自软件与计算机服务行业的贡献。
常用的图像处理软件 CorelDraw、科幻影片《阿凡达》所运用的特技3D软件,都是来自加拿大。就科学计算软件而言,世界上除了美国的Mathematica和MATLAB,还有加拿大滑铁卢大学研发并早在1980年就对外发布的Maple,形成三足鼎立的局面。在Maple基本上研发的建模仿真系统MapleSim,是多学科建模和高性能仿真方面的佼佼者,在设备人研发的仿真方面持有独到的特殊。中国上海的磁悬浮项目便是采用了这个软件进行理学建模和仿真。
加拿大在信息技术行业深受美国的影响,持有非常多美国制品的姊妹版。例如,实时微内核操作系统QNX软件,于1982年就已然面世,与美国风河机构的VxWorks定位类似。它广泛被用于核反应堆和轨道交通设备,况且在全世界汽车的车载平台行业拥有优良地位。全世界表示芯片巨头ATI机构,在被美国AMD收购之后,其开发业务留在了加拿大,继续与全世界霸主英伟达机构抗衡。而在芯片设计行业,除了美国Synopsys 、Cadence和Mentor(被德国机构收购但总部仍然在美国)三大霸主之外,加拿大的EDA依然有自己的地盘,如Solido Design。主攻存储器、模拟/射频和标准单元的变化感知设计软件的Crosslight(原为Beamtek)则是全世界首家推出量子阱激光二极管仿真软件的商场机构。
在热门的人工智能行业,加拿大的表现亦令人瞩目,人工智能的学术科研和产业化均极为强大。在2020年,加拿大已然持有60多个AI实验室、大约650家AI初创企业、40多个加速器和孵化器。著名的人工智能专家理查德·萨顿,是强化学习的开创者,他的学生后来缔造了“阿尔法狗”,让人工智能由此享誉天下,作为新一轮AI的起点。来自多伦多大学的深度学习鼻祖杰弗里·辛顿则几乎凭一己之力,将神经网络从边缘课题变成人工智能的中心舞台。凭借如此浑厚的人才基本,加拿大有可能作为下一个瞩目的全世界人工智能中心。
将工业优良转化为工业软件
加拿大是全世界最富裕的国家之一,2019年人均GDP达到4.6万美元,在发达国家G7集团中仅次于美国。这与它得天独厚的自然资源关联,加拿大的原油储量高达1730亿桶,位居世界第三,同期亦是第三大矿业国。
人口不多而资源丰富,就容易走上贸易立国的路线,外贸依存度会相当大,对邻国尤其如此。加拿大的对外出口地区相对单一,美国、中国、墨西哥、英国和日本这五大出口国合计占据了加拿大85%以上总出口份额。2020年加拿大出口美国的贸易产值达到了2870亿美元,占全部加拿大出口总产值的73%以上。向中国出口虽然排第二位,但只占加拿大出口总产值的4.8%。美国人口约为3.3亿,几乎是加拿大的十倍,况且美国是一个庞大而成熟的市场。这为加拿大本来就非常活跃的技术创新,留下了充足发挥的空间。它的技术发展,有着稳妥的后方市场。
能源、制造、矿业是加拿大百姓产业经济的重要支柱。加拿大是世界第三大飞机制造国,第十大汽车制造国。加拿大麦格纳机构,是全世界最大的汽车代工制造商,以制造的汽车数量而言,它是全世界第三大汽车制造商。这些行业优良,都被加拿大转换为工业软件的优良。
加拿大是全世界排名第六的发电量大国,发电量仅次于中国、美国、印度、俄罗斯和日本,在电力工业软件亦颇有造诣。电力仿真软件、电力系统软件几乎都曾经是加拿大的天下。加拿大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。加拿大的HYPERSIM则是基于魁北克水电机构(Hydro-Quebec)数年科研研发的超大型电力系统的仿真测试软件和硬件。
电力系统电磁暂态分析方面以加拿大的PSCAD软件较为知名。随着电网发展,纯粹依靠软件仿真已不可满足需求,于是显现了实时数字仿真、数模混合仿真,其中有表率性的是RTDS。做为同类制品中的第1款,RTDS模拟器是执行实时电力系统仿真的全世界基准。
加拿大的庞巴迪工业集团曾经是世界第三大飞机制造商,仅次于波音和空客。加拿大软件最大的特点,便是积极协同产业链的延伸。有庞巴迪,就有全世界最大的飞行模拟器生产商CAE机构。CAE 机构的航空飞行模拟平台Presagis,为全世界飞行员供给训练,非常多军事及工业巨头如波音、空客、洛克希德·马丁等都是它的用户。它在汽车建模、仿真和嵌入式表示图形方面都有处理方法。至于作战指挥系统、仿真软件,非常多亦都是加拿大的。加拿大的FlightSim是高精度的标准飞行仿真平台,能够仿真固定翼飞行器的多种动力学特性。
加拿大石油资源丰富,截止2018年底,世界原油探明储量1.672万亿桶,加拿大储量位列第三,占全世界总量的10%。尽管如此,加拿大的能源行业却走了一条与中东石油国完全区别的路线。后者是资源密集型,而加拿大的路线是“高科技密集型能源研发”。加拿大在向世界其他地区出口石油天然气的同期,在本国大力提倡清洁能源,其可再生能源发电比例已然达到66%。“高科技型密集型能源研发”的背面有着丰富的软件支撑。
加拿大的石油化工的建模与仿真软件CMG Suite,则是全世界最大的油藏数值模拟软件,能够对地球化学、地质力学等进行分析,亦得到了中石油、中石化和中海油等机构的广泛运用。在石油化工的流程模拟行业,主流软件有美国的PRO/II、Aspen Plus和英国的gPROMS,加拿大的HYSYS亦很早就在石化行业确立了自己的地位,在油气处理及石油化工行业把工艺与设备进行集成仿真,模拟实战状态。
流程模拟软件的研发和应用迄今已发展到第四代制品,其中美国的Aspen Plus重点应用于化工,法国的PRO/II重点应用于炼油,加拿大的HYSYS重点应用于油田及天然气处理。21世纪初才推出的加拿大软件VMGSim是后起之秀,由研发HYSYS的核心技术人员完成,但已能够跟美国的Aspen Plus、法国的 PRO/II等抗衡。
后发企业需要更好地进行知识集成。VMGSim在全世界广泛的创立技术联盟,包含美国国家标准科研院热力学科研中心(NIST/TRC)、世界气体加工协会(GPSA)、世界硫磺工程协会(SRE)等,这使得它在专业分工上有独到的优良,例如脱硫技术非常有竞争力。
实质上,这亦是加拿大软件企业的一个特点,即愿意抱团。加拿大软件机构大都数是微型企业,企业的员工通常不超过10人,一般依附大机构开展设计与研发。可能认识到了软件业生态的重要性,加拿大的软件战略联盟比较广泛。例如,两个软件企业签定协议一块进行研发,相互嵌套但独立实施营销、制品研发等。这是一个结伴而行的策略。
教育与研究优良
加拿大软件发展得成功有非常多原由。第1是工业基本强大,作为工业软件发展的肥沃土壤;第二是所紧邻的美国这个关键市场,无论在职业人才还是制品应用方面,都为工业软件的发展供给了重要的支撑。值得关注的还有加拿大的基本教育与社会环境形成为了良好的互动。这是一个整体联动的创新体系。
软件工程是计算机行业发展最快的分支学科之一,加拿大注重软件行业的发展,对软件人才的培养给予非常优惠的政策。花大力气培养把握计算机软件基本理论知识、熟练软件研发和管理技术、能够从事软件设计、研发和管理的高级人才。加拿大软件研发专业排名第1的高校是滑铁卢大学,实时微内核操作系统QNX正是起源于这所大学。
加拿大的公共和商场分部,注重持续发展的创业家社区,并把它们与商场和学术公司联接起来。日前多伦多、温哥华和蒙特利尔正在成长为加拿大初创企业的中心。
加拿大的创新体系比较完善,积极鼓励软件业的发展。加拿大制定了丰富多样的开发税收减免政策。加拿体积企业有非常多得到危害资本和公共资金帮助的机会,这为加拿大的初创企业成长创造了环境。持有丰富工业软件的加拿大,亦作为跨境软件巨鳄吞吃并购的好场所。Infolytica做为第1个商场电磁场有限元分析软件,在航空航天、汽车、电器、电力、医疗设备、电子制品等行业的低频电磁设计工程师中有很好的口碑。在创建五十年之后,Infolytica于2017年被西门子机构收购,被并入其旗下的EDA软件Mentor系列中。
加拿大联邦政府设有纵横交错的开发项目和资金。中小企业税收比较低,倘若机构进行了开发投入,则投入的一半上下,由政府直接买单。非常多中小企业都得益于政府的多重扶持。2019年,加拿大ICT行业共有4.3万个机构。其中,86%以上的企业,雇员在10人以下;员工多于500人的机构,即使把国际机构的分支公司计算在内,亦就100个上下。成熟的商场环境,作为工业软件最为稀缺的资源。当然,加拿大亦存在工业软件的发展劣势,那便是持续减小的市场规模。加拿大技术落地美国作为最好的选取,但加拿大亦在寻找更加多备选市场。
国家制造的力量
一个国家大学的基本教育强大、数学基本深厚,就可能会持有非常多软件,如法国、加拿大、英国。但英国,则呈现了与它们区别的趋势。
英国软件产业拥有悠久的传统和基本,例如,在数据库、支撑软件包、虚拟现实、金融财务软件和娱乐软件等行业。实质上,英国始终是欧洲独角兽中心,在打造快速发展的全世界机构方面,紧随美国和中国之后。按照亿欧数据统计,2019 年有 8 家英国机构迈入独角兽机构阵营,这寓意着英国已然产生了 77 家估值10亿美元以上的机构,总数达到了德国(34家)的两倍、以色列(20家)的三倍。
在工业软件行业,亦能看到非常显赫的英国创立者荣光。日前全世界商场化的CAD软件主流几何引擎,是Parasolid和ACIS,由英国剑桥大学的同一个教授研发,当时被看作是一代和二代制品。在计算机辅助设计制造(CAM)行业,英国亦有着非常悠久的传统。如英国达尔康(Delcam)机构的CAM软件PowerMILL广受赞誉。按照美国调研公司CIMdata 2012年的报告,其营销额连续第13年保持全世界领先的桂冠。2013年,欧特克机构收购英国达尔康机构,被认为是CAM软件行业的一次出人意料的事件。此后,英国的许多CAM软件被大肆并购。第二年,营业额约计8000万欧元的英国CAM软件机构Vero被海克斯康机构全面并购,作为后者测绘检测和质量管理部门的一部分。经太多年的并购,Vero已持有非常多响当当的品牌软件,如Edgecam、SurfCAM和 WorkNC等。
被国外机构收购像是一曲主旋律,始终在英国工业软件界回响。2020年,海克斯康再次收购英国齿轮设计技术机构Romax,后者在旋转机械如风机齿轮箱、电动汽车变速箱等的仿真技术行业拥有独特的地位。Romax的软件被用来弥补海克斯康的仿真软件MSC的制品线,加强海克斯康在低碳新能源和电气化方面的发展。
1988年,英国Flomerics机构成立,旗下的 FloTHERM软件作为电子与工程行业的空气流及热传递的标准分析程序。2008年Flomerics机构被美国Mentor并购。同年,英国最大的工业软件机构AVEVA被施耐德电气反向收购。英国工业软件又失去了一颗耀眼的明珠。
比较少的例外之一,是流体与传热仿真软件Phoenics。它1981年的第1个版本Phoenics-81程序是世界最早的流体与传热计算仿真商用软件。它是国际计算流体与计算传热的重点创始人、英国皇家工程院院士D. B.斯波尔丁(D.B. Spalding)教授的经典之作,跟Star CD和 Fluent一块作为流体动力仿真软件行业并驾齐驱的三驾马车。
英国迄今保持着高度的创新活力。然而,工业软件行业的成长需要工业产业的土壤。去工业化曾经是英国的国策,引起英国制造业始终在衰落。英国制造业增多值从1994年GDP占比达到16.4%的高点之后,一路下滑,2019年仅有8.6%。早年领先的汽车行业、机床行业都逐步在走下坡路。随着制造业的落败,英国机床行业的品牌相继陷落,例如,在中国改革开放初期一度走红的英国桥堡机床(Bridgeport)于2004年被美国哈挺机构收购。这些都会对CAM软件的发展带来深远的影响。整体而言,不可逆转的去工业化,给英国工业软件的发展亦带来了损害。
仅有强大的制造业伴行,才可让工业软件更好地发展。法国、加拿大是正面的例子,英国则让咱们看到了另一一面。这再次验证了,一个国家的制造对工业软件所起到的支撑性功效。
作 者
林雪萍:北京联讯动力咨询机构总经理,上海交大中国质量科研院客座科研员
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