中国能否诞生西门子,达索,ANSYS等工业软件巨头?

智慧创造之家 2024-10-02 10:44:37

工业软件:“巨轮”与“快艇”并存

在这片浩渺无边的工业软件海域中,有那么几艘航母级别的巨轮,它们便是产值超10亿美元、产品线齐全的头部企业——诸如达索系统、西门子工业软件、ANSYS、Synopsis等,宛如深海的座头鲸,雄壮而显眼,引领着整个行业的航向。

而在这片繁星点点的海域中,也不乏一些独具特色的明星企业。它们或许不像那些航母级别的巨轮那样显眼,但只要稍加留意,你便能发现它们的存在。这些企业专注于计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、电子设计自动化(EDA)等领域,如法国的ESI、美国的MSC和Altair、日本富士通旗下的迪普勒,以及中国的广州中望、苏州浩辰等。它们就像海中的海豹、章鱼一般,灵动而富有生气,为这片工业软件的海域增添了别样的色彩。

工业软件:深海下的统治者

尽管工业软件领域中有一些显赫的巨头和为人熟知的明星产品,但更多的软件却如同深海中的神秘生物,隐藏在深邃的黑暗之中,只有深入探索,才能领略它们的独特魅力。这些不为常人所知的工业软件,在各自的领域里默默耕耘,用它们特有的方式,悄然统治着这片广阔的海洋。那些当前备受瞩目和追捧的工业软件,其实只是这片浩瀚海洋中的冰山一角。

在推动专业性软件发展的过程中,行业协会、研究所和大学往往扮演着举足轻重的角色。以齿轮传动设计领域为例,日本的AMTEC软件便是由齿轮协会下属机构开发的一套专业分析工具,专注于齿轮传动的设计计算。而美国的Windows LDP软件,则是由俄州立大学机械工程系的齿轮动力学和齿轮噪声实验室研发的,专注于齿轮载荷分布的分析。在国内,郑州机械研究所开发的ZGCAD软件,同样在齿轮传动CAD集成系统领域占有一席之地,它囊括了常见的齿轮传动设计计算方法,为行业提供了便捷的工具支持。

工业软件:千行百业背后的“隐形巨人”

工业软件数量庞大且多样化,想要全面了解和分类这些软件,我们可以从国民经济行业分类代码入手。每个行业的发展和进步,都离不开工业软件的支撑和助力。

以复合材料领域为例,随着其在工业中的广泛应用,对结构设计、分析和尺寸优化的需求也日益增长。HyperSizer作为一款专业的复合材料优化软件,集成了数百种分析失效方法,以其快速的分析和优化能力,在国内外航空航天项目中发挥了重要作用。例如,洛克希德·马丁公司的高空高速侦察机SR71、格鲁门公司的全球鹰机翼、空客A350客机的发动机短舱等,都借助了HyperSizer软件进行优化设计。同时,在中国商飞C919客机的复合材料部件设计中,也运用了这款软件进行优化。HyperSizer起源于美国国家航空航天局(NASA)兰利研究中心,现已由美国Collier公司持有,并与常见的商用有限元软件相结合,为各部件自动生成安全度报告,是NASA基础研究成功商业化的又一典范。

在造船业中,企业通常会采用综合的软件体系。例如,法国施耐德电气的AVEVA厂房设计软件在造船厂中广受欢迎,因为设计一艘船就如同设计一个复杂的工厂或城市。此外,造船厂还会采用西门子公司旗下的通用CFD软件STAR CCM+进行多面体网格划分和流体解析。尽管这些巨头公司的软件在行业中占据主导地位,但仍有许多小型工业软件公司在为造船业提供专业且精细化的服务。比利时的NUMECA公司就是其中之一,他们为船舶与海洋工程打造了专业的CFD软件包,包括全六面体非结构网格生成器HEXPRESS、功能强大的后处理工具CFVIEW以及由法国国家科学院开发的不可压黏性流场求解器ISIS-CFD。这些软件共同协作,可以模拟船舶周围的单流体和多流体流动情况。

工业软件:工业文明的最高形态

工业软件图谱

工业软件,作为数学、物理、化学、生物等自然科学知识与人类设计制造实践的结晶,其形成历经了长期的相互浸润与磨合。这一领域的图谱错综复杂,涵盖了从基础工具软件到高端应用软件的全方位体系。

国外工业软件经过数十年的发展与多轮并购,已完成了形态的全面转变。这些软件的创始者往往是数学、物理或工程领域的佼佼者,他们为后世打造了坚实的基石。然而,工业软件的发展并非一蹴而就,需要后人的不断锤炼与完善。急功近利的心态,绝非正道。

发展工业软件,需从基础工具软件着手。这是因为,只有深入探究工具软件,我们才能触及数学的硬核、物理的基础以及自然科学的精髓。但除此之外,用户侧的知识反哺同样至关重要。工业软件是在用户的使用过程中逐步完善的,使用则进步,不用则荒废。

要确保用户的真正参与,还需依托工业软件的协同生态特性。优秀的软件应配备丰富的组件、插件、接口以及大量的模型库、参数库、物性库等。数学基础、用户反哺与协同生态三者相互依存,缺一不可。

根据联合国的产业分类,工业包含41个大类,如制造业、采掘业、建筑业等。工业软件作为在工业领域应用的软件,其本质属性归属于工业、制造业门类,而非信息产业。工业系统实质上是一个信息物理系统,在这个系统中,工业、制造知识不断转化为工业软件;同时,工业软件也不断融入芯片、控制器、设备、生产线以及整个工厂系统。

工业软件广泛应用于制造、电力、石化、国防等行业,与各行业的工艺环节紧密相连,如研发、生产、管理、协同等。主要类型包括研发设计类软件、生产控制类软件、管理运营类软件以及服务保障类软件。

在工业软件领域,CAD软件、CAE软件和EDA软件被公认为最难攻克的三座“高山”。这些软件集人类基础学科和工程知识之大成,其间的挑战与难度可想而知。除此之外,还有众多如计算机辅助制造(CAM)、拓扑优化、工程数据库等“丘陵”等待探索与征服。

国防军工:工业软件之母

许多人可能不会意识到,国防军工在工业软件发展中扮演着至关重要的角色。以全球知名军火商洛克希德·马丁为例,如果仅从代码数量来看,它早已超越微软,成为全球最大的软件商,这或许会让不少人感到惊讶。随着美军战略向“网络中心战”转变,各类武器系统实现网络连接,指挥中心的功能日益强大,洛克希德·马丁等军工巨头自然成为这一趋势的主要受益者。未来武器的发展方向是实现高度系统化,即每个单兵都能成为整个作战系统的一部分,而这背后离不开庞大软件系统的支持。

美国应用软件的数量

事实上,美国国防部是全球最大的软件拥有者之一,这一点可能出乎大多数人的预料。在美国,军事软件一直是一个独立且重要的领域。尽管商业软件领域涌现出许多传奇故事,如Windows 95引领的个人电脑时代、互联网的辉煌以及移动互联网、云计算、人工智能等技术的崛起,但军事和国防应用软件始终占据着重要地位。过去三十年来,尽管应用软件数量经历了爆炸式增长,但美国军事和国防应用软件的比例始终保持在16%左右,显示出国防军工对工业软件发展的持续推动作用。

相比之下,中国军工行业的发展相对封闭,民用软件企业难以找到与美国军工产业发展相类似的土壤来培育自己的工业软件。这也意味着,在中国,工业软件的发展需要寻找新的动力和路径,以实现与国防军工的协同发展。

中国能否诞生工业软件巨头?

中国能否诞生像西门子、达索、ANSYS这样的工业软件巨头是一个复杂的问题,涉及多个方面的因素。以下是对此问题的分析:

首先,中国已经具备了一定的工业软件发展基础。近年来,中国政府对工业软件产业给予了高度重视,出台了一系列鼓励政策和专项资金支持,推动了国内工业软件企业的快速发展。同时,中国拥有庞大的制造业基础,为工业软件提供了广阔的市场需求。这些因素都为中国诞生工业软件巨头创造了有利条件。

其次,中国在一些领域已经涌现出了一批优秀的工业软件企业。这些企业在特定领域具有较高的市场占有率和品牌影响力,具备成为工业软件巨头的潜力。然而,与西门子、达索、ANSYS等国际巨头相比,这些企业在整体规模、产品线覆盖范围、全球化运营等方面还存在一定的差距。

但是,中国工业软件发展也面临着一些挑战。一方面,国内工业软件企业在核心技术和创新能力方面仍有待提升,需要加大研发投入和人才培养力度。另一方面,国际工业软件市场竞争激烈,中国企业在全球市场拓展和品牌建设方面需要付出更多努力。此外,工业软件的发展还需要与制造业深度融合,不断优化产品功能和用户体验。

综上所述,中国具备诞生工业软件巨头的潜力和条件,但还需要在技术创新、市场拓展、品牌建设等方面付出更多努力。随着中国政府对工业软件产业的持续支持和市场需求的不断增长,未来中国有望出现更多具有全球影响力的工业软件企业。同时,国内企业应积极与国际先进企业合作与交流,学习借鉴其成功经验和技术成果,不断提升自身的竞争力和创新能力。

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