發布時間:2021-12-31作者來源:金航標瀏覽:1692
“備胎危機”就像一道閃電,劃破了黑暗的長空,那些隱藏的卡脖子技術在短暫的光亮之中露出了猙獰的牙齒。備胎危機意識,空前地普及了人們對于“工業暗器”的認識:它不動聲色地潛伏在工業領域,體量很小,但卻為工業創造了巨額財富。你離不開它,你看不到它。它是最不起眼、最中性的強大工具,然而,在[敏感詞]的時候它或許會成為。
計算機輔助設計CAD工具軟件,跟它的許多兄弟如仿真軟件CAE、電子設計自動化軟件EDA等,都是這樣一種“工業暗器”。
飛檐走壁的義士
很難想到,在中國已經發展了近半個世紀的計算機輔助設計軟件CAD會同其他短板技術一樣,以這樣“企業與國家的抗辯式”的宣言,重新進入眼簾。四十多年以來,自主CAD產業從緊隨國際,到熱火朝天,到就地跌落幾乎失去辨識度,淪為產業縫隙中并無太多人關注的產業。
然而對于一個獨立自主的經濟體,CAD產業具有重大的戰略意義,關系到整個國家的設計能力,作用于技術創新的源頭。1989年美國工程科學院評出近25年來全球7項最杰出的工程技術成就,其中第4項是CAD/CAM。1991年3月,美國政府發表跨世紀的國家關鍵技術發展戰略,列舉了6大技術領域中的22項關鍵項目,而CAD/CAM技術與其中的兩大領域11項緊密相關。
然而在中國經過幾十年的發展,在高端3D的CAD領域,國產軟件幾乎全軍覆沒,在中低端還有一些幸存的奮斗者;同樣,在芯片設計領域的電子設計自動化軟件EDA也幾乎全部是美國三家公司(一家被西門子并購)的天下。
在這個行業里行走的企業家,基本上都是飛檐走壁的俠客。堂堂大路,已經無路可走。2018年工業軟件提供商法國達索收入在58億美元,歐特克達到了創紀錄的26億美元。而中國的CAD軟件廠商,基本都是在2000萬到2億元之間徘徊。他們更像是江湖義士,行走在利基市場的懸崖峭壁上。
昔日勇猛精進
遙想當年,我國的科學家和工程師們也曾跟緊了發達國家的發展腳步。
1963年,以麻省理工學院的Sutherland博士的“人機對話系統”,開創了圖形界面的全新篇章,它可以在10-15分鐘完成通常要花幾周時間的工作,震動了整個工程界。影響深遠的計算機輔助設計CAD因此而誕生。隨后的發展,許多技術都是從大學里面走出來。這是大學對工程界的最好禮物。
幾乎是同步,我國的科學家和工程界迅速做出反應,從六十年代中期開始研究CAD/CAM技術在航空、造船工程中的應用。而七十年代中期以后,諸多院校和科研院所在CAD/CAM研究方面做了大量的工作,推動了CAX技術的迅速發展。
1975年,西安交通大學研制了751型光筆圖形顯示器,三年內后751終于配齊了基本軟件。在751系統的基礎上,西北工業大學、上海交通大學等都開展了我國最早的嘗試,包括在飛機框肋裝配夾具設計、曲面外形設計和加工、組合機床設計等應用。
那真是一個花開滿園的美好年代。1980年,全國高等學校CAD研究會在北京工業學院成立,此時上交大、華科大(當時稱為華中工學院)、大連理工大學(大連工學院)等諸多單位在CAD研究方面做了大量工作。
而到了1984年,北航(彼時的北京航空學院)的唐榮錫教授帶隊研制出了中國第一個多面體實體造型原型系統PANDA。最令人佩服的是,唐老隨即向國內研究所和學校公開技術,低價或無償提供源程序。PANDA系統,就這樣流向業界,成為當時CAD的啟蒙系統。唐教授的團隊,緊跟國際形勢,隨后又開發出基于線框和NURBS曲面的幾何造型、數控加工原型系統PANDA4。
美法兩國CAD的大發展,與航空制造的淵源很深。中國的航空制造在推動CAD的發展中,同樣是起到了引領的作用。1986年,航空工業部的7760計算機輔助飛機設計、制造及管理系統,也就是7760CAD/CAMM系統,被譽為當年十大科技成果之首。這個項目也是百人會戰,來自27個不同院所工廠的百余名教授、專家,聯合攻關而成。該軟件系統經歷了空客320貨艙門設計實戰,并在“飛豹”飛機研制過程中都得到了應用。到了八十年代中期,有研究者做了統計發現各院校和研究機構已經開發出2000多套CAD系統。
那一個十年,行業涌現出無窮的活力。船舶六院十一所的HCS系統正式通過鑒定,這是我國第一個造船集成生產系統;南京航空學院的周儒榮等人適用于復雜外形產品設計與制造的B-SURF(3D-CAD)系統,已經跨入了三維的門檻。可以建立兩種型號無人機的全機數模,在IBM4341(當時需要幾十萬人民幣)的圖形終端上呈現了全機及各部件的各種透視圖、切面圖等。
而在1992年,超大規模集成電路計算機輔助設計(IC-CAD)熊貓系統在京通過國家鑒定。歷時四年,在北京集成電路設計中心等16個單位的200多個開發者,共同啃下難關。該系統擁有28個工具,覆蓋了全定制集成電路正向設計的全部功能,采用國產華勝工作站為硬件,采用UNIX系統和標準C語言編程,代碼條數達到182萬。而在當下,這一類EDA軟件是芯片領域非常大的軟肋。去年對中興悍然發起斷供的Cadence,正是屬于此類暗器。
彼時CAD的發展,呈現出“工程師主義”的鋒芒。那個時候,單純的管理者還沒有發言區。整個行業的發展都是由帶有工程師氣質的科學家直接推動,這是一段科學家和工程界完美結合的歷史,它的攻關方式:聯合、協同、系統,在當下令人印象尤其深刻。正是這些初出茅廬的技術探索,為之后舉國推進的“CAD應用基礎”提供了薪火。
政府出手
這期間,政府的作為可謂充分積極,看上去大大促進了行業的發展。
1983年國家科委等8部委在南通召開首屆CAD應用工作會,在會上出現了培育發展自主版權CAD產業的呼聲;而在863計劃中提到進一步深入研究CAD的可實施計劃。這期間機械工業部投入8200萬,組織開發4套CAD通用支撐軟件和24種重點產品的CAD應用系統。
這個時候,對中國工業具有高度軟件啟蒙意義的“甩圖板”時代來臨了。八五期間(1991-1995年),國家科委等8個部委聯合向國務院上報了《大力協同開展CAD應用工程》的報告。經國務院辦公廳批復,全國啟動了“CAD應用工程”。時任的國家科委主任提出了“甩掉繪圖板”的號召,在全國范圍內掀起普及推廣CAD技術及應用的浪潮。八五累計投入CAD技術的資金近8億元,國產CAD軟件產值近一億元。產生間接經濟效益超過100億元,培訓CAD人才達25萬人 。
應該說,雖然是小小的產值,但產生的杠桿效應卻放大了100倍,充分顯示了這個行業的威力。
“CAD應用工程”被列為“九五計劃”的重中之重項目。機械工業是CAD應用工程[敏感詞]試點示范行業。機械工業部1995年秋先是啟動了為期一年的“1215工程”,選擇有一定技術基礎的北人集團、北京起重機器廠、安徽叉車廠等112家企業作為首批“甩圖板”試點,要求在短期內實現在主導產品設計上甩掉繪圖板。該工程于1995年9月啟動,累計投放資金2000萬,引進各種CAD軟件359套。
隨后是“1550工程”。1997年被機械工業部定義為“CAD應用發展年”,以實施“1550工程”為核心任務。1550工程的主要任務有三項:一是建立1個機械工業CAD咨詢服務網絡體系;二是完成5個應用軟件的開發和產業化;三是培育50家CAD應用示范企業,扶持500家CAD應用成功企業,帶動5000家企業的CAD應用。
這種以數字當頭的規劃,真的太有喜感了,充滿了按部就班的自信。類似提法,至今在智能制造、工業互聯網的規劃中 ,依然屢見不鮮。
與此同時,CAD應用工程也在交通系統和勘察建設系統展開,建設部印發了《全國工程勘察設計行業“九五”期間CAD技術發展規劃綱要》,許多地方都是副省長主抓。
這個時期,政府一直十分重視CAD產業的發展。1998年部委撤并重組,即使機械工業部被撤銷,新成立的的電子信息產業部,依然將CAD軟件列為八大重點支持的軟件產業之首。
這種場景,與當下的智能制造、工業互聯網、人工智能的推進,何其相似。
百花齊放
在那樣政府如此積極的時代,哪能缺乏躍躍欲試的自主雄心?
“國產CAD系統在國內市場占有率在2000年達到40%左右的目標”很快就被提出來,“保護民族的智力密集產業”成為一個響亮的口號。
1996年,國產CAD軟件產業聯盟在上海CAD展示會上以整體形象第一次出現在國人眼前,提出“國產軟件我們的旗幟,民族產業我們的目標”。創始會員有中科院凱斯、清華高華、大凱、武漢開目、深圳喬納森等五家公司,后來擴展到十幾家,包括杰必克、正直、東大阿爾派、同創、大天、華軟、華恒等。而在第二年,該聯盟就與國家科委“全國CAD應用工程協調指導小組辦公室”聯合推出了“97國產CAD金秋行動”。辦公室提供部分資金作為補貼,聯盟成員公司提供產品,實施范圍包括全國CAD應用工程首批示范的300家企業以及地區示范企業。對供應商提供5%的價格補貼,對用戶企業則提供有關CAD應用的科技開發貸款申請優先級,并酌情考慮貼息。
然而CAD產業之花,遍地開放,卻毫無集中度可言。不完全統計,上個世紀最后一個十年,全國從事CAD研究與開發的機構已達到300余家。大概可以分為兩個陣營。一類是自主平臺的二維CAD系統,一類是基于當時[敏感詞]的二維軟件AutoCAD之上的二次開發。但細看過去,一個最大的特點是,整個CAD的產業發源地,基本都是大學出身——這為后續CAD產業的可持續發展,投下了一條意味深長的陰影。
從1986年七五開始,八五、九五規劃一路走來,我國的CAD產業技術水平步步高升。根據1997年科委的報告描述,“八五”期間,高華公司的GH-CAD軟件的總裝機量,在1年內就達到了5000多套;中科院凱斯軟件CASS的PICAD支撐軟件平臺經評測二位功能可與國外先進的二維CAD軟件相抗衡,并與二次開發單位聯手,軟件裝機量已有8000多套,帶動了一批民族CAD軟件。
而根據原全國CAD辦公室的統計,“九五”期間“CAD應用工程技術開發與應用示范”項目中,有600家企業參與示范。累計投入24.3億元,自主版權的CAD軟件年銷售額6.5億元,年產值超3000萬元的CAD軟件企業有7家,合計年產值近4億元。
當時伴隨著中國制造的是另外一場轟轟烈烈的CIMS(計算機集成制造)工程。在CIMS洋溢著愉快而興奮的主旋律下,整個CAD產業也很樂觀。在CIMS的一份報告中提到,STEP標準的發起者美國波音公司的三位專家之一李湘渝博士在觀看了CIMS組推動的STEP標準研究與開發工作后認為,“在研究水平上中國僅次于美國,高于歐洲。金銀花系統軟件(注:北航開發的)符合STEP標準,是[敏感詞]水平的”。
一時間,中國自主CAD產業感覺也是值得輕歌曼舞,可以小斟一杯了。
盛局悲歌
盛宴慶唱好局在,窗外忽聞悲歌起。中國CAD在頭二十多年,可以說是開了一個好頭,但不曾想在隨之而來的三維CAD市場卻栽了一個大跟頭,一下子從陽光大道走到了懸崖峭壁。
1999年4月~2001年4月,“全國CAD應用工程技術開發與應用示范”地方專題完成驗收。2001年6月26日,科技部召開“全國CAD應用工程技術開發與應用示范”驗收會。至此,轟轟烈烈的“CAD應用工程”完成了歷史使命。
隨后的形勢急轉直下,至今回顧起來這段歷史,雖然只有短短二十年,而且是貼身的歷史,當事人猶在眼前,但時事恍惚,難免會感覺歷史的吊詭。
在2002年,國家提出了發展新型工業化,以信息化帶動工業化,各行各業迎來了制造業信息化工程的開篇之年。十五的制造業信息化,以“七大研發領域,特別是與制造業相關的863研發項目-三維CAD、MES、ERP、企業集成系統、網絡制造、數控裝備、數據庫管理系統”開局,開始了似乎可以高歌猛進的征程。在這七大關鍵領域中,三維CAD代表了數字化設計技術的發展方向,話筒傳遞到了三維CAD這里。
然而,話筒卻開始發不了聲了。
到了三維CAD時代這里,兩件事情發生了根本性的變化。一個是技術,一個是市場。三維CAD的技術門檻還是相當高,建模技術、幾何造型技術、渲染技術等多種深度基礎技術,還需加持強大的系統設計能力和產品化能力,才能走向市場。這需要基礎科學的高端人才、密集的勞動、長期投入。另外一個微妙的切口,是在于三維CAD市場門檻的準入。對于剛剛入世的中國,外商的新產品如潮水般涌入。中國選擇性地進行了放開、防御,但有一些死角并沒有照顧到。工業軟件首當其沖。可以說,中國的三維CAD軟件幼苗,面臨著三座大山:高端成熟的軟件、盜版的近零成本軟件和大量國外廠商同時帶來的“外資狼群”。
外資狼群由主機廠、配套設備和配套軟件構成了鐵三角。中國一直探討的“市場換技術”,目標都過于集中在主機廠上,而諸多技術優勢是隱含在另外兩個角上,導致中國自主廠商很難擠進去。
當國內幾所航空院校的師生還在探索三維CAD算法時,隨著波音轉包生產的需要,中國制造越來越需要IBM這種硬件和軟件捆綁在一起的高端設計能力。1986年大型計算機IBM4341被625所引進,有了一套5080彩色圖形終端處理機系統,安裝了一個用戶的大型機版本的CATIAV1.0;1988年初603則引進IBM4381、帶五個5080圖形系統以及相關的CATIA軟件。這些好用的軟件,讓工程師眼前為之一亮。隨著對三維的要求越來越高,波音對國內轉包生產零部件的要求越來越高,數據包必須要求用模型傳遞,而國內的軟件完全不能滿足要求。
所以,中國工業軟件被強行平倉,從供應商目錄中被直接抹掉。這是加入WTO之后被沖垮的一個最典型的稚嫩行業。那時候,我們還不懂得保護工業軟件。
然而回頭看,中國當時看似有許多的二維CAD公司,也只是表面上的繁榮。二維CAD的發展,一方面“甩圖板”深入人心,功勞善莫大焉。幾十年的工業化進程,積累了大量的制圖和看圖的設計員、制圖員和工人,使得以簡言神傳的“甩圖板”為口號的“CAD應用工程”取得立竿見影的傳播成效。另一方面初始起步的技術門檻較低,有一定技術能力的個體、院校和企業能夠迅速開發出可用的二維CAD產品,在短時間內形成大量的參賽選手。尤其是基于國外軟件的基礎做二次開發的,也形成了一個看上去不錯的市場。
然而等到真正要實現商業化,要達到“好用”,需要很好的用戶界面和前后處理的能力的時候,國外的二維軟件就呈現了巨大的優勢。這是工業化的真正含義,不在于核心技術點的突破,而在工程化的穩定性與易用性。而這正是高校和院所,進行技術創新的最大軟肋。同樣是從大學里走出來的技術,在美國可以有很好的商業轉化機制;而在中國,大學創業少有成功案例。手中握有高科技的教授,創業理念并不比草莽英雄高出太多,結果只能是一地雞毛。畢竟,僅僅有核心技術,離真正的創業成功,還差的很遠。
而基于國外軟件的二次開發,是工業軟件自主發展的一個超級陷阱。許多CAD外商是乘著“二次開發”的浪潮進入中國市場,并且培養了一方氣候, 最終用戶難舍難分。當時Autodesk等廠商扶持了大量的二次開發集成商,很快在業內形成了“二次開發一面倒”的景象。它形成了一種根深葉茂的生態,在國外軟件的界面上,集合了諸多二次開發商的智慧。相比稚嫩的獨立自主開發商而言,有著壓倒性的優勢。用戶自然樂得吃這樣的果子,而且非常上癮,形成了對國外軟件的強烈依賴。
然而,二次開發商的產權卻往往都落到國外廠商的手中。對于這樣的開發集成商而言,日子是“笑在前半段哭在后半程”。同樣需要投入大量精力進行二次開發的集成商,是一種很悲苦的局面,不僅只能吃前面飛揚的土,幾乎無法形成品牌溢價,知識產權也很難把控;天天幫別人添磚加瓦壘得摩天大廈,而自己卻成為墊底的磚。而一些國外軟件公司會采取非常隱蔽的“掐人術”,打壓傳統大的軟件集成商,扶持更小更聽話的集成商。中國民營的軟件代理商永遠是小蘿卜頭,很難投身于自主CAD產業的復興。
面對“先集成后自主”這種最常見的思路,業內人士已經正在形成共識,這是一條斷頭路。踏上了集成之路,基本就無法自主。沒有捷徑,沒有彎道。好在這中間也有堅持無悔的。自主道路再艱難,也不能再通過“二次開發”和“代理集成”發展自主CAD。
而自主之路從來都很艱辛,基本都是辛酸史。浮華過后,那些曾經活躍在舞臺上的CAD廠商開始紛紛倒閉。當年國產CAD聯盟的五家初始會員中,只有武漢開目現在猶在,但CAD也不再是主營業務。
表格:凋零的CAD自主廠商
(南山工業書院根據網絡公開信息整理)
工業軟件是一個典型的“用戶用出來”的技術。離開了用戶的滋養,軟件不可能發展。中國那些倒下的工業軟件供應商,絕大部分是因為缺乏用戶的養分而餓死的。從中科院孵化出來的中科輔龍,從1995年起就與中石化北京石化工程公司和揚子石化設計院合作,使得軟件開發與工程設計兩支隊伍在一起相互滋養,后來也一直與中國石油和化工勘察設計協會緊密綁定,這使得如今它在石化管道設計領域,仍然占有一席之地。換言之,與用戶肩并肩,依靠國內市場,活下來了。而在建筑領域的CAD軟件(現在稱為建筑信息模型化BIM軟件),也因為昔日建設部強制性的標準,使得橋梁等終端用戶一直能夠站在國產軟件開發商的身邊,從而留下了一些PKPM、廣聯達、魯班等BIM軟件商。
建筑行業的局部存在一些幸運的場地,這種場景其實也并不多。很多軟件商不得不走上了去國外開辟市場的道路。這形成了工業軟件一個最為奇怪的“用戶鄙視鏈”遞增路徑:海外用戶鄙視度[敏感詞],往往會率先使用中國CAD軟件,然后是國內的外資企業,然后是國內民營企業,最后才是國有企業。最“歧視”這個行業的,其實正是我們的國有企業。
然而順著這條鄙視鏈去獨立攻關的公司,例如廣州中望、上海望友、蘇州浩辰等,在出海擴展市場的征途中,這幾年都取得了不小的成就。國外銷售額甚至可以達到30%以上,反過來也贏得了國內企業的重視。
懸崖峭壁之上,也有不錯的果實。也正是如此,國內還留有三維CAD的火種,如廣州中望、華天軟件和數碼大方等,正是當下值得珍惜的機會。
中國CAD的商業化環境,一直是一個巨大的軟肋。至今仍然有很多大名鼎鼎的技術牛人,但可惜沒能把這樣的學術成就變成商業軟件。一個CAD新產品或新版本上市,一般不容易立刻得到廣大用戶的接受,有一個較長的磨合期,使得投資回報的速度很慢。
北航的唐榮錫教授是推動了中國CAD/CAM行業發展的啟蒙家。除了大量的技術推動之外,他對整個行業的啟蒙和關注,呵護了一棵幼苗的成長。早在2006年撰文回顧了中國CAD軟件產業的發展歷程,他就指出了我國的CAD產業仍然是嬌嫩的幼苗。不幸的是,即使過了13年,這個判斷依然有效。
只有把一種國家戰略意圖滲入其中,這個稚嫩的幼苗才可能有機會成長。
山頭要不要攻?
以CAD為代表的工業軟件的特點,可以概括為“非常五指山”,有五大非常之處。一是產值非常小,幾乎不可見。這個產業加起來也就是200億;二是開發時間非常長、投入非常高,超過一般人的想象;三是作用非常大,對制造間接拉動效應在100倍以上,杠桿效應很明顯;四是價值非常隱蔽,不深入了解制造行業的人往往感知不到;五是軟件與用戶非常緊密、無法分離。這意味著單單從供應商發力,而沒有用戶的扶持和栽培,工業軟件是斷然發展不起來的。
這五個幾乎都相互矛盾的“非常五指山”,都體現在工業軟件這個“奇葩行業”了。深刻理解工業軟件的價值,才能形成徹底工業化的思維。
凋零的自主CAD產業是否可以重新綻放?回答這個問題非常復雜,因為國際上的趨勢是,CAD早已不再是單純CAD,而是跟仿真結合在一起,甚至跟物聯網結合在一起。CAD作為一種單純的工具屬性,正在若隱若現地向后退;而平臺戰略正在越發明顯。然而平臺背后都是工具。正如掀開007酷帥的外裝,里面都是荷槍實彈。作為軟件工具屬性的內在根基,無論是CAD、EDA,還是CAE,對于中國這樣一個制造大國而言,無論如何都要旗幟鮮明地做下去。
目前國內對國產三維CAD的建設,從部委的高級別專家組角度而言,呈現出諸多的質疑態度。有些人認為中國永遠都做不出CAD系統,有的人認為CAD系統也不是那么重要。這些專家,恐怕都籠罩在了過去失敗的經驗之中。然而中國工業化的許多山頭,本來就是一個屢戰屢敗、屢敗屢戰的苦局,久攻不下的山頭,從來都不能停歇進攻的腳步。
盡管國產CAD的發展感覺上被憋的喘不過氣來,但也有很多欣喜的亮點。浩辰軟件的2D產品通過“先海外、后國內”的戰略,取得了良好收益;而CAD手機看圖版軟件,在中國450萬個APP中,其下載量居然進入前600名的行列,是名副其實的“工業APP之王”。在這條路線上,它遠遠甩開了不可一世的二維之王:AutoCAD。而華天軟件則在石化靜設備的設計制造一體化和三維數據長期存檔,創出一條新路;而中望十年前收購美國3D CAD,多年消化下來,眼下正在逐漸呈現積極的化學反應。
看上去,即使是鐵板一塊的大燜鍋,也要從各個角度去嘗試掀動它。整體打開是不容易的,但總要給它左騰右挪,各個方面放出一口氣來,它就有機會被掀開。
小記:鐵血不冷,鐵甲仍在
活下來了,就有機會。電氣CAD利馳的一位令姓董事長近些年每周都堅持去企業現場宣講電氣數字化轉型的機會,演講將近200場。利馳的目標只有一個:一家德國電氣設計CAD公司。眼中再無他物。這種緊盯目標的執著,簡直可以總結為中國工業軟件的一個四字成語:“老令布道”。老令布道,是中國工業軟件的程序員企業家的一個縮影;老令布道,是中國工業軟件的百死一生的寫照。在諸多國外領先的軟件大鱷的后面,遠處都有一兩個瘦小的國內身影。這是一個最生動的尾隨場景,甩不掉的小尾巴,為尋找備胎的冒險家們,留下了一個雖然微弱但來日方長的選項。
老兵未曾撤離戰場,老兵依然在戰斗,這是一種工業經驗的沉淀。因為他們的存在,這段承載了希望的火苗,忽閃盤旋在一段黑暗的上空,半暗半明,未曾離去。
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