工業(yè)軟件未來應該如何發(fā)展

道路艱難-但必須走的路一定要走

過去一年里貿(mào)易戰(zhàn)以及我們科技公司所遇到的潛在風險，讓我們更為清晰地看到“自主創(chuàng)新、掌握核心科技”的重要性，這是原本應該走的路，只是過快的市場擴張讓我們都沒有來得及走，在過去40年里，中國的高速增長使得“有”產(chǎn)品就可以去賺錢，這在帶來高速成長與繁榮的同時也使得我們忘記了自主創(chuàng)新的道路。然而，市場的飽和—體現(xiàn)在過剩的產(chǎn)能，必須會隨著這種發(fā)展而到來。

其次，科創(chuàng)的高附加值才能應對新競爭形勢下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，無論是知識產(chǎn)權(quán)保護的力度、環(huán)保的高壓、嚴格的社保管控、不斷高漲的人力資源成本，這些都導致了過去的模式無以維繼，必須走向新的道路。

再次，走在荒原上的產(chǎn)業(yè)，在3C、高鐵、家電等眾多領域，我們的高產(chǎn)能帶來的規(guī)模效應已經(jīng)使得全球范圍的競爭對手被幾乎消滅，原本的跟隨變成了領導者，這個時候—必須依賴于長期的發(fā)展戰(zhàn)略引領產(chǎn)業(yè)，否則，就會有被潛在顛覆的危險，不僅來自于自身產(chǎn)業(yè)，跨界的力量也是極其巨大的。

科技創(chuàng)新何以如此之難？

回到制造業(yè)，事實上，并非是很多企業(yè)沒有意愿要進行創(chuàng)新，而是缺乏對創(chuàng)新的認識，這種創(chuàng)新的認識包括幾個方面：

（1）.很多企業(yè)認為創(chuàng)新是投入巨大而回報甚微：顯然，這不是正確的，因為美國正是依賴其創(chuàng)新而能做到在科技領域如此地位，實現(xiàn)對我們所謂“卡脖子”這樣的格局，這個回報不高嗎？--為什么會認為創(chuàng)新就是沒有回報呢？

（2）.缺乏對創(chuàng)新本身的方法認識：創(chuàng)新包括方法論的支撐，顯然這方面的課程與訓練在市場上較少，而且，精益研發(fā)管理如達到華為IPD這樣的投入對大多數(shù)企業(yè)也并不多。

（3）.風險控制：事實上，很多已有的工具和方法本身就是為了降低創(chuàng)新中的風險的，例如并行工程，數(shù)字建模、虛擬調(diào)試、數(shù)字孿生，這些本身都是為降低風險而設計。

（4）.人才的匱乏：目前在制造業(yè)的人才匱乏比較嚴重，因為企業(yè)大多數(shù)缺乏創(chuàng)新，因而陷入了惡性的價格競爭，導致利潤下降，無法雇傭高級的研發(fā)人才，這個惡性循環(huán)使得大量的優(yōu)秀人才都流向了BAT、金融，像一流的大學如清華北大交大中科大這些很多學生要么出國留學要么進入政府機關、或者進入金融圈。

今天，制造業(yè)討論的各種發(fā)展，無論是基礎的智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能的發(fā)展，其本質(zhì)是借助于不同的技術來解決制造業(yè)中的“質(zhì)量”、“成本”與“交付”這些精益制造所談的核心問題，而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要是通過數(shù)字化將整個制造流程可復用，而人工智能則聚焦于解決制造流程中的非線性、不確定性、干擾，而這些傳統(tǒng)的機理模型無法有效解決，獲得最優(yōu)值，而隨著IT技術的發(fā)展，這些問題的解決能力獲得了長足進步，而成本也不斷下降，這是今天討論智能制造、人工智能的原因，切記，這些都是解決問題的方法與工具，用于解決不同的問題，不能把它當做制造本身。

上圖顯示，從數(shù)據(jù)到信息、知識、洞見、智慧、影響力的過程，對于工業(yè)軟件也是這樣的，從現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集感知生產(chǎn)的機器與系統(tǒng)，到形成有用的信息、知識的封裝、產(chǎn)業(yè)的獨特理解與見解，再到智慧與影響力--這是一個必然的經(jīng)歷的過程--一個必須走的路，不要試圖跨越，佛陀證悟是在十數(shù)年的苦修后完成的，而非靈光一現(xiàn)。

制造創(chuàng)新是一個追求高效與經(jīng)濟的過程

科學在于“探索未知”，尋找解決問題的可能性，而工程則在于“收斂”—在科學基礎上結(jié)合實際尋找最為經(jīng)濟的實現(xiàn)路徑。

創(chuàng)新絕非靈光一現(xiàn)，那是創(chuàng)意設計所需的，而對于制造業(yè)創(chuàng)新而言，就是如何實現(xiàn)制造過程的高效，經(jīng)濟，而這個必須借助于工程方法與工具，因此，創(chuàng)新是一個嚴謹?shù)倪^程，需要大量的可復用的知識，否則，任何知識如果都需要從0開始，那么就完全不具備任何的經(jīng)濟性可言，也就沒有任何競爭力。

基于建模的過程就是一個嚴謹?shù)倪^程，包括V-Model的設計在歐美已經(jīng)非常成熟，但是，除了在航空航天、軍事工業(yè)等一些國家必須要求自主控制的核心領域，其它領域?qū)@些都了解較少。

創(chuàng)新源自正向設計

在過去的很長一段時間里，中國制造業(yè)的創(chuàng)新模式主要包括“引進消化”，就像在上世紀70年代我們引進了勞斯萊斯的“斯貝”發(fā)動機，花費了4億美元，也包括像吉利汽車并購沃爾沃汽車，獲得的圖紙都有數(shù)噸之重，第二種是市場換技術，例如汽車工業(yè)、高鐵、燃氣輪機等市場，依賴中國強大的市場，要求國外廠商采用合資工廠的方式來進行生產(chǎn)制造，希望在這個過程中能夠獲得技術，第三種就是以“填補空白”為導向的科技攻關，重大專項得國際科研投資。

但是，實際上，引進消化本身都是要經(jīng)歷復雜的驗證過程，并且很多軟件也不符合中國的實際情況，這導致這種消化吸收往往難以取得成效，市場換技術實際上也并未真正換來技術，而填補國家空白的科技攻關，隨著研究院所的市場化，他們也開始賺快錢，做了大量國外產(chǎn)品技術的“系統(tǒng)集成商”工作，其實也并未真正掌握核心技術。

我們把這些所謂的引進消化、市場換技術、科技攻關所采用基本上都是“逆向工程”，如測繪、模仿、引進吸收—但是，沒有自己主動原創(chuàng)性的設計，對于產(chǎn)品逆向設計過程沒有經(jīng)歷需求工程和系統(tǒng)設計等階段，往往造成對產(chǎn)品 “知其然，不知其所以然”，甚至對產(chǎn)品所用技術也是如此。 這種狀態(tài)嚴重影響了產(chǎn)品設計中的創(chuàng)新，談不上真正的創(chuàng)新。

企業(yè)的發(fā)展歷程中，逆向設計是必須經(jīng)歷的一個階段。 但超越源于創(chuàng)新， 創(chuàng)新源于正向設計。

正向與逆向設計的不同

原創(chuàng)性設計，往往需要從“Why“的根源上進行開始，如果不能清晰的了解到“Why“，我們所測繪、逆向工程所獲得的圖紙，就無法形成具有”靈活性“—響應變化能力的機器，而另一個方面，也是隨著國外的知識產(chǎn)權(quán)保護，更多的采用了”軟性“，如工藝控制軟件、補償算法、材料、安裝環(huán)節(jié)等不大易于直接復制的環(huán)節(jié)，因此，現(xiàn)在企業(yè)也的確提出了只能仿制較早的機型，而新的很多就難以仿制了，還有一個原因也在于我們在局部領域已經(jīng)成為了全球最大的，也開始進入了全球市場，這樣就必須遵循全球的知識產(chǎn)權(quán)保護的約束，必須自主控制技術，否則，也會遇到在國外難以銷售，被追溯的境地。

工業(yè)軟件的本質(zhì)是知識的復用

如果我們討論“正向設計”與創(chuàng)新是一個嚴謹而高效的過程，那就必須與今天熱議的“工業(yè)軟件發(fā)展”緊密相關，在傳統(tǒng)的機器與系統(tǒng)設計中，比較“燒錢“的環(huán)節(jié)主要在測試驗證，因為必須做出實際的機器，然后帶上負載的材料進行測試，而且要試各種材料，在不同行業(yè)都是一個需要大量燒錢的過程，因此，國內(nèi)很多OEM機器制造商通常都是在客戶現(xiàn)場測試，比如印刷要測試各種紙張、薄膜，塑料則同樣有大量的材料，包括制藥也存在從大量的藥物配方進行組合篩選最優(yōu)的過程，就像當年愛迪生進行1000多種材料測試最合適的燈泡燈絲材料一樣。

在每個行業(yè)都會存在這樣的測試驗證，測試的類型分為材料、機械、控制、工藝這種底層技術，也包括像物流、數(shù)據(jù)流（如阿里的雙11數(shù)據(jù)負載測試），燃氣輪機的負載測試，手機玻璃的壓力測試、無所不在的測試驗證消耗時間，而且有些測試成本高昂，因為測試材料很貴，就像新型火箭炮測試，一個齊射就幾百千萬的消耗。有些測試甚至并不能隨便去做，如核爆炸、鉆井平臺在海嘯中的動態(tài)平衡，以前車輛都要進行風動測試，都是成本極高的。

因此，才產(chǎn)生了大量的各種建模仿真軟件，建模主要是對物理對象進行機械，并抽取數(shù)學模型，仿真則是在動態(tài)情況下隨著負載、輸入值的變化等對輸出評估的過程。

而工業(yè)軟件，本身之所以難，在于它是大量的工業(yè)知識的積累，是制造業(yè)從材料、工藝、機械、控制、應用等多個層級的協(xié)同問題的集中體現(xiàn)，而任何一個工藝都必須經(jīng)過大量的工業(yè)現(xiàn)場測試驗證過程、經(jīng)過收斂形成最經(jīng)濟的道路，這包括很多方面：

（1）.制程工藝的知識

（2）.控制工藝

（3）.測試驗證方法體系

（4）.工具系統(tǒng)

而工業(yè)軟件則是這些知識的一種封裝，其旨在“復用”，即，將人在大量的工業(yè)制造過程中的知識以軟件形式設計為高效工具、工藝、測試驗證等的復用。

軟件形式的工藝就是這種知識的封裝，那么在整個制造業(yè)中，這種知識包括了機械的建模、工藝的建模、測量感知系統(tǒng)、控制與傳動系統(tǒng)等等的大量軟件及平臺，平臺通常扮演的是“集成”的角色，提供開發(fā)環(huán)境，大量可復用的機械或工藝模型，包括了像CAD/CAE/CAM/CAPP這類基礎的設計軟件，也包括電子類的如電路板設計、芯片設計，建模仿真等大量的軟件，還包括了大量的運營維護軟件，在汽車工業(yè)、電子工業(yè)這些軟件扮演著非常重要的角色，否則，就無法高效率、低成本的實現(xiàn)工藝的設計與運營。

2018年，上海有兩起知識產(chǎn)權(quán)侵權(quán)案，均是與達索相關的，這兩個案子中的企業(yè)都是使用了盜版的達索，分別被判處950萬和1050萬的裁決賠償，為什么他們不愿意買正版，我想最為主要的原因在于他們使用該平臺的最基本功能“繪圖”—為什么非要用這個軟件繪圖？因為其供應鏈上下游廠商都用這個軟件，因此，他們?nèi)绻挥眠@個繪圖的話，可能就很難與供應商溝通。

工業(yè)軟件應該如何發(fā)展？

1.必須重視知識產(chǎn)權(quán)

知識產(chǎn)權(quán)的重視不足，不能讓侵權(quán)的企業(yè)獲得高額的賠付，看上去國外的軟件可以被很便宜的，五塊一張光盤的形式被大量使用，但是，這種缺乏保護知識產(chǎn)權(quán)的機制傷害的可不僅僅是別人的軟件無法獲得版權(quán)收入，而更為致命的是傷害著自身國內(nèi)的軟件、工藝企業(yè)的創(chuàng)新動力，因為大部分時候企業(yè)研發(fā)的“風險”可能并非是研發(fā)投入方面的失敗帶來的風險—而更大的風險來自于知識產(chǎn)權(quán)不能得到保護，能夠風險就太大了，投入1個億，最終自己的研發(fā)人員被挖走然后帶走，或者抄襲者打官司消耗精力而且往往又受到地方保護，不了了之，亦或僅賠付個幾十萬，總之，沒有得到保護的知識產(chǎn)權(quán)才是最大的風險。

2.管理與技術融合

做技術的總認為技術是“硬核”，對管理往往比較忽視，但是，管理包括敏捷開發(fā)、項目管理、軟件工程、測試與驗證方法等都是必須緊密結(jié)合的，一個成功的項目源于良好的規(guī)劃，必須有全局的架構(gòu)設計，才能分解好模塊，最終測試組裝整個軟件，在IT行業(yè)這些經(jīng)過軟件工程訓練的工程師非常多，而在工業(yè)領域，由于工程師往往是半道出家，由于傳統(tǒng)的教育專業(yè)劃分太細，導致了需要橫向集成的時候，各個專業(yè)如機械、電氣都轉(zhuǎn)向開發(fā)軟件，然而卻沒有良好的軟件工程訓練導致做出來的軟件可復用性、友好性都很差，這也導致了工業(yè)軟件很難有良好的產(chǎn)品。

3.建設創(chuàng)新的土壤-文化

創(chuàng)新文化無論對于一個國家還是一個組織、企業(yè)都是必須鼓勵的，而工程師文化本身就是一種創(chuàng)新文化，重視工程師的工作價值、給予工程師良好的工程思維訓練、規(guī)范與標準的職業(yè)習慣，并給予充分的信任、開放的環(huán)境，讓他們發(fā)揮自己的才華，這些都是文化基礎所能帶給產(chǎn)業(yè)的力量。

而今天，由于企業(yè)本身的決策中就“快錢”思想太濃郁，使得工程師往往要在非常短的時間里“仿制”別人的機器與系統(tǒng)，而這使得工程師沒有發(fā)揮自己想法的空間，而這種環(huán)境下無法真正訓練出優(yōu)秀的工程師，也導致了工程師在企業(yè)里的話語權(quán)非常輕，沒有決策力，沒有良好的工程師文化氛圍，也就沒有創(chuàng)新的文化，也就無法形成持續(xù)的知識積累，而缺乏這些基礎，工業(yè)軟件自然無法良好的發(fā)展。