工業(yè)軟件在當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r并不盡如人意，在科技和應(yīng)用兩方面都存在諸多問題，這些問題形成的原因包括政策也包括我們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)模式。

        工業(yè)軟件面臨的發(fā)展困境

　　1. 制造業(yè)對(duì)國外工業(yè)軟件形成長期依賴，關(guān)鍵工藝流程和工業(yè)技術(shù)數(shù)據(jù)缺乏長期研發(fā)積累，制造業(yè)在一些領(lǐng)域呈現(xiàn)技術(shù)空心化。我國飛機(jī)、船舶、冶金、化工、生物醫(yī)藥、電子信息制造等重點(diǎn)制造領(lǐng)域長期以來習(xí)慣用國外工業(yè)軟件，對(duì)于背后的設(shè)計(jì)原理了解不夠，而且缺乏基礎(chǔ)工藝研發(fā)數(shù)據(jù)的長期積累，導(dǎo)致基礎(chǔ)技術(shù)原理數(shù)據(jù)積累存在明顯差距。國外根本不可能出售含有最新創(chuàng)新成果數(shù)據(jù)的工業(yè)軟件，能出售的工業(yè)軟件里面固化的數(shù)據(jù)往往是上一代甚至上幾代的數(shù)據(jù)。

　　2. 軟件業(yè)和制造業(yè)融合程度不高，大型制造企業(yè)缺乏主動(dòng)布局，純軟件企業(yè)向工業(yè)軟件企業(yè)轉(zhuǎn)型難度大。純軟件企業(yè)進(jìn)入工業(yè)軟件領(lǐng)域存在天然專業(yè)技術(shù)屏障，工業(yè)軟件不同于普通網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，是工業(yè)流程和技術(shù)的程序化封裝，背后需要工業(yè)流程和龐大技術(shù)數(shù)據(jù)作支撐，這絕非純軟件公司單獨(dú)所能為。目前國內(nèi)大型制造企業(yè)缺乏對(duì)智能制造時(shí)代工業(yè)軟件重要性的深度理解和認(rèn)識(shí)，習(xí)慣于購買和應(yīng)用國外企業(yè)的工業(yè)軟件，不會(huì)主動(dòng)布局加強(qiáng)對(duì)企業(yè)關(guān)鍵核心工藝流程、工藝和技術(shù)的軟件化封裝，來提高工藝數(shù)據(jù)應(yīng)用的便捷性和工業(yè)核心技術(shù)輸出的安全保障。

　　3、國內(nèi)工業(yè)軟件市場(chǎng)被國外企業(yè)壟斷，國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展嚴(yán)重滯后，產(chǎn)業(yè)生態(tài)基礎(chǔ)還很薄弱。重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)被國外企業(yè)掌握，關(guān)鍵核心工業(yè)輔助設(shè)計(jì)、工藝流程控制、模擬測(cè)試等軟件幾乎都是清一色的國外企業(yè)軟件。工業(yè)軟件研發(fā)需要生態(tài)系統(tǒng)作支撐，然而目前我國工業(yè)操作系統(tǒng)、工業(yè)軟件開發(fā)平臺(tái)等重要國產(chǎn)工業(yè)基礎(chǔ)軟件是全產(chǎn)業(yè)鏈缺失，這也直接導(dǎo)致了運(yùn)行于國產(chǎn)工業(yè)操作系統(tǒng)的國產(chǎn)工業(yè)控制應(yīng)用軟件幾乎是空白。

　　4、工業(yè)軟件國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)缺失，綜合集成應(yīng)用程度不高，工業(yè)軟件作用發(fā)揮有限。近幾年來，西門子、通用電氣等大型制造企業(yè)都紛紛加大了工業(yè)技術(shù)和軟件技術(shù)融合力度，通過大力收購軟件企業(yè)，強(qiáng)化企業(yè)在智能工業(yè)時(shí)代的核心競(jìng)爭力。目前國內(nèi)工業(yè)軟件市場(chǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)都是由國外大型制造企業(yè)主導(dǎo)著，國外企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)上互掐，導(dǎo)致國內(nèi)市場(chǎng)同時(shí)采用國外企業(yè)產(chǎn)品時(shí)，不同廠商產(chǎn)品程序兼容和互聯(lián)互通存在很大問題。由于我國在重點(diǎn)制造業(yè)領(lǐng)域的國產(chǎn)智能產(chǎn)品體系化程度不高，大部分情況都處于主動(dòng)需求與對(duì)方產(chǎn)品互聯(lián)，因此只能被動(dòng)遵守對(duì)方產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　5、工業(yè)軟件對(duì)制造業(yè)模式的變革創(chuàng)新作用尚未發(fā)揮，制造業(yè)微笑曲線受制于工業(yè)軟件短板。由于國內(nèi)工業(yè)軟件應(yīng)用還普遍處在研發(fā)設(shè)計(jì)、工業(yè)控制等若干單項(xiàng)應(yīng)用環(huán)節(jié)，貫穿整個(gè)制造業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、流程控制等全環(huán)節(jié)的綜合集成應(yīng)用還較少，不同廠商工業(yè)軟件程序兼容存在較大問題，工業(yè)軟件綜合集成效應(yīng)尚未顯現(xiàn)。

　　工業(yè)軟件發(fā)展落后原因

　　從文化層面看，我們長于“道、理”，短于“術(shù)、器”，“君子動(dòng)口不動(dòng)手”，熱衷于新理念、新概念的玄究，所謂“玄而又玄，妙不可言”，輕視“術(shù)、器”的恒力打造，導(dǎo)致工作母機(jī)在內(nèi)的高端生產(chǎn)工具普遍落后，工業(yè)軟件更是如此。

　　改革開放前40年中國從農(nóng)業(yè)化向工業(yè)化轉(zhuǎn)型的過程中，以“逆向工程”為主的技術(shù)發(fā)展方式導(dǎo)致我國工業(yè)軟件自主發(fā)展缺乏足夠的內(nèi)在源動(dòng)力。最要命的是，中國工業(yè)往往“視集成為創(chuàng)新”，加劇了基礎(chǔ)、關(guān)鍵核心技術(shù)的空心化、中國一輪又一輪地引進(jìn)、推廣“XX化”，往往是拿來裝配主義，而在核心的根基上鮮有作為，最終導(dǎo)致相關(guān)基礎(chǔ)工具軟件幾乎被國外壟斷，受制于人，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研發(fā)力量嚴(yán)重萎縮，自主可控工業(yè)軟件舉步維艱。真要進(jìn)行“創(chuàng)新引領(lǐng)”，首先要摒棄誤國害民的“集成創(chuàng)新”。

　　現(xiàn)有的設(shè)計(jì)研發(fā)軟件工具，往往缺乏全局觀，以傳統(tǒng)的軟件編制工藝“分科而制”，這種基于單學(xué)科軟件工具的多學(xué)科融合，實(shí)際上是在集成多專業(yè)工具軟件的信息。這就大大增加了軟件成本，也嚴(yán)重影響了設(shè)計(jì)師桌面快捷應(yīng)用。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)，既是是中國數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的短板，也是一個(gè)重要的突破口。中國設(shè)計(jì)行業(yè)，一向是強(qiáng)于詳細(xì)設(shè)計(jì)，而弱于概念設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。雖然產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程是從概念到物理自頂向下的展開的，但技術(shù)手段和工具發(fā)展是自底向上發(fā)展的，數(shù)控技術(shù)先于CAD技術(shù)、CAE技術(shù)先于CAD，詳細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)先于系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等等。目前成熟的數(shù)字化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證技術(shù)與工具體系只能支撐部分大回路設(shè)計(jì)驗(yàn)證。德國工業(yè)4.0強(qiáng)調(diào)需要建立基于模型的系統(tǒng)工程技術(shù)體系，就是實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)早期多回路設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

　　1. 數(shù)字工具的兩大空間

　　工業(yè)設(shè)計(jì)工具的研發(fā)活動(dòng)，一直存在于兩個(gè)空間：幾何空間和狀態(tài)空間。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD自上世紀(jì)六十年代初以來，圍繞幾何空間設(shè)計(jì)活動(dòng)，發(fā)展了計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)技術(shù)CAGD，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了卓越的工具。事實(shí)上直到上世紀(jì)80年代初出現(xiàn)革命性的技術(shù)NURBS之前，CAD的發(fā)展一直缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，嚴(yán)重的影響了CAD技術(shù)在工業(yè)界的普及推廣。NURBS“橫掃六合、總齊八荒”，將CAD技術(shù)推進(jìn)了大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)新的時(shí)代。這也形成了非常深的壁壘，國外在這方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

　　然而，針對(duì)產(chǎn)品的狀態(tài)空間，各種建模、分析及仿真活動(dòng)，由于缺乏統(tǒng)一的知識(shí)模型表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)展不夠迅速。這就形成了紛繁的單學(xué)科領(lǐng)域仿真軟件工具，致使建模與仿真(M&S)進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及幾何空間的發(fā)展，在工業(yè)界尚未達(dá)到普及深入標(biāo)準(zhǔn)化。

　　當(dāng)前，多領(lǐng)域物理統(tǒng)一建模語言Modelic成為熱點(diǎn)。基于統(tǒng)一模型規(guī)范Modelica的全系統(tǒng)建模、分析、仿真優(yōu)化及軟件自動(dòng)生成技術(shù)，已成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)的重要?jiǎng)?chuàng)新方向，是繼計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)CAGD之后，數(shù)字化設(shè)計(jì)支撐技術(shù)的重要分支。

　　歐美發(fā)達(dá)國家正籍此構(gòu)筑新的技術(shù)壁壘，對(duì)此，中國必須有所為。

　　2. 全新的壁壘與壟斷

　　國際傳統(tǒng)CAD\CAE\自動(dòng)化技術(shù)廠商紛紛并購系統(tǒng)建模及軟件自動(dòng)化技術(shù)，著力打造設(shè)計(jì)分析仿真優(yōu)化及軟件自動(dòng)生成一體化技術(shù)。2006年6月國際產(chǎn)品全生命軟件巨頭法國達(dá)索系統(tǒng)公司認(rèn)定“Modelica是未來工業(yè)知識(shí)的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)”，并宣布了“基于modelica的嵌入式開放戰(zhàn)略”，以此全面打造工業(yè)系統(tǒng)解決方案。

　　2011年美國國防部高級(jí)項(xiàng)目預(yù)研局DARPA提出統(tǒng)一模型標(biāo)準(zhǔn)(包括modelica)，采用基于模型的系統(tǒng)工程方法，在一個(gè)技術(shù)體系下快速研發(fā)、部署海陸空天運(yùn)載器，效率提高5倍，實(shí)現(xiàn)“構(gòu)造及正確”。2012年12月，西門子收購了比利時(shí)LMS 軟件仿真公司，其包含的AMESim軟件，支持Modelica。在2016以國際著名CAE公司ANSYS收購模型驅(qū)動(dòng)的軟件生成系統(tǒng)SCADA為典型。還有大量的收購行動(dòng)不計(jì)其數(shù)。

　　系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)體系主要由一軟一硬兩方面組成。軟的是模型驅(qū)動(dòng)的建模仿真與代碼生成軟件系統(tǒng)，包括美國大名鼎鼎的數(shù)學(xué)軟件之一的MatLab、美國NI的LabView、SCADA、Dymola、SimulationX、AVL、Cruse等，而實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備則包括DSPACE、NI、RT-LAB。

　　這些國外相關(guān)軟件與硬件廠商以形成類似Wintel聯(lián)盟，幾乎掌控了復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品的高端開發(fā)技術(shù)體系和手段。以汽車電控領(lǐng)域?yàn)槔瑏碜詩W地利的汽車研發(fā)咨詢商AVL李斯特公司，這是是全球著名的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)、測(cè)試及專業(yè)CAE軟件供應(yīng)商。其汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析軟件和實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備DSPACE，軟硬雙煞，幾乎全面壟斷了中國汽車電控正向設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)體系。

       隨著國家對(duì)工業(yè)軟件的重視，現(xiàn)階段工業(yè)軟件的發(fā)展有望進(jìn)入新的發(fā)展階段，企業(yè)應(yīng)該把握好發(fā)展的時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)軟件的整體進(jìn)步。