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谢克强I破生态瓶颈 立产业生态——发展设计仿真工业软件的思考

2020-04-27 工信头条

导读

设计仿真软件是我国对外依赖度最高的工业软件种类之一,在产品研制中占据核心地位。从破局工业软件体系化发展角度看,产业化应用最迫切需要突破产业生态链瓶颈。

中美贸易摩擦引发了国人对掌握核心技术的广泛关注和深入思考,而我国工业软件正是话题之一。工业软件体系复杂、门类众多、涉及面广,面临的瓶颈、短板多,如资金困境、技术困境、市场困境、人才困境等。但是,从破局工业软件体系化发展和产业化应用最迫切的角度看,需要解决工业软件产业生态链的瓶颈。因为设计仿真软件是我国对外依赖度最高的工业软件种类之一,在产品研制中占据核心地位,是工业数字化转型的关键所在。

设计仿真软件产业生态链现状与问题


设计仿真软件作为工业软件产业的重要组成部分,从产业生态链相关单位构成看,可以分为政用产学研金等六大部分。其中,政是指政府引导的设计仿真软件产业规划和资金投入;用是指设计仿真软件技术和软件的应用单位;产是指从事设计仿真软件技术产品化和商业化市场推广的企业;学是指为设计仿真软件行业提供人才培养的院校;研是指和设计仿真软件产业相关的核心技术和算法的研制单位;金是指社会资金对设计仿真软件产业的投资资源单位。

从20世纪90年代的“甩图板”工程开始,二十多年来,各级政府对工业软件给予了支持。《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》《软件和信息技术服务业发展规划(2016-2020年)》《信息产业发展指南》等一系列政策文件均将推动工业软件发展作为一项重点工作。国家高度重视发展软件产业,通过双软认定等方式,给予各类软件企业税收优惠,同时多举措间接地支持工业软件企业。但受限于诸多历史原因,存在如《国产软件遭遇三不管、四困境》所述的一些情况。

我国设计仿真软件应用单位主要可以分为三大类:一是以军工和装备制造类的大型国企,如航空、航天、船舶、兵器、电子、核电、汽车等;二是创新能力强、对设计仿真软件需求较大的市场导向型企业,如格力、华为等;三是中小型技术创新型企业。其中第一类约占国产设计仿真软件市场的约80%,主体部分是国家经费的技改项目;第二类约占15%的市场空间,主体部分是企业自身经费;第三类中小企业,无论从软件采购、人才聘用等方面都无法投入更多资金,在整个产业占比微弱,没有形成良性市场主导的产业需求体系。

20世纪90年代中期以后,国内产业创新对设计仿真软件需求加大,这时国外商业软件公司推出的产品无论从工程实践、用户体验、功能、可靠性等方面都远远优于国内产品,同时中国打开了进口国外设计仿真软件的市场,大批国外软件涌入中国市场。应用企业每年花几十亿资金引进大量的国外设计仿真软件,其中也存在盲目对标国外工业巨头,非理性购买国外软件的情况。当时,国外设计仿真技术和软件确实对我国工业企业创新设计起到了非常重要的作用,有些行业如汽车、航空、航天等,数字化设计和仿真已经成为产品研发和设计的关键一环,但同时也形成了我国技术创新对国外高端工业软件完全依赖的局面。

国外为中国企业提供的软件基本是通用软件。近十年来,随着国内自主创新需求的不断加大,国外通用软件的功能和体验已经满足不了国内市场对专业化定制化的需求,而国外软件的国内代理公司或者分公司没有能力进行定制化的开发和打造。打造行业定制化软件渐渐有了一定的市场,自主商业设计仿真软件研发企业逐步发展。我国具有行业领先地位的设计仿真技术应用单位对行业专用设计仿真平台、模型、数据库的定制开发需求逐步加大。

当前国内设计仿真软件产品化的单位普遍弱小,没有突出的主力军,主要包括以下三类:一是市场化的设计仿真软件产品研发企业;二是大学和研究院所派生的设计仿真软件研发单位;三是国外设计仿真软件产品代理和技术咨询公司。

大学和科研院所:我国在二十世纪七八十年代开始、一直到90年代中期,大学里设计仿真领域的研究积累起了不少软件成果,如大连理工大学研制出了JIGFEX有限元分析软件;北京大学袁明武教授研制出了SAP-84;中科院梁国平老师的飞箭软件等。还有一些研究所的成果,如航空工业强度所推出的航空结构分析软件HAJIF、中国空气动力学发展中心推出的气动分析“风雷”软件等。这些软件技术和产品大多还是以学院的模式在运营,没能完全用商业模式来运作企业,没有形成真正的商业化产品,而止步于“学术成果”或单位内部成果。

国外软件与技术代理:二十世纪八九十年代中期以后,国内产业创新对设计仿真软件技术需求加大,国外商业软件公司推出的产品打开了中国设计仿真软件的市场,大批国外软件涌入,产生了一批国外软件的代理和技术咨询服务商。

自主设计仿真公司:国产设计仿真公司又分为纯民营企业和隶属于大型央企的企业。2000年左右,一批企业以商业化为核心开始打造国产商业化设计仿真软件品牌,一些代理公司也逐步认识到销售国外软件的商业弊端而开始尝试走自主开发的道路,商业自主设计仿真软件研发企业逐步兴起。设计仿真软件产业逐步有了产业聚集态势,也有了一些代表性的企业和产品。但是,由于产品的成熟度、市场的“锁定效应”壁垒等原因,企业运营和市场推广也是困难重重。设计仿真软件自主研发企业规模、市场占有率都非常小,呈现“小散弱”。“小”体现在目前设计仿真软件企业的技术相对薄弱,技术相对单一,导致软件产品单一,企业很难形成规模化优势,难以把企业做大;“散”体现在工业软件所涉及的行业众多,专业划分细,导致针对特定专业的行业深化应用的工业软件散落在各行各业;“弱”体现在国内企业在工业软件的核心技术上与国外企业具有非常大的差距,核心竞争力弱。

我国目前主流设计仿真软件公司的研发人才相当比重都是我国二十世纪八九十年代培养出来的人才。20世纪90年代中期以后,国内大学内部由研发软件和算法技术也转向了使用国外软件做横向技术服务项目为主。从2000年开始,国内设计仿真软件研发人才的培养进入萧条时期。目前,传统的设计仿真软件技术和算法逐渐成熟,突破性领域和课题逐渐减少,国家的研发投入也不断下降,大学人才培养和研究已经过了黄金期,这也是我国像设计仿真软件产业这样既要补上历史的课,又要重新吸引人才和资源投入到研发和创新的共性挑战。

目前国内的研究院所,在设计仿真技术和软件研发定位有两种情况,一种是以项目为导向的设计仿真技术和软件研发单位;另外一种是以算法研究为主导的单位。

以项目导向的产品研发:其中第一种情况的核心目标是获得国家项目支持,获得项目经费,一旦项目结束软件研发基本停止,没有形成产品和产业化,而且该项目团队成果完全归属该团队,有甚者同一单位不同实验室也不能分享,造成国家财政投入没有转变为社会财富。该类单位往往也提出进行产品化的规划,但往往因为体制、机制、绩效等原因,开发的软件产品在本单位都很难推广使用,更谈不上行业内和社会推广。

以发SCI论文为导向的设计仿真软件技术开发:以快速出SCI论文为核心目标,因追求速度和上手简单,大部分是学生进行基于MATLAB的开发或基于国外商业软件的二次开发,持续积累的自主设计仿真软件的研发成为纸上谈兵。最终导致研究院所和大学院校研发的产品缺乏持续性投入、功能不完备、没有用户体验或与国外产品差距巨大,无法产品化甚至无法和企业合作进行成果转化。

工业软件尤其是设计仿真软件,风险高、投入高、回报周期长,以获得短期回报为导向的社会资本更愿意投入“短平快”项目,对工业软件投入甚少。随着国内对工业软件市场需求的加大,近年也有不少投资公司关注设计仿真软件研发企业,并且有一批国产设计仿真软件公司获得了投资。但是有些投资公司和被投企业没有充分认识到行业特点和所处阶段,因没有完成对赌业绩要求最后企业被资本绑架,影响了企业的健康发展。

产业链各类要素之间尚未形成有机整体是最大的问题。至少在2018年之前,各类要素各自比较分散、独立,相互间缺乏深度合作,未能有效资源互补、价值共创,难以构建体系化发展能力。具体来说,非完全市场行为的军工单位和国有企业采购占据应用市场绝对主体,市场行为强的中小型创新企业市场占有率非常有限。以应用单位对国外软件的需求为牵引,国家资金大部分流入到国内代理商和国外软件供应商。设计仿真软件产品化单位以院所和国外软件代理无法形成产品化和商业化的能力,自主研发企业生存艰辛几乎成为生态链下端。国内产用脱节,应用单位认为国产软件不够成熟不愿意使用,国产软件缺少在应用单位迭代优化成熟的机会,形成恶性循环。设计仿真技术研究类单位以政府项目而非产品为导向,设计仿真核心技术研究能力匮乏,大学培养的行业人才以国外软件的二次开发和使用为主,既无法将研究的技术转移给软件企业商业化,也无法形成研发人员的有效供给,而社会资本几乎游离在整个产业生态链之外。


建设设计仿真软件产业生态链的思考

庆幸的是,近两年来,随着各界对工业软件重视程度提升,政策红利、产业趋势、技术变革等因素的多重叠加,有关政府部门正积极作为,“工业软件的春天”已经到来,产业生态链的构建也迎来新的曙光。

通过产业生态链内要素单位的协作与联营,使生态链中能量传递的规律充分得以发挥,使产业的上游、下游的运营成本更节约、更经济。通过政策引导,统筹发挥各类市场配置资源的决定性作用,加强技术与经营的创新,由此产生的要素单元整体变革行为,将为整个产业创造新的生机。

设计仿真软件产业生态链的构建要求政府、企业、研究机构、高等院校和用户等各环节定位准确,发挥出各自的功能。同时,各个环节需要相互依存,相互配合,协同发展。我们要构建自己的设计仿真软件产业生态链,必须立足于我国具体国情,通过政策引导、资源引流、服务保障和鼓励创新等方式来主导设计仿真软件产业发展。

比如,以应用单位的实际工程需求为导向,构建以商业化软件自主研发企业为主体的产用协同枢纽,汇聚各类资源投放,形成研发与应用的闭环迭代,提升工业软件的互操作性、开放性,推动软件产品化、市场化、体系化。由软件企业的产品和项目带动“学”和“研”的加入,使“学”和“研”成为研发人才培养、产品和需求驱动的核心技术和算法攻关的主体。发挥第三方机构在组织产用对接、资源汇聚、协同攻关、测试验证、标准制定等方面的作用,形成产品化和市场化为导向的健康产业环境。

政府在产业生态链中起统筹引导作用。建议挥舞好工业软件发展的指挥棒,破除限制产业发展的体制性、机制性问题,创造良好的政策环境,开展体系布局,注重通过政府“有限资源”投入,撬动市场“无限资源”的积聚,发挥生态整合的优势。

产品研发和市场推广单位是生态的主体,是设计仿真软件产业生态链的主要参与者,承担着产品研发创新与供给。设计仿真软件研制和产品化单位要形成以软件自主研发为主,技术服务为辅的新产业特色,需要以产品市场化为导向,采用市场化企业经营模式定位产品和企业经营模式。自主研发软件企业需要将吸收的各类资源投入到市场化的产品研发中,同时给研究院所和高校立项,集成和转化高校和研究院所的成果,成为整个设计仿真软件产业健康发展的主力,不要成为研究院所承接项目的服务单位。申请政府项目要以符合公司产品发展战略方向为第一要务,突出本单位的技术优势。提高研发工程师待遇,吸引人才加入。软件企业围绕具体业务开展合作,通过合作加深双方了解,促进业务融合,提升业务能力,在此基础上,推动企业通过股权置换等方式开展合并。有条件的企业应积极展开海外并购,全力将企业打造成具有较大市场占有率的行业领军和小巨人企业。

应用单位是设计仿真软件的主要需求者、软件迭代优化的承接者、产业生态链循环发展的牵引者,能够提供应用需求反馈,刺激产业提高供给能力。行业领军应用单位应结合自己企业需求,与国产设计仿真软件研发公司产用协同,联合打造和推广行业专用设计仿真软件与行业标准。从点到线再到面,坚定方向,宽容国产软件成长阶段的不成熟,实现联合开发逐步替代,在行业专用仿真平台、模型、数据库等替代国外货架通用产品上实现率先突破。中小型创新类企业要利用政府引导资金等方式,降低初期投入的压力,逐步成为市场需求的主体单位。

高校推动基础理论研究,开发并输出具备工业知识与软件知识,培养设计仿真软件的人才,是产业生态链得以生长的重要动力。高校以数学、物理底层算法研究为基础,采用国产工业软件平台进行科研项目,加强与企业的交流合作,推动国产设计仿真软件技术研发和应用。针对传统的设计仿真技术已经相对成熟,大幅度的技术突破比较困难,需要重新定位和梳理大学与科研院所设计仿真基础研发类课题方向,从传统设计仿真技术的新应用突破、与新的技术领域结合突破、吸引人才加入设计仿真技术的研发工作等方面下手提升传统学科的新活力。

科研院所对产业生态链起引导和支撑作用。专业院所主导设计仿真软件标准、质量、安全、知识产权等研究,促进研究成果产业化。军工、央企附属的有研制条件的研究院所,注重核心技术和算法的研发、模块产品的成果转化等,开放由政府项目支持的技术和软件成果为社会化的财富,注重技术成果的开放和社会财富化,与商业软件公司合作推进成果转化和产业化。

社会资本对产业生态链起到催化与撬动作用。发挥多层次资本市场的作用,建立工业软件基金等市场化、多元化经费投入机制,引入风投、创投等资金推动企业的创新,由社会资本参与工业软件产业发展,支持企业通过海外并购、上市融资做强做大。

共生共赢生态链是竞争根基

打造具有循环造血功能的产业生态链对当下发展以设计仿真软件为代表的工业软件产业意义重大。协作是未来的价值,联营是未来的结构,共生共赢是未来竞争的根基。产业生态链的打造不是单打独斗,需要统筹好各方资源,应用牵引、产用协同、产融互动、优势互补、相互补位,打通主动脉,疏通小循环,营造大生态。


关键词: 谢克强   工业软件   仿真