对我国工业软件发展的认识与思考

对我国工业软件发展的认识与思考国家信息化专家咨询委员会北京神舟航天软件技术有限公司2010年6月3日杨海成2工业软件的基本认识工业软件的现状与问题工业软件发展的思考神软工业软件发展的基本情况233信息技术在工业领域的全面应用、渗透与融合信息技术嵌入工业产品，提升产品的数字化、网络化、智能化程度在工业活动中应用，产生了新型业务处理模式和业务协作方式信息技术融入工业装备中，增强硬装备数字化能力，构建软装备，形成新型工业装备与工业技术融合，形成先进工业技术形成了新的工业基础设施工业产品工业活动工业装备工业技术工业领域信息技术基础设施44两化融合构建新型工业体系工业产品及系统生产过程研发设计新型工业装备工业产品工业活动工业装备经营管理软装备硬装备协同协同支撑3D建模数字样机多学科优化精密成形工业软件并行协同特种加工资源规划质量可靠性工艺技术项目管理虚拟仿真……工业技术……知识标准加工设备……冶炼设备电子设备数字化设计能力平台数字化制造能力平台数字化管理能力平台工业基础设施支撑集成集成融合融合流通服务公共服务平台协同综合集成业务能力55新型工业装备是两化融合的重要载体如果说，工作母机、重大设备和生产线等等是工业能力的硬装备，那么，管理模式、软件、信息、标准和网络等就是新型工业能力的软装备。硬装备与软装备的集成产物就是提升工业能力的新型工业装备。进一步说，如果硬装备是为新型工业提供硬能力的“躯体”，软装备则是现代工业提供软能力的“灵魂”，也是新型工业装备的“大脑”。新型工业装备硬装备=+软装备66工业软件是打造新型工业装备的核心工业软件嵌入到传统意义的工业装备中，使得机械化、电气化、自动化的工业装备具备了数字化、网络化、智能化特征，形成了新型工业硬装备。工业软件通过与业务流程、知识、经验、标准以及规范的集成，形成了工业软装备。标准规范传统意义的工业装备新型工业装备工业软装备工业硬装备工业软件业务流程知识经验77工业软件的主要范畴•工业软件就是工业部门在开展工业活动，生产工业产品的过程中所使用的应用软件。PDM,ERP,MES,PLM等企业内专业软件，如设计、分析的专用工具CAD,CAE,CAM,CAPP,嵌入式等支撑工具操作系统、数据库、办公软件、中间件等88工业软件的特点渗透性：存在于工业领域的各个要素和环节之中，是工业体系中的“血液”和“神经”融合性：嵌入在工业产品或硬装备之中，与业务流程紧密结合，成为工业装备中不可或缺的要素工程性：按照工业流程的需求，以构建生产线的方式，建立工业活动的软装备支撑性：全面支撑研发设计、生产制造、经营管理等工业活动99工业软件是工业转型升级的转换器我国工业需要通过新型工业化道路，实现从价值链低端迈向价值链高端，实现工业转型升级软件“在制造业当中,起到的作用很大”，“由制造到创造，软件是个桥梁”——温家宝高端制造绿色制造资源消耗少、环境友好服务型制造基于核心技术走向高端服务中国创造依靠科技进步，自主创新价值链高端中国制造技术含量低，创新不足，仿制生产型制造以加工、生产、装配为主粗放型制造资源环境压力大价值链低端低端制造1010工业软件是两化融合的突破口和切入点工业软件是信息化与工业化的融合剂，没有工业软件，工业化就只能停留在机械化、电气化、自动化的水平。大力发展工业软件，是两化融合向纵深和高水平发展、向核心领域前进的重要举措。通过工业软件的发展，促进新型工业技术的研究，构建新型工业装备，打造新型工业产品，从而形成工业软能力。11工业软件的基本认识工业软件的现状与问题工业软件发展的思考神软工业软件发展的基本情况1212我国工业软件的发展现状工业软件集成架构发展成果显著，但与国外还有一定差距企业根据需求，开发了大量适合自身业务流程的专业软构件工业支撑软件取得较大突破，市场占有率低中间件发展迅速，数据库和操作系统长期被国外所垄断1313我国工业软件的发展现状国产中间件不断发展壮大，特别是在电子政务领域，国产中间件更是可能全面取代国外进口软件的行业。（1）除部分中间件产品外，国产工业基础软件发展落后，长期被国外所垄断国内虽然具有像神软OSCAR，人大金仓等自主知识产权的通用数据库，但是国内操作系统和数据库市场几乎被国外所垄断。1414我国工业软件的发展现状二维CAD软件发展迅速，取得很大进步；三维CAD软件取得突破，但是国产CAD技术离国际上最新的CAD三维技术差距较大。CAXA、中望CAD的二维制图功能和AutoCAD已经相差不大出现了Solid3000、CAXA、SINOVATION等商业化三维CAD软件我国拥有自主版权的CAE软件，也在重要工程中得到成功应用，但是我国的CAE软件产业几乎不存在。吉林大学汽车学院开发了KMAS软件系统大连理工大学开发了大型通用有限元分析和优化设计软件JIFEX（2）工业支撑软件取得较大突破，技术水平差距大，市场占有率低1515我国工业软件的发展现状沪东造船厂研制的自主版权的三维船舶设计系统(SPD)；611所基于AutoCAD系统研制开发了船舶制造三维设计系统(SB3DS)；中国运载火箭技术研究院总体设计部与大连理工大学合作，开发面向航天运载器的结构分析的CAE软构件;上海汽轮机厂已经形成了3个研发设计业务系统，包含具有自主知识产权的300多个业务处理程序。（3）企业根据需求，开发了大量适合自身业务流程的专业软构件1616我国工业软件的发展现状系统的应用与开发进入快速发展时期，国产PDM系统主要占据中端市场，但是在功能、性能及稳定性方面与国外软件还有差距。国内的MES在机加工、钢铁、石化等少数领域比较成熟并形成了商业化产品，但在别的领域，无论从成功案例的数量还是案例的规模上看，和国外的MES提供商相比还存在比大差距。ERP的国产化率大概在80%左右，在高端市场的占有率已经达到49.2%与国外软件几乎形成平分秋色的局面。（4）工业软件集成架构发展成果显著，但与国外还有一定差距1717我国工业软件发展存在的问题CAD、CAE、CAM等核心工业软件对外依赖性强；缺乏支撑工业发展的软装备。汽车、机械、航空航天等行业中超过80%的CAD\CAM软件都是国外软件；（1）工业软件发展缺少核心技术，自主研发能力弱，工业软能力空心化目前，航天型号研制所需的各种仿真分析软件95%以上全部被国外CAE软件所占领，形成了“国内搭台，国外唱戏”的局面。1818案例：我国CAE软件发展的隐患敏感软件受禁运：大部分商业软件中弹箭有关的模块都被禁运；STK，ADF和许多空间环境分析工具等高端的软件被禁运；实际应用受控制：如FLUENT对射程500km以上的武器研制单位禁运，航天一、五院和核九院等很多研究院都在黑名单之列；系统集成受制约：在进口软件基础上做集成，由于数据格式不开放，难度大、成效低。安全保密留隐患：CAE软件的应用比较复杂，对软件提供商技术支持的依赖性较强，通过软件的技术支持，可能渗透武器型号研制，了解关键型号的进展情况，从而导致国家秘密失去控制。1919我国工业软件发展存在的问题在嵌入式软件方面，关键技术和核心系统为国外所垄断，我国相当部分的关键技术和核心系统尚属空白，造成有产品没技术的局面，使我国产品高额利润被国外获取。普及型以上高档数控系统、中高档功能部件都需要大量进口国内汽车电子产品普遍存在技术层次低，开发能力弱、生产规模小我国发动机系统传感器市场多被国外电子控制系统厂商所占据（1）工业软件发展缺少核心技术，自主研发能力弱，工业软能力空心化2020我国工业软件发展存在的问题缺乏基础编码、软件开发、实施规范、集成接口等相关标准与规范，软件的可扩展性、可配置性、可重构性较差。如在机械行业中，32%的企业没有任何编码；在有编码的企业中，29%采用部门定义的标准，54%采用企业自行定义的标准，14%采用国家标准，3%采用国际标准。（2）缺乏支撑工业软件发展的标准规范2121我国工业软件发展存在的问题工业软件的发展需求不明确，与工业业务流程的结合不紧密，缺乏实现从工程中来到工程中去的发展模式。国外工业软件的发展历程表明，工业软件来源工程需求和实践（3）工业软件缺乏工程或行业背景与实践1960197019801990200019501234571946年，因武器装备弹道计算需要，第一台数字电子计算机ENIAC诞生。11963年后，陆续出现了Nastran、ANSYS、ADAMS等软件，用于解决工程结构分析等问题。21968年，美国洛克希德飞机公司推出产品建模与数控编程集成系统CADAM。1978年，法国达索飞机公司推出三维设计、分析和NC加工的CATIA系统。451990年，针对航空航天器系统研发设计的复杂性，多学科设计优化方法MDO被提出。761980年代后期，以集成与协同为核心的并行工程开始在武器系统及航空航天领域应用，信息化改变研发设计模式622工业软件的基本认识工业软件的现状与问题工业软件发展的思考神软工业软件发展的基本情况2323我国工业软件发展的思考直接采用和引进国外软件1.重点针对行业/企业构建能力平台的需求，不同层次工业软件采取不同的发展策略引进国外软件，逐步攻克技术，发展自主软件开发自主的专业化软构件大力发展行业性集成性框架软件构建自主的、安全、高效的数字化生产线2424我国工业软件发展的思考国外工业软件的发展历程表明，工业软件来源工程需求和实践重大工程与重大产品的开发驱动工业软件技术的发展，提供软件发展的动力工业软件产品以重大工程或产品作为载体，能够直接体现软件产品的经济与社会效益国家设立的大飞机、新一代运载火箭、高档数控机床等重大专项是工程牵引技术进步、带动工业软件发展思路的体现（2）紧密结合重大产品/工程，带动工业软件发展2525案例：高性能碳纤维T300成功国产化的启示碳纤维复合材料主要武器装备的主体结构承力件上，是重要防热材料。国外大量运用于航天产品中，如美国三叉戟-2导弹、战斧式巡航导弹、大力神-4火箭等发动机壳体。由于国外禁运对我国禁运高性能碳纤维，在某重点型号的需求带动下，国家大力投资，终于成功实现国产化，整体技术指标与进口碳纤维基本一致，某些指标甚至超出了进口碳纤维。其研制成功可以成为我国工业软件的发展起到很好的借鉴作用。2626我国工业软件发展的思考关键工业软件产品的限制严重制约了重大工程和产品的研发，难以形成核心研发能力在国防等重点行业的核心关键领域，研发具有自主知识产权CAE、嵌入式、集成框架等软件产品，为国家战略产业的稳定发展提供技术支撑和智力保障面向企业核心的业务流程，研发具有自主知识产权的专业化软构件，为企业核心业务运行提高支撑（3）自主研发部分核心领域的工业软件2727我国工业软件发展的思考工业软件解决的工程问题或工程需求不是单一的技术问题，是典型的系统性、综合性工程问题，需要进行综合、集成与创新面向产品开发和重大工程的实施，在若干单项的软件基础上做深做细，并进行综合集成，实现产品化、工程化和产业化，开发行业性的工业软件产品（如行业性CAD、CAE等）。开展行业性集成解决方案，制定出行业性工业软件系统或数字化生产线（4）以集成创新模式发展工业软件2828我国工业软件发展的思考建立涵盖学科基础理论研究、工业技术研究、工业软件开发、工程应用实践等完整的技术产业链，解决需求与技术相脱节的问题以需求为牵引、以产品为龙头、以服务为保障，带动技术创新与产品开发，支持产品/产业链的形成鼓励工程技术专家和软件专家来共同组织研发工业软件（5）建立完整的工业产品软件产业链，填平软件研发与产品产业化之间的鸿沟2929我国工业软件发展的思考利用工业软件产业联盟，建立政府、企业、用户交流平台通过联盟，促进工业软件企业间的技术合作，突破关键共性技术难题打造工业软件的宣传阵地（6）发展工业软件产业联盟，整体推动工业软件发展30工业软件的基本认识工业软件的现状与问题工业软件发展的思考神软工业软件发展的基本情况3131神软总体情况——公司概况2003年11月重组成立，航天科技集团控股的专业公司，现注册资本1.535亿元人民币，2010年拟增资到3亿元。承载使命支撑航