中国造船与国产工业软件之欠缺

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作者:无, 字数:24117

  秋風卷地惊梦人,向荣深处是幻景。中国号称“世界工厂”,制造业规模之巨大举世瞩目,但自从美国制裁中兴和华为、抛出连串“实体清单”,极力打压中国制造业后,当层层外衣被剥落,人们发现中国工业其实远没想象中强悍,不仅许多核心技术缺失,而且连支撑制造业运转的工业软件都受制于人。我国造船工业软件同样为欧美国家垄断,国内船企在设计、生产、管理上的国产工业软件少之又少。这与我国作为世界最大造船国的地位极不相称,也与中国造船的愿望不符,而且其中隐患更可能会对现有造船体系带来不可预知的冲击。因此,在反思教训之余,加快自主化工业软件的开发和应用,改变依赖国外工业软件的格局,既是我国制造业当务之急,也是中国造船在实现由大变强进程中必须踏平的一个坎。
  美国“实体清单”的背后居心
  随着中美贸易战不断升级,美国对中国的科技制裁、打击越来越疯狂。从2018年8月至今,美国政府共7次向我国发布了实体清单,被压制的中国企业和机构达208家,涵盖军工、科技、芯片、核电、安防、人工智能、网络安全等领域,成为全球实体清单数量最多国家。
  在这份仍不休止的长长清单里,我国不少船舶企业或与船舶有关的机构也是赫然有名,如原中国船舶重工集团、原中国船舶工业集团、哈尔滨工程大学,特别是前不久把我国24家参与南海岛礁建设的企业列入实体清单,其中中交建和中国船舶集团分别有5家公司和3家公司被制裁。值得强调的是,哈尔滨工程大学是国家211、985大学,是国内船舶工业、海洋开发等领域的人才培养和科学研究基地。因为事件发生得突然,当时该校一时哗然,许多学生在不知情下竟然无法使用MATLAB软件,而这一停用严重影响了该校师生正常开展教学和课题研究。
  美国不遗余力地对我国推出实体清单,在技术层面大力压制,其居心又是什么?实体清单是美国商务部产业与安全局用于对特定对象的出口限制,凡是落入该名单的实体均成为限制出口的对象。该概念由前美国总统布什于1990年首次提出,当时是为了防止美国出口物品被用于核武器制造,后来逐渐成为美国实施科技霸权的武器。企业或部门一旦被列入实体清单,美国政府即可根据《出口管理条例》限制对其出口、进口或转口,这就意味着无法与美国有包括技术及其关联产品在内的任何商业交易,在未得到许可证前,美国各出口商不得帮助清单上企业获取受该条例管辖的任何物项。而透过美国对中国实施的实体清单,可发现大多制裁跟工业软件有关。
  美国之所以对我国这样做,总的来说是害怕中国崛起,担心中国制造业强大威胁其利益和安全。在无法通过核心技术制裁迫使中国屈服后,其于是妄图在应用更广泛更普及的工业软件上做文章。概括地说,实体清单的目的无非有如下几个:1、防止和打击我国获得必要的技术和产品,阻碍我国正常发展;2、通过限制高新科技产品和技术输出,打压和排挤我国企业,以卑鄙手段帮助美国工业摧跨竞争对手;3、以实体清单的制裁手段干预世界自由贸易,以国家安全为理由获取超额利益;4、限制我国的科技产业发展和创新,以保证美国在科技领域的绝对领导和垄断地位。
  制造大国的工业软件尴尬
  工业软件是指在工业领域里进行研发设计、业务管理、生产调度和过程控制的相关软件与系统,包括研发设计类(CAD、CAE、PLM等)、生产调度和过程控制类(MES、SCADA等)、业务管理类(ERP、SCM、HRM等)三大领域。它以代码的形式躲在硬件里,是工业化进程不可缺少的伴生物,也是工业制造的大脑和神经,尤以研发设计类最为核心和关键,如果没有它,再高端的设备、再精湛的工艺也得瘫痪。譬如制造芯片如果缺了它,就无法借助计算机自动完成逻辑编译、简化、分割、布局、布线和仿真等程序。可以说,工业软件定义了产品功能、企业流程、生产方式、企业创新能力和整个制造业的生态,实现了虚拟制造与实体制造的结合,重构了传统的设计制造、测试、再制造的流程。作为“底层”技术,它虽然没有高大上的光环,但不可或缺性决定了其不啻于核心技术的重要性。中国科协智能制造学会联合体智能制造研究所副所长林雪萍更是直指工业软件是智能制造、工业互联网的内核。
  我国是公认的制造大国,但工业软件水平还相当孱弱,呈“管理软件强、工程软件弱;低端软件多、高端软件少”的特点,甚至有人直言我国工业软件起码比先进国家落后30年。事实上,我国工业软件基本依赖于国外进口,是中国与西方技术差距最大的一个行业。据有关数据,世界工业软件主要由德国西门子、法国达索、美国PTC等巨头垄断,欧美CAD、CAE在我国市场占有率分别达90%、95%以上,我国CAM市场也被国外把持。我国工业软件与国外的差距主要体现在五方面:首先,国内工业软件缺乏核心技术,自主创新不强。其次,软件业与制造业融合程度不高,总体发展水平滞后于企业需求和应用水平。第三,国内工业软件标准少、产业规模小、竞争能力不强,处于产业链及价值链中低端。第四,国内工业软件综合集成应用不全,程序兼容欠缺。最后,国内工业软件多是单一软件,缺乏集合多种功能软件。
  我国研发工业软件的时间并不短,也取得了一定成绩,但与工业强国的差距越拉越大,这既跟我国工业地位不符,又增加了“卡脖子”风险,而造成这种窘境,有内因也有外因。内因上,国家重视不够,资金支持力度不大。据统计,从“十五”到“十二五”我国对工业软件投入不超过2亿元,还不及软件公司Ansys2019年研发经费的1 /10。工业软件来自工业,而我国尚未完成工业化,工业软件研发本来就先天不足,更大问题是错把工业软件混同于IT软件,成了国产软件发展的硬伤。与此同时,国内工业软件开发以高校、科研院所为主,企业很少参与,结果因为用户市场缺失而陷入经营不善、难以验证迭代和人才流失的恶性循环。
  外因上,国外工业软件大肆进入中国市场,并采取两大手段扼杀国产工业软件。一是通过捐赠和赞助,让我国大学科研教育捆绑国外软件,教授国外软件操作,弱化国内软件研发基础性教育,导致我国大学科研院所工业软件理论、算法、程序设计等能力退化,使学生养成使用国外现成软件的习惯。二是放任国外工业软件盗版在中国横流。此举目的是:利用盗版形成倾销式市场挤压,迫使国产工业软件厂商失去生存和成长空间;利用盗版形成的低价,诱惑国内企业低成本甚至零成本先用起来,将其研发、生产如毒瘾般锁定在国外工业软件,然后通过打击盗版向中国企业获取高额利润。   国產造船工业软件少之又少
  作为制造业重要组成部分,船舶工业的特点是船舶产品繁多、小批量、工艺流程复杂、劳动力密集、建造周期长、管理难度大,所以跟一般工业软件比较,船舶工业软件除了一脉相承,使用的种类更多、要求更高和集成难度更大。在船舶领域,我国工业软件起步并不比国外晚太多。上世纪八十年代末,我国已经开始进行船舶工业软件研发,并取得了一些成果,如沪东中华研发的SPD、上海船舶工艺研究所研发的SB3DS、哈工程大和第七〇二所联合牵头开发的船舶流体性能评估软件“中国数值水池虚拟试验系统V1.0”、CCS开发的基于三维模型的船舶维护保养系统METE、外高桥造船自主研发的SEM和山东山大华天软件有限公司拥有的CAD内核技术,以及数字化造船国家工程实验室推出的“船舶与海工装备虚拟制造国产软件开发与产业化”项目等。其中沪东中华的SPD突破了船舶海量模型高性能显示等多项关键技术,在国内许多船企得到了应用。在华南船舶行业,广州红帆电脑科技有限公司推出了“PDM系统”、“生产管理系统”等7大造船成熟系统,为国内造船发挥了积极作用。
  但是,我国造船工业软件不例外地跟其它制造业一样采用 “拿来主义”,形成了国外软件“先入为主”的局面,整个产业为国外企业垄断,从设计到建造各环节的工业软件几乎来自欧美,能得以广泛应用的国产船舶工业软件少之又少,正如江南造船科技委主任胡可一表示,国外软件在我国船舶工业中占据主导地位,核心的依然是国外软件,虽然国内软件也有,但多数容错性及应用性不足,或者只是一些接口软件,然后再加一些数据,在船舶工业所占份额极其有限。
  我国船企使用的设计软件主要为法国达索、美国PTC、英国AVEVA、西班牙SENER的产品,这些国外软件在我国船舶设计软件市场上占比超过90%以上。船舶分析评估软件市场同样也为欧美占据,主要产品有美国MSC.PATRAN/NASTRAN、法国ABAQUS、芬兰NAPA、西门子STAR-CCM+、瑞典SHIPFLOW和DNV GLSESAM等。船舶建造管理软件则广泛使用法国达索DELMIA、西门子Tecnomatix Plant Simulation、芬兰Visual Components、韩国EPM等。在船舶运维软件上,DNV  · GL、NK、康士伯、瓦锡兰产品充斥我国船舶工业。
  我国现代造船业本身就起步晚,行业经验积累相对薄弱,这不但成了我国造船工业软件开发滞后的绊脚石,而且为国外工业软件牢牢占据我国船舶工业市场提供了条件,因为船舶工业软件不是买来就能直接使用,还需要应用企业根据自身实际情况进行二次开发与集成,所以一旦引进,就很难用别的软件替代。此外,工业软件兴起之时,我国船舶工业的发展水平和程度还不高,自主研发船舶工业软件的积极性和意愿不强,即使一些船企有所布局也只是自研自用,商业化程度低,加之船舶工业软件学习成本高,用户培养困难,新开发软件难以实现商业化。这些因素使得国产船舶工业软件从一开始就显得步履维艰,在国外产品大举入侵和泛滥下更是日渐凋零。
  客观地说,我国船舶业在短短二十多年里,一跃成为造船大国,长期在世界三大造船指标上占据榜首,国外先进船舶工业软件的引进和应用居功不小,对提高生产效率、管理水平和技术能力等都有着促进作用,但随着“科学无国界”越来越成为一句空话,原创技术制裁风气越来越盛行,这种发展终究不是长远之策,其隐藏的危险显而易见,中国造船业不得不防。
  船舶工业软件进口化的种种弊端
  中国工业还停留在“大而不强”的阶段,处处受制于人,动辄被人“卡脖子”,就是因为缺少核心技术和工业软件。我国船舶业也同样存在着这种现象,靠买技术做强自己已经越来越行不通了,西方国家是不会给这样机会的。中兴、华为事件的发生和“实体清单”频频流出,已经为我国工业科技界重重地敲响了警钟。
  于造船业而言,先进的造船模式是提高竞争力的必由之路,智能制造是造船的未来方向,而这些都离不开自主可控的工业软件。虽然我国船舶业不像通信行业那样遭受到重大的技术制裁,但进口工业软件的风险和困扰同样存在,恶果的爆发只是时间迟早问题。国外工业软件的垄断局面对我国船舶业起码有三大弊端。
  第一,安全风险性。我国造船业体量大,各种关键技术、流程、知识、工艺及数据集成于工业软件中,若过度依赖舶来品,又无有效措施防范进口软件可能设置的“后门”,我国大量造船研发信息乃至国家机密就会被泄露,国家安全就会受到威胁和攻击。类似事件屡见不鲜,远的有2008年“微软黑屏”、2011年Solidworks“泄密门”、2013年“棱镜”计划等事件,近的有日韩互删“出口白名单”。
  第二,阻碍性。国外船舶工业软件的垄断对我国本土船舶工业软件的影响不言而喻。我国船企在使用外国软件时会把大量设计、制造、管理信息反哺国外企业,特别是后续技术改进中对其进行的二次开发,船企大量数据和经验为国外软件优化添砖加瓦,更是直接抑制中国本土软件发展。另外,国外根本不会也不可能出售最新科技成果的工业软件,只出售前一代甚至前几代数据的工业软件。这就无形中助长了甘于现状的风气,也可能导致我国造船软件永远跟在其后面由人摆布。
  第三,依赖性。这个隐患危害最大,也最可怕。由于自行封闭数据库是工业软件的共同特点,其通常会与各种自有知识库整合在一起。长期使用国外软件会造成对其特有功能和数据产生依赖性,而系统升级和替换时数据迁移及软件商的维护终止也是十分头疼的事情。这种情况带来更坏的结果就是:过度依赖国外软件,一旦国际形势风云变幻,进口软件被取消许可授权,我国船舶工业的研发、设计、生产、管理信息化运转将可能遭受毁灭性打击。当前,国际形势错综复杂,国际战略合作转向战略竞争,甚至可能变成战略对抗,而美国对中国实施科技打压就足以说明未来走势。这种形势下,作为高度依赖外国软件的我国船舶工业完全有可能成为下一个打压对象。或许有人会认为,我国船舶工业软件多数来自欧洲,使用美国的较少,目前仅是中美关系恶化,所以造船业在这场贸易战所受影响不会太大。但要知道,纵然欧洲企业不禁售,也不可掉以轻心,因为许多欧洲软件公司与美国都有关联,比如西门子和达索的CAD所属产品生命周期管理研发部门就设在美国,它们几乎所有CAD/CAE软件的授权都与美国有关。   自主发展的利与不利
  “底层”科研技术的缺失几乎是所有后发国家工业都面临的问题和劣势。我国工业软件出现今天的局面,有先天问题,也有后天问题。美国科技制裁大棒挥起时,既为我国工业科技制造了障碍,也唤醒越来越多人重新审视工业软件及我国走过的软件之路。这无疑是一个积极信号,也释放出令人振奋的能量。虽然我国是工业后发国家,在工业软件上走了不少弯路,承受了不少教训,但此时奋起直追仍是亡羊补牢为时不晚。
  我国还未经历过完整的工业革命,改革开放后几乎是跑着发展工业,欠缺深厚的制造底蕴和技术经验积累。这是我国推进工业软件自主研发进程的最大不利,因为工业软件不是计算机软件,其涉及数学、机械、电气传动与控制、工艺融合及应用等学科,如果没有丰富的工业基础知识和制造经验,是不可能设计出先进工业软件。加之过去我国开发模式大多以院校和研究机构为主导,在方向上混淆不清。这样,也就造成我国这方面人才奇缺,既懂工艺、电气、机械,又懂软件开发,以及有系统架构规划能力的人少之又少。
  由于这些年养成的习惯,很多企业已对购买和应用国外工业软件当成一种定势思维,一时半时还不适应或者不相信甚至不屑于使用国产工业软件,这对本来就市场萧条的本土软件将是更大打击,严重阻碍工业软件国产化率提升。与此同时,把工业软件视作IT软件的错误观念也可能在一定时期内遗留。总之,这些认识偏差无疑是我国工业软件产业需要克服的不利因素。此外,虽然我国近年加大力度打击盗版行为,但知识产权保护不力仍然普遍存在,其结果就是国外工业软件更加泛滥,而国产软件权益则得不到有效保护很可能加剧研用脱节。或许,影响我国做大做强工业软件产业的因素还有很多,可上述这些不利因子终究是绕不开的事实。
  中国工业软件自主发展的障碍和困难重重,但也不乏机会。首先,中美贸易战和科技压制爆发后,我国工业软件危机意识空前高涨,上至政府下到企业都对此高度重视,强烈要求工业软件实现国产化。其中,国家将其放到了越来越重要发展战略位置,不仅加大资金支持,而且在政策上予以大力扶持,如工信部继2018年提出“加快工业技术软件化,加快制造业数字化转型”的政策指引,今年3月又发布了《关于推动工业互联网加快发展的通知》,要求打造工业软件产品,加快部署应用。日前,国务院更是印发了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,把推进工业软件上升到举国体制。这既彰显了国家的决心,又为我国工业软件的本土化带来了曙光和希望。可以预见,未来“十四五”将会更多地对工业软件产业进行部署。其次,中国有世界门类最齐全、规模最大的工业,也有世界一流的工业企业。这是我国弥补缺失完整工业化的巨大优势,如果合理组织,是完全有可能开发出跻身世界一流的工业软件。另外,我国工业软件经过几十年探索,已经积累了很多经验,打下了一定基础,也将会为后续的工业软件研发提供有益帮助。第三,我国有巨大的市场需求和市场潜力,有足够大的发展空间。如果这种消费能力一旦能引向国产工业软件,其推动能量将是无法估计的。从未来趋势看,国内企业使用工业软件优先向本土产品倾斜也是完全可能的。最后,我国有很好的举国体制优势。中国的社会主义制度历来有举全国力量办大事的传统,并在重大项目和发展中取得了巨大成功。今年,我国之所以能在抗击疫情中取得成功,明显是得益于一呼百应的举国制。有了举国制作支撑,就能对工业软件组织起顶尖科研力量进行攻关,就能持续投入资金解决实际问题,就能协调软件企业与制造企业合作,促进研发产品推广应用。相信举国制能在我国工业软件探索中得到很好运用,并使之成为新的成功典范。
  这些有利条件对我国工业软件产业、制造业的未来释放了非常积极的信号,同样于中国船舶业也是极其鼓舞人心。在这有利的历史关头,中国造船业乃至我国工业开打软件自主化攻坚战正当其时。
  中国造船需要做些什么?
  船舶工业软件作为工业软件其中一种,其研发难度大、风险高、成本高、周期长,同样要求具备数学架构、显示引擎、人机操作、功能模块、集成互通等方面能力,要打破国外垄断局面,真正实现船舶工业软件自主化,不仅需要精准政策和国家支持,更需要造船业与其它工企、软企、院校、科研所等通力合作和耐心耕耘,而造船业作为船舶工业软件的研发参与者和使用者,在整个产业中又无疑扮演着最重要的角色。为此,我国造船业应当做好以下几方面工作。
  一是我国造船业要抛弃速胜幻想,树立信心,脚踏实地补齐短板,如基础学科薄弱、工业和软件复合型人才缺乏等,采用产学研联合及船舶、计算机跨领域合作等方式,从行业层面统一规划、协同发展,实现国内船舶工业软件研发系统性突破,保障船舶工业数字化、智能化可持续发展。在研发上,我国大型船企应发挥起主导作用,加强与信息等行业合作,甚至通过并购和投资软件公司来确保工业和信息行业发挥各自优势,避免出现软件产品技术不够先进、更新不够及时、与工业生产不匹配等问题。对此,沪东中华、外高桥造船等知名企业都有较为成功的先例,但还有很大的提升空间。与此同时,推出新产品后要加强推广应用,并争取国家在这方面予以实实在在的政策和资金支持。
  二是船企要从敢于和乐于使用国货上去切实支持国产船舶工业软件的发展。好的软件是用出来的,只有用户反复使用、纠错和反馈,软件才会得以不断完善和更新迭代,也只有把国内市场做大并向国外拓展,国产船舶工业软件产业才会真正强大起来,国外软件才会逐步从中国市场退出去,最终为推动我国造船业高质量发展形成一个良性循环。很自然,刚开始时,国产软件在性能或效率等方面会不如原本使用的国外软件,这时就需要国内船企的魄力和大局意识。
  三是行业组织要建立行业数据标准、底层核心技术和统一软件架构,推动船舶行业内部资源整合、一体化软件架构平台开发,提升并健全自主软件的配套服务能力,强化供需对接,助力自主船舶工业软件市场推广,以提升自主工业软件商业化应用水平及其竞争力。同时,要引导和支持重点船企加强与国产软件机构、互联网企业合作,促进社会资本积极进入船舶工业软件产业。
  四是要老老实实地一头扎下去开展研发。船舶龙头企业要有研发专项资金的规划,确保自主滚動研发顺利展开。中小船企也应发挥自己在细分领域的优势,积极布局、配合和参与软件研发,促使大研发行业氛围形成,推动专业人才大量涌现。
  五是方法上,不要盯着第一梯队或者第二梯队追赶,不要追求软件开发“大而全”,而应立足自身实际,走垂直行业特色路线,把研发方向定位于基础通用、行业通用和企业专用三个层面。这样做有利于发挥基础软件开发商、行业软件二次开发商和企业的客户化开发等各级主体的特长和积极性。
  诚然,实现船舶工业软件自主可控并非为了排斥国外的产品和技术,而是要打破完全依赖、完全拿来的局面。否则,这跟我国的开放政策也是格格不入。因此,在研发船舶工业软件的时候要注意融入全球工业软件发展的生态系统,学习和借鉴国外的先进经验和技术,利用“他山之石”推动我国船舶工业软件产业的进程发展。
  雄关漫步真如铁,而今迈步从头越。我国工业已经到了转型升级的关键阶段,而严峻的国际形势又迫使工业软件唯有自主化一条路可走。要走好这条路,可能会很难,也可能需要漫长的时间,但相信我国在知耻后勇的精神激励下一定能跨过工业软件的高山深坑。中国制造业加油!中国造船业加油!

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