作 者 :李 萱
统 筹 :罗 提
前几天,SpaceX 公司 CEO 埃隆马斯克在推特上宣布,SpaceX 星际飞船的原型机被成功吊装到BN4火箭助推器上,进行组合体验证。
这是人类历史上最高、最大、最重、推力最大的火箭。
组合体高达 122m,包括顶部和底部各9米高的组件、70米高的超重型火箭,以及50米高的星舰本体。
比美国阿波罗登月任务的土星 5 火箭还要高,同时推力约为土星 5 的两倍,超过 7000 吨。
不仅是体型大,其推力也令人瞠目。组合体中,超重型火箭配备了29台以甲烷为燃料的猛禽发动机,能够产生超过1600万吨的推力,这意味着一旦投入使用,其推力将超过所有现役火箭。
马斯克曾表示过,星舰刚开始的发射价格是2000万美金,待稳定以后发射价格预计为200~500万美金。
这与目前的传统火箭没有任何可比性,世界主要火箭发射价格欧洲阿丽亚娜5大约1.65亿美元,我国长征五 发射价格大约1.5亿美金,美国德尔塔Ⅳ重型火箭大约3.4亿美金。
星舰的发射价格能如此低,因为星舰的材质是不锈钢,价格是其他火箭材质的1/30左右。
最关键的是,Spacex掌握着可复用火箭的独家技术,能将发射入轨的火箭回收复用,这在世界范围内是绝无仅有的,在Spacex猎鹰9 之前,全世界入轨的火箭都是一次性的。
「如果你要被埋葬在某个地方,在地球上出生,在火星上死亡是一件很酷的事情。」
造火箭,去火星,这是马斯克从小的梦想。
自从2011年以来NASA就再也没有发射过自己的载人航天飞机了,但马斯克的Spacex,一家私人公司却做到了。
实际上,马斯克的飞天梦不是一帆风顺的。星舰原型机从SN1迭代了15次,这些实验版本基本都以试飞爆炸的失败告终。直到2021年5月5日,星舰原型机SN15发射成功。
但实际上物理的试错成本已降低到极限,因为在计算机里,马斯克已经用其创新核心即计算机的设计建模和仿真技术测试了无数次。这就相当于,马斯克的火箭在计算机里爆炸了千万次。
这一切都是基于2016年SpaceX独家研发的计算流体动力学(CFD)软件,解决了三十年来整个流体力学界头疼的湍流模型问题,几乎100%仿真了火箭发动机的内部流动,能够大大减少火箭的地面实验次数。
比如,Spacex猎鹰-9重型火箭机械分离方式的助推器,没有做实物验证试验,其合理和可靠性保证,完全依靠仿真计算实现。
但实际上该CFD软件消耗的算力要大得多。雨前顾问查到,美国空军研究实验室 (AFRL) 官 消息显示,自2016年以来,空军研究实验室(AFRL)的国防部超级计算资源中心(DSRC)一直在为SpaceX的CFD软件分配核心时间,这些仿真模拟对于火箭发射的成功至关重要,从而进一步增强了国防部和空军的任务。该消息坐实了马斯克与美国军方的关系。
正是具备着如此核心的工业软件,马斯克的火星梦才能离实现更进一步。
除了嚷嚷「我的房子卖给中国人,未来把我葬在火星」,马斯克还说过,「抢芯片就像抢厕纸。」
在「芯片荒」的大背景下,硬生生将特斯拉变成了「软件工厂」。
去年,美团 CEO 王兴在 交媒体上发表言论称:「据说一辆宝马 X5 里的软件代码有 3 亿行,一辆特斯拉只要 1000 万行,真是令人绝望的差距。很类似 2008 年时塞班和 iOS 的代码行数差别。」
仅此就能看出马斯克对软件的重视程度,更不难理解马斯克通过其工业软件造火箭的可行性。
工业软件的先进程度决定了工业的效率。以马斯克造火箭为例,通过工业软件的建模、模拟、仿真功能,能在工业软件中实现0成本试错。
工业软件用「结构化」、「可视化」、「虚拟验证设计」等方式解决「产品试制周期长」、「制造工艺不稳定」等现实问题。
资料显示,在全球工业市场占比方面,欧洲和美国占据的份额已经超过70%,而中国在工业软件市场上占据的份额只有6%左右,并且部分市场份额还局限在中低端制造业。在高端工业和重要工业软件领域,中国高度依赖进口。
与芯片相比,工业软件的存在感并不高,甚至有些低调。不如航空航天,汽车手机这样高大上,也没有如此巨大的变现能力,使得工业软件时常被市场忽视。
业内有种说法:中国智能制造「缺芯少魂」,芯是集成电路芯片,魂是工业软件。没有强大的工业软件,就没有现代的工业制造能力。
所以,当工业软件被「扼住喉咙」,中国智能制造陷入「呼吸不畅」的困局。
2020年6月,哈工大、哈工程的老师和学生发现,一夜间忽然无法使用「工科神器」MATLAB,师生公开发表的论文中不允许有MATLAB的任何内容。
因为,十几天前,这两所学校被列入美国制裁实体清单。
这次MATLAB禁用,把我国工业软件缺位的问题正式摆到了台面上。工业软件不再是人们心中一个模糊的概念或不仅只是工作时的工具。
当高校、企业、政府的目光投向工业软件,工业软件的枷锁也在被逐渐破解开。
近日召开的中共中央政治局会议要求加快解决“卡脖子”难题,工业软件作为典型的“卡脖子”技术关键领域,同时涉及到基础研究和应用生态,对产业链、供应链安全可控至关重要。
在政策方面,我国政府对工业软件的支持力度不断加大。工信部发布《“十四五”智能制造发展规划(征求意见稿)》提出合力发展工业软件产品,实施工业软件突破提升行动。
市场方面,上半年,我国工业软件产品收入1107亿元,同比增长20.0%。预计2021年我国工业软件市场规模将达到2631.1亿元,年均增长超过16%。
国产工业软件正在以迅猛之势突起,以反差最大的研发设计领域为例,早在2017年的时候,这里还是西门子、达索、Autodesk等外国巨头软件的天下,占据了国内100%的市场,没有一丝空隙。但到3年后,中望软件、苏州浩辰、数码大方等企业已经抢回了10%的市场。中望软件更是以4.59亿的收入,占了国产软件市场的47%。
国产工业软件正在高压之下,摆脱枷锁,全力突破。
上个月,成都市软件产业发展推进领导小组办公室印发《成都市推进工业软件发展行动计划(2021-2025年)》。
其中明确了发展目标:到2025年,成都重点行业领域重点企业的工业软件国产化率、应用投入分别提升15个百分点,骨干工业软件企业研发投入比超过5%,工业软件产业规模超过1000亿元,从业人员超过10万人,成为全国领先的工业软件基地。
计划中明确了发展布局:按照「两区三地一园」协同布局。
核心聚集区为成都高新区南部园区的天府软件园,系高质量发展聚集区。应用示范区为新都区的现代交通产业功能区,系工业软件创新应用示范区。
创新策源地(三地一园),包括青羊区的青羊总部经济基地、四川天府新区的成都超算生态圈、双流区的成都芯谷和银河596科技园,分别为重大装备工业软件策源地、流体力学仿真软件策源地、电子制造研发设计软件策源地。
值得一提的是,在研发拳头产品方面,计划提出,发布不少于20项市级以上“首版次”工业软件产品,主要包括典型工业软件及工业APP,各类嵌入式软件,工业控制安全软件。
今年4月,英诺达(成都)电子科技有限公司正式入驻成都高新区新川创新科技园IC设计中心,这是国内首个EDA硬件工具云赋能平台。
2020年8月,成都飞机工业(集团)有限责任公司、成都天府软件园有限公司、成都信息工程大学等组成的联合体,成功中标工信部2020年协同攻关和体验推广中心项目。该项目工信部该次唯一落户西部的工业软件协同攻关中心。
另外,2019年4月,西门子全球仿真及测试技术(成都)研发中心落户成都经开区,将汇聚西门子全球智能 联及新能源汽车产业的研发能力,形成研发专家团队。两中心常驻专家不低于70人。
我国要实现「智造强国」,必须拥有自主可控的工业软件。没有强大的工业软件,就没有现代的工业制造能力。
工业软件已经走到了大众的面前,其发展研发也得到了应有的重视。
我国工业软件市场的体量与我国工业体量规模不匹配,我国工业软件未来发展空间广阔,更将迎来爆发式的增长。
啃下工业软件研发的硬骨头,迫在眉睫,也势在必得。
声明:本站部分文章及图片源自用户投稿,如本站任何资料有侵权请您尽早请联系jinwei@zod.com.cn进行处理,非常感谢!