汽车工业，比缺芯危机更卡脖子的隐忧

始于去年年底的全球芯片短缺的问题，至今仍无缓解迹象。今年二季度的汽车芯片短缺有增无减。中国汽车行业协会数次预警汽车芯片短缺，但缺口究竟有多大、短缺将持续多久，至今尚无明确定论。此前汽车行业认为芯片短缺问题最迟将从今年下半年开始缓解的估计，如今看来显得太过乐观。

对于汽车产业的“缺芯”危机的严重影响，此前已有广泛 道，这里笔者不再赘述。这里笔者想谈谈比目前芯片短缺危机更卡脖子的隐忧：工业软件缺失。

而且这不仅涉及汽车工业，而是整个工业领域。

危机源于制裁

2020年，我国的知名工科专业院校哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学被美国政府列入出口管制清单，无法再使用世界知名数学软件MATLAB。此事直接导致哈工大和哈工程正在使用的正版 MATLAB无法被激活，已经激活的正版 MATLAB 跳出反激活的通知，继而显示授权许可无效， 页无法登录哈工大域名的账户。据称这两家大学是由于参与了国内的部分高精尖项目开发，而被美国政府列入制裁清单，不允许MATLAB 的软件开发商MathWorks继续授权两家大学继续使用该软件。

哈工大和哈工程被禁用MATLAB软件在行业内引起了巨大的震动。为何会引发如此大的震动？这是因为MATLAB在工业软件领域具有难以替代的特殊地位。该软件被称为“工科之神”，只要是学工科的专业学生、工程师，几乎都会用到这个软件。很难有别的选择和替代品。

该软件封装了大量的工科专业算法和模型，还能做数字模拟。几乎是世界所有工科院校、专业进行学术研究、交流、试验的必备软件。美国对哈工大、哈工程为代表的中国工科专业院校实施制裁，禁用MATLAB，导致两校的工科专业师生无法再使用MATLAB发表任何学术科研成果，几乎处于半瘫痪状态，给两校的科研和学术研究带来了巨大的困难和挑战。

工科院校和专业没有工业软件来辅助、进行仿真和模拟计算的话，机械工业的零部件开发就成了根本实现不了的空中楼阁。

再举一个大家更熟悉的工业软件的例子。比如，在汽车制造业进行结构设计时，需要用CAD软件画图，把里面的机械结构都画出来，结构设计是否稳固、安全，在不同的工况下能否正常工作，还需要在CAE软件中进行模拟计算。哪怕是整车的内外饰设计，设计师要看设计效果，计算车内空间的尺寸大小，都需要CAD软件进行辅助。

所以说工业软件的缺失，相比芯片被卡脖子，是更可怕的事情。直接从源头上就卡住了你的研发流程。

认识工业软件

根据海关总署的统计，目前中国每年的芯片进口总量超过3000亿美元,占全球集成电路5000亿美元市场规模的近60%，进口额度超过石油，位列国内进口商品第一位。面对终端需求的快速更替和技术的快速迭代，“芯片国产化”已经成为国家未来长期重要的发展战略。

但要发展国产芯片，首要问题就是解决工业软件的自主。

在芯片设计领域，EDA（电子设计自动化Electronic Design Automation，是指利用计算机辅助设计软件，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计），就是不可或缺的工业软件。

试想，在一个指甲大小的区域里面要放数十亿个晶体管，如果让人手工画图能画得过来么？即使花了眼也很难挨个检查验证每条电路对不对、有没有问题。所以必须用到EDA设计软件对芯片进行设计和验证模拟。这时才能得到一个设计比较完整、结构基本科学合理的芯片结构。如果禁用EDA软件，中国开发的再昂贵的芯片，也不过是一堆没用的沙子。

而全球EDA软件供应者主要是国际三巨头Synopsys、Cadence和Mentor Graphic，三大EDA企业占全球市场的份额超过60%。其中Mentor Graphic已经被德国西门子公司收购，而另两家是美国公司。

2018年，中兴通讯被美国政府制裁时，美国软件EDA公司Cadence，在2018年4月率先响应美国商务部的 召，对中兴实施软件禁售，之后该公司因为在中兴制裁事件中的“突出表现”，得到了美国国防部2400万美元的补助拨款。

那么有人要问：中国有那么多高校设有软件开发专业、培养了大量的计算机软件开发程序员，为何工业软件的设计这么难呢？这是因为工业软件并不是单纯的IT产品，工业软件的本质是工业品。

工业软件和微信、抖音等通讯、 交软件不同，通讯、 交软件的开发不太需要其它行业的知识，主要涉及的专业领域就是信息通信，软件开发相对容易；而工业软件的开发，不仅要求软件设计团队需要懂计算机，与此同时还要懂涉及这一工业领域的关键学科知识、还要懂工业制造设计流程，对软件开发者的综合素质要求非常高。工业软件的设计不仅需要计算机软件开发人才，还凝结了大量专业工程师、设计人员的专业技术数据诀窍、实践经验等等，总结成算法并沉积到工业软件中进行不断的升级、迭代优化。

那么国内工业软件开发目前到底是什么水平呢？

我国的工业软件发展历程

在二十世纪80年代初，由于计算机尚未普及，中国人对工业软件的认识几乎是零。伴随着昂贵的IBM大型机、VAX小型机、Apolo工作站的引入，上面附带的某些CG、CAD软件，这样工业软件算是崭露头角。

最早能引进这些昂贵的计算机硬件，是有实力的研究所或高校，也就由此开始了模仿和开发工业软件的征程。当然早期开发的软件，大多数是二维CAD绘图软件，能开发三维造型软件的单位比大熊猫的数量还要少。

此前在“七五”到“十五”（1986-2005）计划期间，国家对于国产自主工业软件一直是有扶持的，当时主要的扶持渠道是国家机械部（机电部）的“CAD攻关项目”、国家科委（科技部）的“863/CIMS、制造业信息化工程”。

国家机械部、国家科委早期重点支持的是二维CAD，后来发展到简单实用的“两甩”（即甩图板、甩账本）。对于技术难度不算太高的二维CAD的扶持，还是取得了一些成效的，出现了高华CAD、CAXA电子图版、开目CAD、浙大大天CAD、山大华天等一批软件产品。即使在开发难度比较大的三维CAD领域，也出现了北航的熊猫CAD系统（后来的金银花）等。

此后国家机械部逐渐淡出对CAD的支持，而由国家科技部接手，彼时863项目声名大噪，国产CAX软件公司也跟着颇有斩获。一个二维CAD软件小阳春的局面呼之欲出。

而在CAE领域，也出现了一个百花齐放的大好开局。上世纪80年代后期。以北航、清华为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发。这些人中，以唐荣锡、孙家广、梁友栋、周儒荣为代表，成为国内第一代从事CAD软件开发的标志人物。随着CAD/CAE软件在制造业的推广普及，清华大学、浙江大学、华中科技、大连理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先后开展CAD/CAE软件自主研发，取得了一些研究成果，包括中科院的飞箭、郑州机械所的紫瑞、大连理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商业化和大企业自用软件。

从“十五”和“十一五”计划开始，科技部对研发设计软件的重点支持，转到了三维CAD。而在“十二五”（2011年）以后，中国的信息化开始走两化融合的道路，该工作转由工信部负责，863合并到国家重点科技研发计划中，科技部也不再分管信息化工作。这是一个重要的分水岭。由于工信部并不对认为属于基础科研的工业软件研发进行补助，国家对三维CAD研发的资金投入几乎没有了。自此以后，近十年来，国家部委层面几乎再也没有明确的资金投入支持国产自主CAD/CAE软件了。

目前国内的工业软件发展，几乎还处在一个停滞不前的局面中。

最后说说

所以，有不少有识之士指出：对于中国工业来说，工业软件岂止是短板，已经是“断”板了，是“断”命之板。

当许多人都在沉迷工业互联 、人工智能、大数据来推动制造业转型升级的时候，没有人意识到如果没有工业软件，智能制造就是空想。智能制造涉及硬件、软件、 络、通信等多种专业领域和制造技术的融合，而工业软件就是其中最为关键的技术。没有自主可控的工业软件，智能制造、工业4.0就无从谈起。而工业软件涉及工业制造、企业管理的各个方面，存储、处理大量数据，一旦泄密，后果不堪设想。

在2014年，工信部即宣布正式设立国家集成电路产业投资基金。可以说国家对于半导体芯片设计、制造领域的短板有相当强的前瞻性，对于国内半导体领域的发展也是一个有力地推动。但工业软件领域，还没有针对性的支持政策。

近年来在工业软件领域频繁出现的卡脖子事件，已经为我们敲响了警钟。因此，笔者认为可以学习国家对集成电路设立专向投资基金的做法，集中力量办大事，对此前工业软件领域的过度市场化行为进行纠偏，从国家层面对工业软件的开发进行组织协调予以突破，方能实现国产工业软件的持续创新与实现自主。

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