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倪光南院士:中国超过发达国家,可能是从软件产业开始

2019-08-21 17:29  

  中国工程院院士倪光南 作了题为《大力发展工业软件》 的主题报告。倪院士围绕不同领域的工业软件,深度剖析了其发展现状与存在的问题,指出我国应高度重视工业软件自主可控问题,并提出大力发展工业软件的思路和建议。本文由《网信军民融合》杂志根据现场演讲整理。  大力发展工业软件  当前,我国正加快推动由制造大国向制造强国转变,工业软件作为智能制造的重要基础和核心支撑,对于推动我国制造业转型升级,实现制造强国和高质量发展...


  中国工程院院士倪光南 作了题为《大力发展工业软件》 的主题报告。倪院士围绕不同领域的工业软件,深度剖析了其发展现状与存在的问题,指出我国应高度重视工业软件自主可控问题,并提出大力发展工业软件的思路和建议。本文由《网信军民融合》杂志根据现场演讲整理。

  大力发展工业软件

  当前,我国正加快推动由制造大国向制造强国转变,工业软件作为智能制造的重要基础和核心支撑,对于推动我国制造业转型升级,实现制造强国和高质量发展,具有非常重要的战略意义。经过多年发展,国产工业软件从无到有,但与国际先进水平相比仍有很大差距,存在着明显的短板。例如,在工业基础软件和工业设计仿真软件领域,市场几乎完全被国外产品垄断,自主版权的软件和平台系统依然缺位,成为我国制造强国战略实施的最大软肋。 过去比较忽视这类问题,因为中兴事件和华为事件,我们看到网络安全和信息化领域的软肋很明显,大家越来越重视工业软件的自主可控问题。下面谈谈我的一些体会。

  在网信领域,我国技术和产业整体水平处于世界第二的位置,但是与美国相比差距比较大。我认为处于第二位的评价还是比较客观的,我们的互联网应用比其它国家做得好一点,在 5G 技术上也处于领先地位。我们既有长板,也有两大短板。一个短板是硬件与芯片, 中兴事件就是芯片短板的案例:芯片一旦被卡,公司营业和产业发展就休克了。当然我们的芯片发展并不是完全落后,华为事件表明我国的芯片设计水平并不低,在高性能计算机方面也有自主研发的芯片。现在无论是服务器还是移动终端,从芯片的制造到封装、测试、材料和装备都有一定差距。另外一个短板就是基础软件。 在中兴事件中基础软件的短板还不明显,在华为事件中就显露出来。

  

  一、工业软件发展现状

  工业软件的内涵丰富,面向不同领域(如离散制造业、集成电路业和建筑业等)的工业软件各不相同。

  首先,我国最落后的是面向集成电路设计的工业软件, 即 EDA(电子设计自动化)软件,这方面全世界都被美国的Cadence、Mentor 和 Synopsys 三大公司垄断,我国厂商的市场份额几乎为零,需要奋起直追。如果美国的三家公司不允许使用其产品,卡脖子太容易了。在华为事件中可以看到,我国的芯片设计制造水平和美国相差不是很多,封装测试和材料装备虽有差距,但可以弥补,但是我们的芯片设计工具差得太远,会给我们造成比较大的被动。

  其次,面向离散制造业的工业软件。 制造业很重要,特别是离散制造业。在离散制造业领域,全球工业设计仿真软件产业格局主要由美、德、法三国把控,其中 CAE/CAD工业软件巨头前六名分别为美国的 ANSYS、德国的 SIMENS、 法国的 DS Simula、 美国的 Altair 和 MSC,以及法国的 ESI。相比之下,这方面国产软件还较弱,尤其是 CAD 软件以及与之配套的CAE软件,不能形成完整的工业软件体系。我国制造业对国外高端工业软件形成长期依赖,飞机、船舶、冶金、化工、生物医药、电子信息制造等重点制造领域长期以来依赖国外工业软件,不能满足我国工业制造业转型升级快速创新发展的需要,并有被卡脖子的严重风险。目前美国已禁售 ANSYS 的Fluent、STAR-COM 等产品。密西根大学 Roe 教授认为:“现在 CFD 分析已经完全代替实验用来设计工业产品,如果美国与欧盟真的会执行相关的政策,那估计中国飞机汽车制造商又要回去吹风洞了。”这表明我们计算机仿真水平比较低。飞行器实际上可以通过计算机仿真发现问题,进而改进设计,这大大缩短了修改设计的时间,降低了仿真成本。如果没有这类软件,每做一点改进,就要在风洞里吹一次,这对工业发展也是瓶颈。所以要补课,防止被卡脖子,形成一个面向离散制造的工业软件设计方案。方案的核心就是把基础算法和库函数,面向一些领域专门化,包括电子系统集成仿真设计、半导体封装仿真设计、焊接模拟、金属锻造、塑性加工、金属切削、摩擦磨损及表面加工、精密铸造、滑动密封等等。一般企业开发这类软件,需要进行大量的实验,前期开发的投入很大,如果产品不能占有垄断地位或者较大市场份额,基本挣不到钱。而这类软件发达国家先走了一步,占领市场之后,后进国家进入市场的门槛很高,我们要对此有一定的认识和准备。具体而言,软件的开发要与市场相结合,因为制造企业设计产品还是绕不过计算机仿真,随着华为事件的不断发展,自主可控的工业软件方面有可能有一定发展机遇。

  再次,面向建筑业的工业软件。 随着新一代信息技术的发展,目前建筑业的工业软件在全球范围内都还需要跟进,这类软件如GIS、BIM、IoT 等,各自只覆盖建筑业的全生命周期的某个阶段,彼此没有融合起来。实际上,这些软件在全生命周期中是需要进行交互的,例如根据园区规划、环境营造、交通布局、建筑设计、成本核算、施工管理、智能管控、通风取暖、节能照明、安防应急等方面的要求,对建筑的规划、设计、施工和运维提出了全新的要求。目前,中国发展建筑业工业软件的有利条件有两点:一是建筑业不断发展,新需求不断涌现,工业软件即使在国外也不算很成熟,还有弯道超车的可能;二是中国的建筑业和建筑业从业人员规模以及建筑业的繁荣程度都在世界上领先,因此中国发展建筑业工业软件具有良好的条件。中国有世界上最大的建筑业,最多的建筑能源,最大的市场,最快的发展速度,没有理由工业软件搞不好。在发展 IoT 为代表的建筑业工业软件过程中,也可能会被国外卡脖子,但我觉得这是一个未来有前景的发展方向。

  

  二、软件是推动新一代信息技术发展的驱动力

  软件产业是基础性、战略性产业,软件技术和软件人才具有通用性、带动性。软件技术已渗透到几乎所有信息技术之中,软件人才在网信领域的高技术企业中,比重往往超过七成。当前,“软件定义世界”的趋势反映软件技术无处不在,软件人才无所不能。软件促进传统制造业转型成为智能制造业,例如:宝马 7 系列汽车内置的软件超过 2 亿行代码,波音 787 客机中的软件代码超过10 亿行,软件正使这些传统制造业企业向数字化、网络化、智能化的方向转型。软件也将促进新一代信息技术的发展,如人工智能、大数据、5G、物联网、云计算、机器人、VR/AR、自动驾驶……实际上软件在新一代信息技术中占有很大比重。

  所以,我们主张要重点发展软件产业,我们一些决策部门的思想还需要改变,把更多的资金、更多的注意力放到软件上面来。中国具备发展软件业的有利条件——强大的软件产业和丰富的软件人才资源。按照工信部发布的数据,中国软件产业销售总额从 2000 年的 560 亿增长到 2018 年的 63061 亿,18 年间增长 112 倍。一直到去年,软件业销售额增速还比 GDP 增速大一倍,达到 14%。目前,在全球前 10 家最大的ICT企业中中国有3家,即华为、阿里、腾讯,华为未上市,但估值可接近苹果。基本上从这十家公司的业务和人员来看,软件的比重都比较大,所以说软件产业对世界来讲都是非常重要的。中国超过发达国家,估计可能是从软件产业开始。中国也有丰富的软件人才资源。中国拥有世界上最大的人才资源,2017年全国在校大学生人数为 2695.8 万,应届大学毕业生 795 万,普通本专科招生 748.6 万人,全国共有具有大学教育程度人口为 1.9593 亿人。在人才资源中,软件人才的比重越来越大,2016 年软件从业人员达 855.7万人。就软件开发效率(性价比)而言,微软 Vista 系统是特大型软件,有 5000 万行代码,性价比约 2 行 /100 美元,美国一般软件平均性价比约 16 行 /100 美元。国内的永中Office 是大型软件,有 500 万行代码,性价比约 22 行 /100 美元。这些数据表明,软件规模越大开发效率越低,而且中国的软件开发成本低于美国。中国软件工程师的薪资低于美国,公司能够雇佣更多的研发与工程人员,维持更大规模的人才队伍。

  总结中国软件业的概况。2018 年软件产业规模为 63061 亿元,基本上反映了中国软件内需市场的规模,居世界第二位。产业布局较全面,总体情况较好,短板为基础软件、工业软件。有华为、BAT 等一批世界上名列前茅的龙头企业。从业人员数量2016 年为 855万,世界第二,比美国低一点,约占世界 10%,而且预期增量很高。员工平均薪酬 2017 年为 13.03万元,考虑到人员多在北上广等富裕地区,薪酬水平中等。人才创新性相对难以比较,因为没有公认指标,根据软件著作权、开源贡献量、双创数量、APP 制作量、研发效率、大赛数量等指标分析,我国软件人才创新性较好,而且我国软件人才勤奋度也很高。相对欠佳的方面主要是工作规范性、团队合作精神、英语水平,还有就是担任跨国企业高管的人才较少。

  今后中国应该在工程师队伍上下功夫,实现从“人口红利”到“工程师红利”的转变。 2012 年我国劳动年龄人口比重十年来首次出现下降。2012年中国 15 岁至 59 岁的劳动年龄人口数量为 9.37 亿人,比上年末减少 345万人,下降 0.6%。到 2025 年中国人口红利将彻底消失,中国必须大力推动发展方式的转变。鉴于中国的 R&D人员全时当量和 R&D 经费世界第二,2015 年 PCT 专利排名世界第三,中国工程师队伍将继续增长,中国有可能会出现工程师红利。甲骨文创始人拉里·埃里森(Larry Ellison)在去年 10月接受 FOX 采访时,曾声称“不能让中国产出比美国还多的工程师!”他承认,“美国面临的最大威胁 / 竞争对手是中国。中国有很多非常有天赋的工程师,他们贡献了很多知识产权,我们可不想屈居第二”。中国工程师(软件工程师占比较大)数量可能会走在世界前列,这是今后中国发展的巨大动力。



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