這才是中國被卡脖子最嚴(yán)重的軟件！

作者：劉亞曦 2021-10-25 09:41:40

新聞

這段時(shí)間手機(jī)圈最大的新聞除了蘋果剛發(fā)布了最新的“十三香”系列產(chǎn)品外，就數(shù)前段時(shí)間華為發(fā)布了最新的 P50 系列手機(jī)了。

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圖片來自包圖網(wǎng)

但是我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，華為作為全球 5G 通訊技術(shù)的領(lǐng)跑者，這次 P50 系列居然只有 4G 版本，為什么會這樣呢?

余承東在發(fā)布會上解釋道，由于美國的制裁，華為的 5G 芯片只能當(dāng) 4G 使用。

其實(shí)這主要是因?yàn)槿A為被迫終止與美國射頻芯片廠商的合作，要是知道手機(jī)要想上 5G，并非只有基帶就行了，還得有射頻芯片。

目前高端射頻芯片都被美日韓三國壟斷，而買不到射頻芯片，華為的 P50 手機(jī)只能“望芯興嘆”了。

而且，這個(gè)實(shí)體清單里面，還包括最狠的一條：終止華為與美國 EDA 軟件廠商的合作。

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余承東坦言，由于美國的制裁，華為的 P50 系列手機(jī)只能當(dāng) 4G 用

如果說終止華為與臺積電的合作，華為還可以找其他廠商代工一些低端的芯片，可終止 EDA 軟件幾乎就等于給華為來了個(gè)釜底抽薪，直接從上游設(shè)計(jì)領(lǐng)域給你掐斷了自研芯片之路。

這里直接給國人來了個(gè)警醒，但同時(shí)也暴露了中國高端制造最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)——工業(yè)軟件領(lǐng)域。

EDA 到底是什么，為什么那么重要?EDA 是一種工業(yè)軟件，它的全稱叫Electronic design automation(電子設(shè)計(jì)自動化)，主要用來設(shè)計(jì)超大規(guī)模集成電路的一種軟件。

你可以簡單把它理解成畫電路板的(但功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止畫那么簡單，還包括后期設(shè)計(jì)驗(yàn)證等復(fù)雜的功能)。

這里你可能會問，必須用這款軟件嗎，難道不能手繪嗎?其實(shí)在早期 EDA 沒有發(fā)明之前，那個(gè)時(shí)代的芯片設(shè)計(jì)確實(shí)是手繪的。

但那個(gè)年代的芯片復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及現(xiàn)在，而且晶體管的數(shù)量也比現(xiàn)在少的多，現(xiàn)在指甲蓋大小的芯片集成了幾十億個(gè)晶體管。

如果讓工程師們手繪的話，先不說它畫出來的能不能用，等把幾十億個(gè)晶體管都畫出來完的那一刻，估計(jì)地球都?xì)缌恕?/p>

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iPhone 13 系列采用最新的 A15 仿生芯片，指甲蓋大小的面積上集成了 150 億個(gè)晶體管!再說一遍，是 150 億，這樣的數(shù)量讓設(shè)計(jì)人員用手工來畫是不可能的

無獨(dú)有偶，去年五月份，美國再次升級對華為限制措施，同時(shí)將包括哈爾濱工業(yè)大學(xué)在內(nèi)的 33 家中國企業(yè)與高校機(jī)構(gòu)列入“實(shí)體清單”，被列入名單內(nèi)的企業(yè)無法與美國進(jìn)行任何貿(mào)易。

而且一些重要的工業(yè)類軟件也被限制使用，比如哈工大就收到 MATLAB(矩陣實(shí)驗(yàn)室)軟件授權(quán)使用終止的通知，意味著從此哈工大再無權(quán)利使用正版的 MATLAB 了。

由于 MATLAB 極其強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、圖像處理能力，在學(xué)術(shù)、工程等領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，它甚至被稱為“工科神器”，包括我在內(nèi)，工作中也經(jīng)常使用這款軟件做一些圖像處理方面的工作。

工科神器——Matlab 軟件界面

那么你可能會問，難道就找不出一款可替代這款軟件的產(chǎn)品嗎?作為一個(gè)內(nèi)行人，我可以明確地告訴你，目前來說還沒有，而且我們從零開發(fā)一款這樣的軟件幾乎不可能(后面告訴你為什么)。

而且，禁用這款軟件也許僅僅是個(gè)開始，后面老美會陸續(xù)對一些其它工業(yè)類軟件實(shí)行禁用，例如 ANSYS、Pro/E、Catia、EDA 等等，萬一真到了那一天，可以說中國高端工業(yè)領(lǐng)域絕對遭受重大挫折。

說到這里，你可能會問，工業(yè)軟件真的有這么重要嗎，不用不行嗎，難道我們就不能自己開發(fā)嗎?

下面我就對這三個(gè)問題逐一回答，由于我本科是學(xué)機(jī)械的，所以下文的大部分例子我都會用機(jī)械行業(yè)里面常用的工業(yè)軟件來說明。

1、工業(yè)軟件真的有這么重要嗎，不用不行嗎?

答案：它真的很重要，不用還真不行。

我們先來看幾張圖片：

上面三張圖片是上世紀(jì) CAD 軟件沒有誕生之前，設(shè)計(jì)師們的日常，所有的圖紙全靠手繪完成。

那個(gè)年代流傳著一句話：判斷一個(gè)人是否是一名設(shè)計(jì)師的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是看他肚子上有沒有一道桌子壓過的痕跡。那個(gè)年代的設(shè)計(jì)效率非常低下。

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這是我在大學(xué)時(shí)候有次交作業(yè)前的最后一次審圖情景，老師為了鍛煉我們手繪能力，要求每次作業(yè)必須有一張手繪圖。

但時(shí)至今日，我依然懷念當(dāng)年在大學(xué)熬夜畫圖的情景，有時(shí)候圖書館沒位置了，我們都喜歡回宿舍把床板拆下來當(dāng)畫圖板。

然而，自從上世紀(jì)八十年代工業(yè)軟件出現(xiàn)后，設(shè)計(jì)師們終于不用通過手繪來完成圖紙的設(shè)計(jì)了，轉(zhuǎn)而在電腦上完成，設(shè)計(jì)效率極大提高。

那么工業(yè)軟件究竟是什么東西?

大部分讀者可能是做應(yīng)用軟件開發(fā)的，不太了解工業(yè)軟件這個(gè)行業(yè)，其實(shí)工業(yè)類軟件按照功能可分為三大類，CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)。

這三款軟件是如今工業(yè)行業(yè)必不可少的軟件，航空、船舶、汽車等產(chǎn)品的研發(fā)少不了它。

而目前企業(yè)常用的這三大類軟件，基本上都被美、法、德三國所壟斷，尤其是在 CAE 領(lǐng)域，美國更是霸主般的存在。

①CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))軟件

人類史上第一款 CAD 軟件的的雛形可追溯到上世紀(jì)五十年代，那個(gè)時(shí)代正是美蘇爭霸期間，美國軍方為了攔截蘇聯(lián)的遠(yuǎn)程轟炸機(jī)，由國防部牽頭聯(lián)合 IBM 與麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)了 SAGE 系統(tǒng)。

SAGE 系統(tǒng)完全用匯編語言來完成，它其中一個(gè)功能就是能夠在計(jì)算機(jī)上繪圖，當(dāng)時(shí)耗資 100 多億美元(注意這是上世紀(jì) 50 年代的 100 億美元，放現(xiàn)在估計(jì)也得一千億美元以上了)。

但那個(gè)時(shí)候的 CAD 軟件僅僅供美國軍方使用，后來才逐步走向商業(yè)化。

簡而言之，CAD 軟件就是讓設(shè)計(jì)師能夠在電腦上畫圖的軟件，可以說，CAD 軟件的出現(xiàn)徹底解放了設(shè)計(jì)師們手中的作圖工具。

以往通過手工繪制的圖紙可以放在電腦上來完成，極大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量，同時(shí)也大大加快了產(chǎn)品的研發(fā)效率。

CAD 軟件出現(xiàn)后，以前只能手工來繪制的圖紙，可以放到電腦上來完成，大大提高了工作效率，這是美國 AutoDesk 公司旗下的一款二維 CAD 軟件產(chǎn)品——AutoCAD。

我之前在車企待過，所以我還以汽車研發(fā)過程為例來說明。汽車的研發(fā)過程遠(yuǎn)比大家想象的復(fù)雜得多，你可能覺得汽車由設(shè)計(jì)人員先把圖紙畫出來，然后就可以來進(jìn)行加工生產(chǎn)了?

No, No, No...，汽車的研發(fā)過程先由再行設(shè)計(jì)師來完成造型的設(shè)計(jì)，再由工程設(shè)計(jì)人員完成零部件的設(shè)計(jì)，隨后工程人員還要對設(shè)計(jì)出來的雛形做驗(yàn)證分析。

最后還要交給生產(chǎn)技術(shù)人員對每個(gè)零部件做加工可行性分析，等每個(gè)環(huán)節(jié)都確認(rèn)無誤后才能投線生產(chǎn)。

在第一階段，汽車造型設(shè)計(jì)師在完成車輛造型與外觀設(shè)計(jì)后，剩下的就要交給工程設(shè)計(jì)人員了，而車輛工程師們要對汽車的每一個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)畫圖，最后還要出工程圖，交給工人加工。

汽車是人類工業(yè)級消費(fèi)品中唯一零部件達(dá)到上萬級別的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以工程師們一般情況下都會先出畫 3D 圖。

目的是為了檢查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性以及零部件是否有干涉，也為后面做有限元分析做準(zhǔn)備，而零部件的繪制用什么工具呢，這就需要用到 CAD 軟件了。

那么你可能會問，必須用計(jì)算機(jī)繪制嗎，不能手繪嗎，這放在上世紀(jì)六七十年代還是可以的，但是現(xiàn)在絕無可能。

現(xiàn)在人類汽車結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度跟上世紀(jì)相比根本不在一個(gè)數(shù)量級，你不可能讓工程師們還用古老的工具手工繪圖，那樣即便你真手繪完成了，也必將花費(fèi)大量的時(shí)間，等產(chǎn)品上市，早已被競爭對手淘汰。

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中國第一代核潛艇總設(shè)計(jì)師——黃旭華，在那個(gè)年代，他們隱姓埋名，為中國研發(fā)出第一艘核潛艇。

在那個(gè)沒有 CAD 軟件的年代，潛艇的每一個(gè)零部件都需要手繪來完成，共計(jì) 4.5 萬張圖紙，加起來總共有 30 公里長，向黃老致敬!

三維 CAD 軟件的出現(xiàn)，又將產(chǎn)品開發(fā)效率提升了一個(gè)檔次，以前畫圖只能在二維平面上完成，現(xiàn)在可以直接進(jìn)行 3D 建模，隨后直接生成工程圖。這是美國 PTC 公司旗下的一款三維 CAD 軟件——Pro/E。

這是一張采用 Pro/E 軟件繪制的汽車總裝圖，汽車一般采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，等總裝圖完成后，工程師們還要逐一生成零件圖。

每輛車假如有兩萬個(gè)零件，那圖光零件圖就有兩萬張，后面還有局部裝配圖、加工工藝圖等等，總共至少在四萬多張。這些工作單靠手工完成在目前追求效率的市場上是不現(xiàn)實(shí)的。

將總裝圖的每個(gè)零件都拆解，生成零件圖，最后交給工人加工。

這是一張繪制比較標(biāo)準(zhǔn)的汽車傳動軸類零件圖，圖紙上必須表明完整的尺寸、公差、粗糙度等，容不得半點(diǎn)差錯(cuò)，一般都需要用 CAD 軟件來繪制。

②CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)軟件

要問世界上哪家公司的代碼數(shù)量最多，你可能回答是微軟、IBM 或者 Google，但事實(shí)上這些都不是，單論代碼數(shù)量，世界上最大的軟件公司是美國的軍火商巨頭——洛克希德·馬丁。

沒錯(cuò)，就是那家美國的軍火公司，美國的 F22 戰(zhàn)斗機(jī)、F35 戰(zhàn)斗機(jī)等都出自這家公司。

說道這里你可能覺得疑惑，軍火廠商居然也做軟件?是的，而且他們做的軟件大部分僅供自己使用，不對外銷售，其中就包括 CAE 軟件。

CAE 軟件是工業(yè)軟件里面開發(fā)難度最大的一類軟件(后面會告訴你為什么)，但也是最重要的一款軟件。

CAE 自誕生之日起，與 CAD 軟件一樣，主要服務(wù)于軍方，后來才逐步走向商業(yè)化，民用企業(yè)才得以使用。那么 CAE 究竟是干什么呢?

CAE 全程叫Computer Aided Engineering(計(jì)算機(jī)輔助工程)，就是把設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，通過軟件的方法進(jìn)行仿真分析，來驗(yàn)證設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品是否達(dá)到規(guī)定的要求(它的原理后面會解釋)。

你閉上眼睛想一下，設(shè)計(jì)師們把產(chǎn)品在電腦上設(shè)計(jì)出來后，只要導(dǎo)入這款軟件，就能知道產(chǎn)品設(shè)計(jì)哪里有不合理的地方，然后再更改設(shè)計(jì)圖紙，這是不是就像魔法一樣?

這節(jié)約了多少后期試驗(yàn)的成本。而且，在有些領(lǐng)域，你必須使用 CAE 軟件進(jìn)行仿真分析，例如航空航天領(lǐng)域，這都是關(guān)乎每一位乘客人身安全的領(lǐng)域，必須經(jīng)過軟件的驗(yàn)證。

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CAE 軟件的出現(xiàn)，極大程度地提高了產(chǎn)品的研發(fā)周期，以前必須通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證的產(chǎn)品，現(xiàn)在可以放到電腦上來完成

目前全球商用 CAE 軟件行業(yè)市場份額最大的是美國的 ANSYS，ANSYS 自誕生之日起就一直專注于有限元仿真技術(shù)，到目前，已經(jīng)形成了包括結(jié)構(gòu)、流體、電磁、航空、船舶、汽車等完整的仿真產(chǎn)品線。

那它用在什么地方呢，我還以汽車為例，你以為車輛工程師把 3D 總裝圖完成后就可以直接生成零件圖進(jìn)行加工了嗎，不，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后面還有重要兩環(huán)，其中最重要的就是對你設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品進(jìn)行可行性分析。

大家可能不知道，衡量一款汽車的好壞，安全性是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。那么如何知道設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出來的汽車是都達(dá)到足夠的安全標(biāo)準(zhǔn)呢?

你敢保證剛設(shè)計(jì)出來的汽車跑在路上不會有斷軸的危險(xiǎn)?你敢保證設(shè)計(jì)出來的汽車在突發(fā)撞擊意外情況安全氣囊一定能打開?

也許有人說，可以先造出來一輛上路測試一下不就行了?可是你想過沒，如果萬一測試達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)怎么辦，難道重新設(shè)計(jì)嗎?

且不說在安全方面涉及到人命關(guān)天，單說模具環(huán)節(jié)，重新設(shè)計(jì)就意味著重新開模，一套汽車模具價(jià)格動輒在千萬以上，這樣的成本允許車企這樣做嗎?

再給大家舉個(gè)例子，外行人可能總是覺得，汽車前保險(xiǎn)杠與引擎機(jī)艙部分為什么那么“脆弱”，只要發(fā)生碰撞發(fā)動機(jī)基本上就報(bào)廢了，就不能把發(fā)送機(jī)前引擎機(jī)艙部分做的更加“結(jié)實(shí)”一些嗎?

可事實(shí)恰恰相反，非但不能設(shè)計(jì)更加“結(jié)實(shí)”，反而需要故意要設(shè)計(jì)成“容易”損壞的程度，這是為什么呢?

原因就在于發(fā)動機(jī)前引擎機(jī)艙部分在一定程度上給我們充當(dāng)了炮灰的角色，一旦發(fā)生碰撞，要盡量避免產(chǎn)生的撞擊能量傳遞給駕駛室。

那么就要把前引擎機(jī)艙部分設(shè)計(jì)成有一定的柔性，機(jī)艙部分要首先潰縮，用來吸收能量，保證駕駛室內(nèi)人員的安全。

而且，為了將駕駛室內(nèi)人員的損傷降到最低，除了前引擎部分“犧牲自己”外，還要將剩余的撞擊能量均勻地傳遞到車身骨架以及底盤上面，這些功能都如何驗(yàn)證你設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否達(dá)標(biāo)呢，這里就需要用到強(qiáng)大的工具——CAE 軟件。

汽車曲軸接收到到的是變應(yīng)力，而且工作環(huán)境惡劣，所以工程師們設(shè)計(jì)好后，必須對它進(jìn)行應(yīng)力分析，看設(shè)計(jì)是否合理。

這是采用 ANSYS 軟件來模擬分析汽車差速器的受力分析，有了這款軟件，可以計(jì)算出來重要零部件的危險(xiǎn)截面、使用壽命等等，從而保證設(shè)計(jì)的合理性。此外，除了受力分析外，還能對散熱通道進(jìn)行模擬分析。

汽車剎車系統(tǒng)關(guān)乎駕駛?cè)藛T的生命安全，為了保證設(shè)計(jì)的合理性，必須經(jīng)過 CAE 軟件來驗(yàn)證。

用 CAE 軟件來模擬剛設(shè)計(jì)出來的汽車撞擊試驗(yàn)，用來測試前引擎機(jī)艙是否有足夠的韌性來吸收撞擊產(chǎn)生的能量。

這是運(yùn)用 CAE 軟件來模擬分析輛車相撞試驗(yàn)，用來測試汽車在意外情況下的安全程度，這樣就極大程度地降低了研發(fā)成本。

你看到的這張動圖，它可真不僅僅是“動畫”，舉個(gè)例子，上面輛車碰撞后車輪的運(yùn)動軌跡、發(fā)動機(jī)艙的潰縮程度都是計(jì)算機(jī)通過力學(xué)的方法計(jì)算出來的!而如果單純是一個(gè)動畫，完全不必考慮這些。

即便使用 CAE 軟件仿真碰撞試驗(yàn)后，還要進(jìn)行實(shí)際碰撞試驗(yàn)。就是按照圖紙生產(chǎn)出來一輛車，然后進(jìn)行實(shí)際撞擊試驗(yàn)，看是否符合安全要求。

比如，新研發(fā)一款汽車要進(jìn)行上百輛這樣的汽車進(jìn)行試驗(yàn)，而一旦試驗(yàn)后，這些車就會立馬報(bào)廢，這些報(bào)廢消耗的車輛會分擔(dān)到每輛汽車的成本上。

但是，如果沒有 CAE 軟件，實(shí)際試驗(yàn)用的車可能會達(dá)上萬輛，那樣的成本車企們完全不能接受的。

正在進(jìn)行碰撞試驗(yàn)的汽車

等 CAE 軟件驗(yàn)證完成后，汽車在投產(chǎn)之前還要進(jìn)行實(shí)際碰撞試驗(yàn)，例如右邊的白色轎車在碰撞過程中引擎蓋彈出，極有可能對灰色轎車駕駛?cè)藛T造成二次傷害，所以還要對引擎機(jī)艙部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)。

我剛才知識舉了我最熟悉的汽車工業(yè)領(lǐng)域，但 CAE 軟件應(yīng)用的領(lǐng)域遠(yuǎn)不止這些。它還涉及到航空、航天、電子等諸多高科技領(lǐng)域，可以說，工業(yè)軟件已經(jīng)滲透進(jìn)了中高端制造的各個(gè)領(lǐng)域。

使用 CAE 軟件對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)行受力分析

CAE 軟件對設(shè)計(jì)好的飛機(jī)外形做可靠性分析，飛機(jī)廠商要想領(lǐng)取國際適航證，必須經(jīng)過指定的工業(yè)軟件來進(jìn)行驗(yàn)證。

這是我們的國產(chǎn)大飛機(jī) C919，如果美國通過工業(yè)軟件來卡脖子，那么我們的飛機(jī)翱翔藍(lán)天將徹底無望。

高鐵前面的子彈頭外形可不是隨意設(shè)計(jì)的，它是用 CAE 軟件通過空氣動力學(xué)計(jì)算出來的，這樣可以把行駛過程中產(chǎn)生的空氣阻力降低到最小。

CAE 軟件在 3C 電子產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域也是應(yīng)用極為廣泛，圖為用 ANSYS 驗(yàn)證設(shè)計(jì)的無線路由器散熱是否合理。

③CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)軟件

在前面汽車完成設(shè)計(jì)之后，也經(jīng)過各方面安全性測試后，剩下的就要加工生產(chǎn)了。

那么汽車的零部件是如何生產(chǎn)出來的呢，這就需要工業(yè)母機(jī)——機(jī)床來完成了。

在數(shù)控機(jī)床(CNC)沒有誕生之前，汽車的每一個(gè)零部件都要工人師傅們在普通機(jī)床上手工完成。

但是隨著汽車零部件的逐步精密化，有些零部件在普通機(jī)床上根本根本加工不出來。

除了汽車行業(yè)，在航天航空、精密電子等領(lǐng)域更是如此，這個(gè)時(shí)候數(shù)控機(jī)床就誕生了。

在數(shù)控機(jī)床加工零部件前有一個(gè)重要的工序，就是需要在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)模擬加工仿真，待準(zhǔn)確無誤后，才能上機(jī)生產(chǎn)，那么為什么要仿真呢，直接加工不行嗎?

答案是不行，要知道，一套完成的 CNC 加工程序需要工程師們手動干涉完成編寫，CAM 軟件只能生成部分代碼。

而只要是程序就會有 Bug，CAM 軟件模擬仿真會根據(jù)你的程序準(zhǔn)確計(jì)算出整個(gè)零件的加工過程，生成機(jī)床走刀路線，不僅可以檢查加工過程中是否有撞刀的危險(xiǎn)，而且還可以檢查程序是否有過切或者欠切的現(xiàn)象。

像加工這種包含包含復(fù)雜曲面的零部件，CNC 程序必須由 CAM 軟件來完成，而且，加工前必須進(jìn)行模擬仿真。

待 CAM 軟件仿真完成確認(rèn)無誤后，方可上機(jī)加工，加工的 CNC 走刀程序由 CAM 軟件生成。

這是用 Mastercam 軟件來進(jìn)行加工仿真的過程，可以看到完整的走刀路線與加工過程，避免加工過程中出現(xiàn)撞刀等危險(xiǎn)。

這是蘋果 Mac Pro 的金屬外殼的其中一道加工工序，在 CNC 數(shù)控機(jī)床上完成，自動加工程序也要有 CAM 軟件來完成。

蘋果為了保證他們產(chǎn)品的手感，所有的外殼均使用完整的一塊金屬來通過去除材料來切削加工，成本極高。

相反，其他大部分廠商會使用模具沖壓或者金屬拉絲工藝來完成，雖然成本低，但手感就沒那么好了。

自 iPhone 11 后，蘋果重新回歸后玻璃面板的經(jīng)典設(shè)計(jì)，順便給大家提一下，蘋果后玻璃板是用一整塊厚度為 8mm 的玻璃在 CNC 上銑削為 3mm 完成的，而且還要在上面鉆孔。

這樣的事情全球也只有蘋果敢這樣做了，更為變態(tài)的是，為了專門加工這塊玻璃，蘋果還專門給富士康買了一千多臺 CNC 數(shù)控機(jī)床!

這樣的成本，別說機(jī)床了，就單說加工玻璃造成刀具的損耗成本就是其他手機(jī)廠商不敢想的，當(dāng)然，加工過程中少不了 CAM 軟件。

2、工業(yè)軟件難道我們自己不能開發(fā)嗎

答案：可以是可以，但是這不是十年二十年能完成的。

①開發(fā)工業(yè)軟件它真的是很難，因?yàn)樗且婚T交叉學(xué)科。

如果僅僅是開發(fā)一款類似于微信或者抖音這種 APP，或者是開發(fā)一款類似于金蝶這種財(cái)務(wù)管理的企業(yè)級軟件，它頂多也就是網(wǎng)絡(luò)編程與數(shù)據(jù)庫交互的應(yīng)用，不需要程序員掌握其他知識。

但工業(yè)級軟件可不是這樣，不光需要掌握最基本的編程能力，更重要的是對多學(xué)科的交叉融合。

說到工業(yè)軟件的開發(fā)，你可能會覺得這是計(jì)算機(jī)專業(yè)的事情，但事實(shí)上它還真不是計(jì)算機(jī)專業(yè)的事，工業(yè)軟件是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，貫穿了物理、化學(xué)、力學(xué)、材料科學(xué)等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。

先拿 CAD 這類軟件來說，因?yàn)檐浖墙o專業(yè)畫工程圖的工程師們使用的，所以，要求開發(fā)工業(yè)軟件的程序員們必須懂得工程圖學(xué)的知識。

例如基本的投影知識，要把這些知識融合到代碼里面，通過計(jì)算機(jī)顯示在屏幕上，更是需要計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的知識。

再拿 CAE 軟件來說，你要軟件能夠計(jì)算出設(shè)計(jì)零件的疲勞極限與壽命，這就需要到材料力學(xué)方面的知識。

如果你對設(shè)計(jì)的飛機(jī)進(jìn)行氣流分析(飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的環(huán)節(jié))，這就又涉及到流體力學(xué)方面的知識，軟件當(dāng)然也要計(jì)算出流體力學(xué)的各種參數(shù)，這就需要求解大量的偏微分方程，又涉及到數(shù)學(xué)方面的知識。。。

總之，工業(yè)軟件本質(zhì)就是將力學(xué)、數(shù)學(xué)等各種學(xué)科的公式，通過算法的形式寫進(jìn)代碼里面，如果目前學(xué)術(shù)界沒有特定的公式，那么就需要開發(fā)人員自己去推導(dǎo)公式。

有時(shí)候想想，開發(fā)工業(yè)工業(yè)軟件的人，真特么必須是天才。

這是開發(fā)一款工業(yè)軟件所涉及到的學(xué)科，難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)在一款應(yīng)用級軟件之上。

②工業(yè)軟件行業(yè)有個(gè)特點(diǎn)：先來者有肉吃，后來者連湯都喝不到

工業(yè)軟件不同于應(yīng)用級軟件，它要有足夠的健壯性與工程性，舉個(gè)例子，你平常用的微信 APP 如果它真有 Bug 的話，頂多也是你的信息發(fā)不出去等小問題。

但是工業(yè)軟件就不一樣了，它要求絲毫不能差錯(cuò)，一旦哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，造成損失就難以估量。

舉個(gè)例子，如果 CAE 軟件出現(xiàn) Bug，把原本汽車設(shè)計(jì)不合理的結(jié)構(gòu)判斷成合理的，結(jié)果就可能造成批量生產(chǎn)投入市場后出現(xiàn)大面積事故。

但是我之前說過，是軟件一定會有 Bug，要想消除這些 Bug，必須經(jīng)過大量的的用戶來充當(dāng)“小白鼠”進(jìn)行使用反饋測試。

可如果一款軟件本身用戶量就很少，軟件廠商怎么能獲得用戶回饋從而修復(fù)漏洞呢，所以，這就造成一個(gè)“強(qiáng)者愈強(qiáng)，弱者愈弱”的現(xiàn)象。

再舉個(gè)例子，你公司本身用的是 ANSYS 軟件，然后有人給你推銷一款新的 CAE 軟件，剛剛投向市場，你敢用嗎，都是一樣的道理。

3、國產(chǎn)工業(yè)軟件市場狀況

工業(yè)軟件這么重要，我們國產(chǎn)工業(yè)軟軟件市場份額怎么樣呢，答案是很不樂觀。

前面說過工業(yè)軟件開發(fā)的特點(diǎn)，高難度、高風(fēng)險(xiǎn)、高成本，而且國內(nèi)軟件行業(yè)本身就非常浮躁。

大部分公司做的都是在別人家平臺基礎(chǔ)之上搭建起來的應(yīng)用級軟件，巨頭們都跑去做產(chǎn)值快的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)了，再加上工業(yè)軟件行業(yè)人才的缺乏，導(dǎo)致國產(chǎn)工業(yè)軟件市場發(fā)展及其緩慢。

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蘋果最新的 iPhone 13 發(fā)布會上提到了中國唯一一個(gè)走出國門的超級 APP——TikTok(抖音)。

你可能以為中國的軟件行業(yè)很厲害了，但那都是應(yīng)用級的，就先別說工業(yè)級了，就連企業(yè)級軟件市場，把國產(chǎn)所有的企業(yè)級軟件加起來都不如有美國的 Adobe 一家大。

目前國產(chǎn)工業(yè)軟件做的最好的有兩家公司，一家是北京數(shù)碼大方，另一家是廣州中望。

但這兩家的產(chǎn)品還僅限于 CAD/CAM 領(lǐng)域，在 CAE 軟件領(lǐng)域幾乎為零，如果核心軟件領(lǐng)域不能國產(chǎn)化，那么中國制造走向高端化必將受到重重瓶頸。

4、對中國國產(chǎn)工業(yè)軟件行業(yè)的展望

①基礎(chǔ)研究與軟件強(qiáng)國

我在大學(xué)時(shí)候，我的力學(xué)老師說過一句話，人類工業(yè)文明發(fā)展到現(xiàn)在，有兩個(gè)學(xué)科功不可沒，一個(gè)是力學(xué)，一個(gè)是電學(xué)。

力學(xué)的發(fā)展奠定了人在工業(yè)文明的安全基礎(chǔ)，而電學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了人類在控制領(lǐng)域的飛速發(fā)展，但這兩個(gè)學(xué)科都是建立在數(shù)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)之上的。

我非常認(rèn)可他的觀點(diǎn)，我想說的是，工業(yè)軟件歸根結(jié)底還是對數(shù)學(xué)、力學(xué)、電學(xué)的實(shí)際應(yīng)用。

但這些應(yīng)用都要建立在強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)之上，近代人類工業(yè)文明的一些諸多突破都是建立在基礎(chǔ)研究之上。

例如麥克斯韋方程的發(fā)現(xiàn)，才有了人類現(xiàn)在輝煌的無線通信技術(shù)，經(jīng)典力學(xué)尤其是空氣動力學(xué)的突破，人類的飛機(jī)才能翱翔藍(lán)天，香濃定理為信息通信產(chǎn)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)......所以，要想發(fā)展好工業(yè)軟件，基礎(chǔ)研究必不可少。

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其實(shí)我在大學(xué)那會是非常喜歡力學(xué)這門課程的，印象最深的是我們用數(shù)學(xué)的方法推導(dǎo)出鑄鐵這種脆性材料在受到擠壓應(yīng)力荷載后的破壞形式是呈截面 45 度剪切破壞。

然后壓力機(jī)試驗(yàn)也驗(yàn)證了我們的結(jié)果，當(dāng)時(shí)就覺得很神奇，后來沒事的話我就很喜歡把力學(xué)書中的公式用數(shù)學(xué)的方法推導(dǎo)一遍。

但是，基礎(chǔ)研究不同于應(yīng)用研究，基礎(chǔ)研究主要目標(biāo)就是發(fā)現(xiàn)與理解，并非是針對某一項(xiàng)產(chǎn)品而做的研究，它的研究方向是不確定的，而且成本與時(shí)間都是不可控的，基礎(chǔ)研究注定是一條漫長的道路，這條路注定孤獨(dú)。

所以，基礎(chǔ)研究基本上都由大學(xué)院校、科研機(jī)構(gòu)來完成，國內(nèi)除了華為，很少有公司能夠?qū)⒕ν度朐诨A(chǔ)研究之上。