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藍鯨新聞6月27日訊(記者 朱儁熹)CAE,Computer-Aided Engineering,也就是計算機輔助工程。這個聽起來有些晦澀的專業名詞,實際深藏在每個人的日常生活中。從你開的車、坐的高鐵,到天上的飛機、海里的船舶,在它們被真正製造出來之前,CAE就已經在背後發揮着設計仿真模擬和測試的作用。
以生產一輛汽車爲例,在沒有引進計算機手段的年代,工程師們需要先組裝出一輛手工樣車,對其進行翻滾、碰撞、抗壓等測試,一次碰撞測試就毀掉一輛車。而有了CAE軟件之後,就可以在計算機中構建出和實物相同的虛擬樣機,以極低的成本和極高的效率完成各種測試。
和工業軟件中其他類別相似,CAE同樣面臨着一個嚴峻的問題:國產化率較低,市場被海外巨頭所壟斷。產業諮詢平臺智研諮詢的統計顯示,2022年中國CAE軟件行業市場國產化率爲16.2%。《中國工業軟件產業白皮書(2020)》也指出,國內市場前十大CAE軟件供應商全部爲境外企業。
CAE軟件服務商崑崙數模的創始人、董事長丁巨嶽在接受藍鯨新聞專訪時表示,不同於互聯網軟件,工業軟件的特點是研發週期長、研發迭代速度慢。通常,一般大型工業軟件的研發週期需要3至5年的時間,要被市場認可則需要10年左右。“它與工業數據庫、工業設計經驗息息相關,必須要把工業開發的經驗融到軟件裏面。”
而放眼全球CAE領域,海外巨頭ANSYS創立於1970年,已有55年的歷史;西門子也是自六七十年代起開始佈局CAE產品。國內廠商卻經歷了一段相對緩慢的發展週期,近二十年才終於迎來上升期。
CAE是一塊技術門檻極高、研發週期漫長的硬骨頭,推進國產化的攻堅戰也註定並不好打。作爲中國近代力學之父、中國科學院院士錢偉長先生的弟子,丁巨嶽從研究生起就投身於這一方向,“我二十多年來就幹了這一件事”。而崑崙數模正是他數十年磨出的利劍,瞄準通用CAE平臺的突破方向,一步步破解卡脖子的難題。
做CAE的“仿真通用平臺”:難度劇增,價值也越來越大
崑崙數模的核心產品是通用工業CAE仿真平臺Generator5(G5),最初由德國工業軟件公司從1993年開始研發。2022年,崑崙數模收購了該平臺的全部源代碼,並在此基礎上進行代碼重構和國產化開發。
在工業軟件行業,一句經典的說法是:它姓“工”不姓“軟”。本質上指的是,雖然以軟件的形式存在,但工業軟件的內核還是在於工業技術的深厚積累。其研發涉及到多學科交叉知識,包括工程力學、物理學、數學、計算機等,共同築成極高的專業門檻。
丁巨嶽坦言,G5原始代碼從1993年起開發,其中一些代碼出自全球頂尖數學人才之手,程序中很多代碼對於大部分的軟件高手也無法在短時間內完全看懂。過去,國內在這個方向上的技術人才相對稀缺。即便到了現在,招募合適的團隊成員對崑崙數模來說也並不簡單。比如在覈心算法層面,基本要求是博士學位,不僅得在數學、力學等基礎學科有紮實的功底,還要擅長C++等計算機編程語言。“行業中大家經常開玩笑說,這種人基本都快‘絕種’了。”他表示。
G5這款CAE仿真平臺和一般的CAE軟件有所不同。據丁巨嶽介紹,常見的CAE軟件通常針對某個單點問題,例如工業零件的剛度強度問題,或設備的散熱設計等。但對大型企業而言,不同部門的仿真需求不一樣。如果使用不同CAE軟件,則需要重複建模,帶來更高的開發和交互成本。
在這種情況下,通用平臺的價值便顯現出來。如果將一般CAE軟件想象成單功能的烹飪設備,崑崙數模的G5就更像是一個多功能廚房。它支持結構、電磁、流體等多個工程領域的建模與仿真,就像配備了炒菜區、烤箱區、攪拌區等不同烹飪區,能夠協同配合着做出一桌菜來。廚師通過統一的用戶界面就能完成各種工作,無需頻繁切換不同的工具,還可以根據自己的需求或習慣,對廚房進行定製化的設置。
圖片來源:崑崙數模
丁巨嶽指出,雖然通用CAE平臺的開發難度呈指數級增長,但又更契合當下的AI時代。相比於多個CAE軟件並用,通用平臺提供的開發環境是統一的,更便於AI的集中訓練和適配。
從全球範圍來看,像G5這樣的通用CAE仿真平臺並不多。美國的Altair公司提供端到端的CAE解決方案平臺,覆蓋了從前處理、求解到後處理的完整仿真流程。今年3月,西門子宣佈完成對Altair的收購,企業估值約爲100億美元。歐洲的BETA CAE Systems提供的是多學科的前處理及後處理工具,在去年6月被EDA巨頭Cadence收購。
失落三十年後,工業軟件的破局之路
在中國,國產工業軟件經歷了失落的三十年。
上世紀80年代,在國家機械部、國家科委的扶持下,包括CAE在內的中國工業軟件曾迎來一段小陽春。但到了90年代中後期,特別是中國加入世貿組織後,國外工業軟件巨頭也隨之強勢進入國內市場,擠佔國產軟件的生存空間。一種主流看法是:造不如買,買不如租。在工業快速發展的時期,比起等待自主研發的國產軟件,企業更願意直接採用國外相對成熟的產品。
近年來,加強工業軟件國產化的呼聲漸起。這首先是工業發展的必然趨勢,即從無到有、從有到好,逐漸轉向高精尖的道路。此外,在國際貿易摩擦升級的宏觀背景下,EDA的“斷供”案例也爲CAE敲響了警鐘。特別是兵工、兵裝等對信息安全要求極高的行業,對CAE國產化的需求愈發緊迫。
國務院2015年印發的《中國製造2025》中,提出要開發自主可控的高端工業平臺軟件和重點領域應用軟件。“十四五”規劃更是指出要重點突破工業軟件,研發推廣計算機輔助設計、仿真、計算等工具。工信部明確,到2027年要完成約200萬套工業軟件更新換代任務,包括計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工程(CAE)、計算機輔助製造(CAM)等方面的相關軟件。
各省市也相繼出臺了對工業軟件產業的扶持政策。以上海市爲例,2021年制定的《上海市促進工業軟件高質量發展三年行動計劃(2021-2023年)》提出要突破CAE等研發設計軟件的關鍵技術,通過專項資金等形式加大對工業軟件的支持力度,並引導金融機構、社會資本支持工業軟件產業發展。
受政策帶動,工業軟件行業也吸引了一波資本的關注。從2019至2021年,中國工業軟件領域的投融資案例數量呈現逐年增多的態勢。而工信部電子第五研究所最新公佈的《中國工業軟件產業發展研究報告(2025)》提到,我國工業軟件投融資活動趨穩,聚焦“早期、小型、創新”,研發設計類軟件,智能化、專業化工業軟件受到資本青睞。
丁巨嶽表示,早些年國內資本市場會更偏好那些週期短、見效快的項目,和工業軟件的特性並不匹配。在市場環境變化、國家政策導向的影響下,資本開始轉向尋找高附加值、高門檻的項目,即使發展週期很長,一旦突破便會形成強技術壁壘,帶來持續的回報。
回顧投身於工業軟件領域的二十多年,丁巨嶽說道,“我是一個樂觀主義者。我們的口頭禪是‘唐僧取經路上有九九八十一難’,團隊經常打趣說軟件技術突破的前路上還有各種‘小怪’要打,就見一個打一個吧。”工業軟件國產化無疑是條長期主義的道路,他相信如果沉下心來久久爲功,距離追趕的目標將會越來越近。
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