以AI赋能中国工业软件创新（以ai赋能中国工业软件创新发展）

作者陈十一肖像画。

张武昌绘

通过工业软件，模拟工业安全事故应急处置，是保障安全生产的重要方式。图为一款此类工业软件的视频截图。

像这样包含复杂曲面的零部件在加工前必须用工业软件进行模拟仿真。

用工业软件来模拟分析车辆相撞试验，用来测试汽车在意外情况下的安全程度，可以大幅降低研发成本。

数字经济发展水平彰显综合国力

数字经济是数字时代国家的综合实力的重要体现，是构建现代化经济体系重要引擎，是我国经济发展的“稳定器”和“加速器”，大力发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。党的二十大报告指出，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。

近年来，中国数字经济发展迅速。根据2022年发布的《中国数字经济发展白皮书》，2012年以来，我国数字经济年均增速高达15.9%，显著高于同期GDP平均增速。2021年，中国数字经济规模达到45.5万亿元，同比名义增长16.2%。中国的数字经济综合实力在国际上处于优势地位。截至2021年底，我国建成5G基站142.5万个，占全球的六成以上。最近5年，算力年均增速超过30%，算力规模居全球第二位。从2017年到2021年，中国数据产量从2.3ZB增加到6.6ZB，位居世界第二。规模以上软件营收增长至9.5万亿，工业互联网应用已经覆盖45个国民经济大类。电子政务在线服务指数跃升至全球第九位。

工业软件对数字经济发展起支撑作用

作为数字经济的基础，数字技术的核心领域包括六大类别：人工智能、大数据、云计算、软件技术、互联网和区块链。工业软件是软件技术发展的产物，是把将工业知识软件化，即工业技术、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化，是一种典型的人类使用知识和机器使用知识的技术泛在化过程，是工业生产提质增效的重要工具。工业软件是数字经济高速发展的关键核心技术之一。

数字经济是以数字化的知识和信息作为关键生产要素，可分为数字价值化、数字产业化、产业数字化和数字化治理四大板块。工业软件作为数据价值化的应用实践之一，始于数据价值化，成长于数字产业化，盛开于产业数字化和数字化治理。产业数字化是数字经济中最重要、规模最大的板块，工业软件则是产业数字化的核心要素之一，服务于企业的“规划、研发、生产、销售、服务”全流程，实现了工业知识软件化，把企业在产品全流程中的经验沉淀、融合在软件系统中，用以提升企业全流程的工作效率，助力企业研发创新高速发展。工业仿真软件是制造业的大脑神经，不仅在产业数字化转型中具有重要的作用，在数字化治理中更是应用广泛，包括高端装备制造的研发创新、城市环境治理等。

工业软件可以精细模拟流动过程与物理现象，揭示动力学演化规律及其内在物理机制，替代物理实验与工程试验，显著缩短研发周期、降低研发成本。通过数值优化与设计，显著提升产品性能、技术水平和市场竞争力。因此，工业软件的经济价值之高是不言而喻的，这一点可以从飞机设计中充分体现出来。我们知道，无论飞机整体外形还是零部件的设计，都必须充分考虑和精细计算升力、阻力、稳定性等各种参数，需要进行一系列试验，在航空制造业发展早期，美国波音公司通过传统方式开展机翼设计，要做多达77个试验。随着现代信息技术的发展，特别是工业仿真软件的应用，相关试验很快被减少至30多个。现在，机翼设计绝大多数过程在工业软件上进行，相关试验被大幅减少到5次。作为后发研制的中国大型客机，C919包括机翼在内的设计正赶上工业仿真软件以空前的广度和深度应用的时期，其绝大部分设计就是通过工业仿真软件来完成的，大大提高了效率、性能，降低了成本。只要是具有创新能力的企业，就必然使用工业软件，换句话说，是否使用工业软件和使用工业软件性能的高低是判断某个企业创新能力大小的重要标准。

研发设计类工业软件更要奋起直追

从制造业生产周期维度，工业软件可以分为四大类：研发设计类、生产控制类、信息管理类和运维服务类。其中，研发设计类工业软件主要作用是提升企业在产品研发工作领域的能力和效率，包括计算机辅助工程、计算机辅助设计、计算机辅助制造、电子设计自动化等；生产制造类工业软件主要作用是在工业产品生产和制造过程中进行数据采集、分析和决策，负责生产管理、物料管理、质量管理、设备管理等，包括工业控制系统、数据采集与监控系统、先进控制系统等；信息管理类工业软件的主要作用是管理和协作，包括办公协同、供应链管理、商业智能等；运维服务类工业软件主要服务于生产设备的维修和保养，包括故障预测与健康管理、维护维修运行管理等。

经过多年努力，中国工业软件技术和产业获得了长足进步，上述四大类工业软件产品类别齐全，但是国产工业软件整体上实力不强，并且发展不均衡。相关报告表明，经营管理类国产工业软件占国内市场份额的比例已经占至七成，生产制造类国产工业软件占国内市场份额的比例也达五成，但是在研发设计类工业软件方面，国产软件的市场占有率约只有5% ，并且多应用于系统功能单一、工业机理简单、产业复杂度较低的领域。然而，研发设计类工业软件对工业制造智能化具有特别重大的意义，通过上面的分析和介绍，我们可以知道，这类工业软件可以赋能工业制造的研发数字化，从而显著降低生产成本，提高生产效率，提高工业制造的智能化水平。

实际上，国产研发设计类工业软件不强就是中国信息产业发展面临的芯片领域“卡脖子”问题的根源之一。作为重要的研发设计类工业软件，电子设计自动化软件即EDA软件是完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的必备“利器”。长期以来，EDA软件技术和市场一直被国际几大巨头企业所控制和占据，造成了目前的被动局面，而要改变现状，实现芯片领域的自立自强，必须在EDA软件技术上奋起直追，取得重大突破。

抓住人工智能等新科技变革机遇

造成中国工业软件发展现状的原因是多方面的，其中包括起步相对较晚，人才基础和技术基础薄弱；工业软件的使用“黏性大”，导致路径依赖强，一旦选用外国软件就会造成进口替代难。

在清楚地意识到发展现状和面临的困难的同时，我们也要看到，当前，中国工业化与信息化融合持续深入推进，产业加工度和技术密集度不断提升，产业结构升级不断加速，自主创新的意识日益增强。中国工业软件发展正迎来前所未有的发展机遇。

包括工业软件在内的中国软件行业正获得空前力度的国家政策支持。习近平总书记在两院院士大会上指出，“实践反复告诉我们，关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。只有把关键核心技术掌握在自己手中，才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全。”为突破关键核心技术，推动实现高水平科技自立自强，国家有关方面近年来作出了一系列战略部署，出台了诸多强有力支持政策。

在工业软件方面，2020年8月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》，聚焦包括工业软件在内的一系列关键核心技术研发，提出不断探索构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制。2021年2月初，工业软件首次入选科技部国家重点研发计划首批重点专项；2021年11月，工业和信息化部印发实施《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》，提出“重点突破工业软件，研发推广计算机辅助设计、仿真、计算等工具软件”。2021年12月，工业和信息化部等八部门印发《“十四五”智能制造发展规划》（以下简称《规划》），提出到2025年，中国智能制造装备和工业软件技术水平和市场竞争力显著提升，市场满足率分别超过70%和50%，培育150家以上专业水平高、服务能力强的智能制造系统解决方案供应商。为此《规划》要求，推动工业知识软件化和架构开源化，加快推进工业软件云化部署；依托重大项目和骨干企业，开展安全可控工业软件应用示范。

中国紧紧抓住新科技变革机遇，实现云计算、大数据、人工智能等新一代信息科技的快速发展，正在为工业软件技术创新和应用注入强劲动力，补齐在此领域发展的“短板”。在云计算技术的支撑下，工业云服务平台体系开始实现对传统工业软件体系的升级和替代，可以优化计算速度和成本，集成工业仿真工作流程，提高工业仿真软件的易用性，降低使用门槛。大数据技术和人工智能技术的应用可以大幅缩短工业仿真软件的求解时间并提高求解精度。工业物联网的建立和数字孪生技术的应用，使得跨流程和系统构建更复杂的工业仿真系统成为可能。

工业软件的创新发展离不开人才支撑。随着高等教育规模的不断扩大、专业结构的持续优化和质量的稳步提升，中国工业软件领域的人才培养取得阶段性成就，一批批软件学院和相关专业的毕业生加入工业软件行业队伍，中国本土“工程师红利”逐步显现出来。与此同时，中国数字经济的快速发展吸引国际软件人才，尤其是国际头部工业软件企业的技术专才加入进来，“海外人才红利”也同步呈现出来。据统计，2021年，包括工业软件在内的中国软件业的从业人员达809万。这在一定程度上缓解了相关人才不足的矛盾，也为中国工业软件技术的未来发展奠定了人才基础。

路虽远，行则将至。我们相信，借助国家政策的强劲东风，广大科技工作者和产业界携手奋斗、风雨兼程、久久为功，中国工业软件科技就一定能够实现高水平自立自强，助推中国工业软件产业和数字经济挺进世界前列。

（作者：陈十一，中国科学院院士、发展中国家科学院院士，曾任南方科技大学校长）

来源： 人民日报海外版