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中国船舶工业的软件之忧

2020-07-10 21:33:56
来源:中国船舶报 编辑: 国际船舶网 我有话要说

美国对中国科技领域的打压正逐步升级,近期更是宣布将33家中国企业和高校列入“实体清单”,其中赫然包括哈尔滨工程大学和哈尔滨工业大学。美国Mathworks公司根据美国相关要求已终止这两所大学使用MATLAB软件的授权,MATLAB软件主要用于计算、可视化、数据分析等,其被禁将给这两所大学的科研和教学带来不利影响。

幸运赛车登录这一事件让我国工业核心软件被国外企业垄断的问题浮出水面。记者了解到,与其他行业相似,我国船舶工业使用的软件大多从国外引进,虽然也有独立自主研制的设计和制造软件,但商业化应用并不理想。在国际形势日益复杂的今天,这种状况亟待改变。

现状

国外软件一统天下

幸运赛车登录有研究评估数据显示,在核心工业软件中的计算机辅助设计(CAD)软件领域,法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk公司在我国的市场占有率达到90%以上;计算机辅助工程(CAE)软件领域,美国的ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占据了我国95%以上的市场份额;计算机辅助制造(CAM)领域,我国市场主要被德国西门子、施耐德,美国通用、罗克韦尔等国外巨头占据。在船舶工业领域,软件市场份额与此类似。中国船舶集团有限公司旗下江南造船(集团)有限责任公司科技委主任胡可一表示,国外软件在我国船舶工业中占据主导地位,国内的软件也有,但多数容错性及应用性不足,或者只是一些接口软件,核心依然是国外软件,然后再加一些数据,在船舶工业所占份额极其有限。

船舶工业的特点是产品繁多、小批量多品种、工艺流程复杂、劳动力密集、建造周期长、管理难度大,因此,相比其他制造工业来说,对软件的要求更高,软件集成的难度更大。目前,我国船厂及船舶设计企业基本依赖国外商用船舶工业软件。据中国船舶集团有限公司经济研究中心高级分析师曹林介绍,船舶设计软件主要有法国达索的CAD/CAE/CAM集成软件3DE,美国PTC公司的CADDS 5,英国AVEVA公司的AM,西班牙SENER公司的FORAN,这些国外软件占据了我国船舶设计软件市场90%以上的份额。

幸运赛车登录船舶分析评估软件中,国外软件发展更加成熟,商业化应用水平较高,覆盖结构分析、流体分析、热力学分析、振动噪声分析等专业领域。结构分析软件有美国的MSC.PATRAN/NASTRAN、ANSYS和法国的ABAQUS等,流体评估软件有芬兰的NAPA、西门子的STAR-CCM+以及瑞典的SHIPFLOW等,国外船级社也开发了相关软件,如DNV GL的SESAM等。目前,国外船舶分析软件在我国几乎处于垄断地位。

幸运赛车登录船舶建造管理软件方面,有法国达索的数字化企业互动制造软件DELMIA、西门子的数字制造解决方案软件Tecnomatix Plant Simulation、芬兰的制造仿真与规划工具软件Visual Components,韩国EPM SYSTEM针对造船及海工平台开发的企业项目管理系统EPM等。船舶运维软件方面,DNV GL、日本船级社(NK)等国际船级社开发了船舶运维软件,挪威康士伯、芬兰瓦锡兰等配套企业也根据自身产品开发了各具特色的船舶运维软件。我国船舶工业广泛使用这些软件。

业内人士表示,软件是一个比较特殊的行业,比一般行业更能体现出“赢者通吃”的市场法则,而且往往这个“赢者”最后只剩一家,这可以从金山的WPS败北、微软的Office一统江湖的残酷案例中明显看出,而工业软件更是如此。工业软件有很强的继承性,需要行业经验的长期积累,在继承、深化中得到逐步完善优化。胡可一表示,船舶工业软件不是买来就能直接使用,而是需要应用企业根据自身实际情况进行二次开发与集成,不仅花费时间与资金成本,而且需要注入大量研发、设计、生产、管理方面的数据,因此一旦引进,可替代性较差。这也成为国外那些应用、优化走在前面的工业软件在我国船舶市场占据主导的重要原因之一。有些国外工业软件在应用中不断迭代升级,建设起生态系统,逐步在相应领域一统天下,俨然成为一种行业标准。

较量

国内软件且战且退

虽然国外在工业软件研发上比我国在时间上更早,基础上更好,但在船舶领域的专用软件研发方面,我国起步并不比国外晚多少。

上世纪八九十年代,我国一些科研院所和国有企业开始进行船舶工业软件的研发,其功能基本覆盖船舶全生命周期需要。生产设计软件方面,中国船舶集团旗下沪东中华造船(集团)有限公司研发的SPD和上海船舶工艺研究所研发的SB3DS软件,在国内一些船厂中得到应用,基本能够满足生产设计的要求。特别是SPD,突破了船舶海量模型高性能显示、船舶复杂曲面建模与交互式建模、基于三维模型的可视化作业指导等多项关键技术,目前已在200多家船舶企业得到应用。在三维几何内核方面,广州中望龙腾软件股份有限公司以及山东山大华天软件有限公司等软件公司也拥有了自主知识产权的CAD内核技术,可以为船舶工业软件提供基础几何核心,以此为基础可以开发出完全独立自主的船舶设计软件。

分析评估软件方面,国内也开展了较多的应用研究,哈工程大和中国船舶集团旗下第七〇二研究所联合牵头开发的“中国数值水池虚拟试验系统V1.0”,是我国完全自主知识产权的船舶流体性能评估软件,其中的三套核心求解器具有完全自主知识产权。中国船级社(CCS)与哈工程大联合开发了COMPASS-WALCS三维波浪载荷计算软件。七〇二所还开发了大型浮体结构三维水弹性分析程序(THAFTS)软件,主要用于波浪载荷计算和响应预报;开发了具有自主知识产权的噪声控制设计评估软件CABINNOISE等。

生产管理软件方面,中国船舶集团旗下上海外高桥造船有限公司自主研发了造船企业生产管理系统SEM,沪东中华自主研发了造船管理系统(SMS),广州红帆科技有限公司研发了造船CIMS软件,上海船舶工艺研究所自主设计和开发了船舶车间智能管控系统iMES。

运维软件方面,CCS开发了基于三维模型的船舶维护保养系统(METE)、船舶航行最佳纵倾优化软件系统OTA以及船舶能耗综合分析评估系统,七〇二所自主开发了结构安全性长期监测系统LOTUS以及面向试验全过程及过程数据的管理平台ORIENT TDM等。

曹林表示,我国相关企业和科研院所在船舶工业软件研制和推广方面付出了艰苦的努力,但总体来说,国内软件性能不够完善,商业化应用较少。在软件集成方面,自主软件各阶段都有局部集成,但是缺乏一体化集成,各类软件之间大量的接口开发,缺乏船舶软件统一的数据标准。“软件是技术水平和技术理念的综合体现,主要依靠市场和技术驱动发展。”曹林认为,国内软件在我国船舶领域所占份额小,与工业软件兴起之时我国船舶工业的发展水平和程度还不太高有关。此外,一些船舶企业在软件研发时立足自研自用,商业化推广能力和意识较弱;当时一些高校、科研院所科研成果产业化机制不健全;船舶工业软件学习成本高,用户培养困难,新开发软件的用户生态系统很难在短期内建立等,均是导致国内软件在与国外软件交锋中且战且退并最终丧失话语权的重要因素。

忧虑

自主发展或被釜底抽薪

当前,国际形势错综复杂,中美关系从过去的战略合作转向战略竞争,甚至有可能演绎为战略对抗,两国之间的摩擦已经呈现出复杂化、长期化的趋势,美国对中国科技领域不断打压,在这种形势下,作为战略性行业的我国船舶工业应提高警惕。有业内人士表示,在CAD、CAE领域,西门子、达索、PTC、Autodesk和Ansys等公司的份额接近100%,其中西门子和达索虽然是欧洲公司,但其CAD所属的产品生命周期管理研发部门都设在美国,所以严格地来讲,几乎所有CAD/CAE软件的授权都与美国有关。如果美国打压手段进一步升级,禁止中国船舶工业使用美国软件,可能将对中国船舶工业形成釜底抽薪似的打击。

幸运赛车登录此外,即使剔除美国禁用这一因素,我国船舶工业长期使用国外核心软件,也将带来安全隐患。特别是近年来我国船舶工业加速信息化,大型骨干船舶企业大多以核心软件为基础建立一体化集成平台,平台信息覆盖企业研发、设计、生产、管理等,关键技术、流程、知识、工艺及数据等均在其中,几乎囊括了所有“家底”。在这种情况下,很难避免信息泄露或被网络攻击等事件的发生。有业内人士透露,类似事件以前就曾发生过,我国船舶工业应吸引其中教训,建立信息安全屏障,而最根本的办法就是研发、使用自己的工业核心软件。

当前,解决我国船舶工业软件自主化问题已经到了迫在眉睫的时刻。随着信息化和工业化“两化融合”不断推动,工业软件在船舶工业的应用逐步广泛和深入,这种“融合”已经渗透并深刻影响到技术、产品、业务、产业等各个方面。不论是产品的研发、设计、生产流程,企业的信息化管理,还是正在逐步推进实施的智能制造,方兴未艾并决定未来船舶市场竞争格局的智能船舶等,其“大脑”和“神经”均是工业软件。工业软件的自主化是复杂国际形势下我国船舶工业自主可控发展难以逾越的一个坎儿,必须迈过去。

幸运赛车登录工业软件是工业技术与信息技术融合的产物,优秀的工业软件不仅需要精妙的算法、合理的规划,还需要在应用过程中不断进行打磨优化,而优秀的研发人才与完整的生态链就是其保障和支撑,这些均非一朝一夕之功。业内专家表示,面对这一艰巨任务,我国船舶工业应立即行动起来,针对底层核心技术攻关、关键系统开发等方面的不足,采用产学研联合以及船舶、计算机跨领域合作等方式,从行业层面统一规划、协同发展,实现国内船舶工业软件研发系统性突破,保障船舶工业数字化、智能化可持续发展。曹林认为,我国船舶工业要想拥有自己的“大脑”,必须做好以下工作;一是建立行业数据标准、底层核心技术和统一软件架构,推动船舶行业的一体化软件架构平台开发;二是推动行业内资源整合,加速做大做强,不断提升自主工业软件的技术实力和产品竞争力,提升并健全自主软件的配套服务能力;三是强化供需对接,加大自主船舶工业软件的市场推广力度,提升自主工业软件商业化应用水平。

热点时评

幸运赛车登录何以解忧?唯有自主!何以自主?打持久战!

从经济体量来说,工业软件所占比例很小,但它却是工业制造的“大脑”和“神经”。在船舶领域,工业软件在产品研发、设计、生产、管理以及新技术开发等方面起着关键作用。在国际形势日益复杂、工业信息化势不可挡的情况下,船舶工业软件自主化对产业安全,甚至国家安全至关重要,其研发和应用刻不容缓;与此同时,工业软件的研发难度大,风险大,成本高,时间长,实现其自主化将是一场持久战。我国船舶工业对此应有充分的认识,既要有紧迫感和危机感,又要树立打持久战的决心和信心,并做好打赢这场持久战的科研技术准备和产业应用准备。

可以毫不夸张地说,工业软件定义了产品功能,定义了企业流程,定义了生产方式,定义了企业创新能力,定义了整个制造业的生态。它实现了虚拟制造与实体制造的结合,重构了传统的设计制造、测试、再制造的流程,属于一定意义上的“底层”科研技术。“底层”科研技术的缺失是几乎所有后发国家工业都面临的问题和劣势。我国船舶工业的迅猛发展始于上世纪末,形成完整产业体系和较强产业实力始于本世纪初。那时,欧美等发达国家的工业制造已达较高水平,工业软件方面已经具备深厚的积累并成气候。与其他制造业相似,我国船舶工业当时对工业软件采用了直接引进的“拿来主义”,并在此基础上进行消化吸收、二次开发,形成了国外软件“先入为主”的局面。当前,占据全球工业软件领域主导地位的美国不断打压我国科技领域,这种国外软件一统天下的局面对于我国船舶工业来说已经变得十分危险,已经到了我国船舶工业必须拥有自主核心软件的时候。

幸运赛车登录要实现我国船舶工业核心软件自主化,必须解决创新不足、应用困难和人才短缺等问题,而要解决这些问题需要一个长期的过程。在解决研发和应用的问题上,我国大型船舶企业应当仁不让。要知道,国外工业软件大都起源于工业巨头,因为其非常了解自身制造业的运行原理和工业机理,其软件产品与其生产过程和需求更加匹配,技术融合度也更高,如达索系统公司就脱胎于著名的航空制造商达索集团。因此,在船舶工业软件创新研发方面,我国大型船舶企业也应积极发挥主导作用。在这一过程中,我国大型船舶企业应吸取以往经验教训,加强与信息等行业的合作,甚至通过并购和投资软件公司,来确保工业和信息行业发挥各自优势,避免出现软件产品技术不够先进、更新不够及时,与工业生产不够匹配等问题。同时,主导研发企业在软件研发之初就应制定市场运营与商业应用规划,并通过持续投入对软件进行不断优化迭代,避免再次出现国内船舶工业软件缺乏应用机会,无法在应用场景中优化与迭代等困局。这需要主导研发企业积极主动开拓市场,做长期奋战的准备,更需要从国家、行业层面进行规划和组织协调。

当然,工业软件的背后是无数知识的结晶,需要基础学科的支撑,需要各科专业人才的“浇灌”。因此,我国船舶工业软件的自主可控绝不可能依靠船舶工业一个行业的力量所能实现,只有从国家层面夯实基础学科,培养并建立起相关人才队伍,才能从根本上推动我国船舶工业软件的发展、优化、成熟。这是一场持久战,但为了我国船舶工业在复杂严峻国际形势下能够自主可控发展,为了即将到来的智能制造、自动驾驶、区块链、大数据等技术在船舶工业的大规模应用,打赢这场持久战是必须的,也是值得的。

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