以AI賦能中國工業軟件創新
http://m.moduwu.com 2023-04-19 17:40 來源：人民日報海外版
數字經濟發展水平彰顯綜合國力
數字經濟是數字時代國家的綜合實力的重要體現，是構建現代化經濟體系重要引擎，是我國經濟發展的“穩定器”和“加速器”，大力發展數字經濟是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇。黨的二十大報告指出，加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合，打造具有國際競爭力的數字產業集群。
近年來，中國數字經濟發展迅速。根據2022年發布的《中國數字經濟發展白皮書》，2012年以來，我國數字經濟年均增速高達15.9%，顯著高于同期GDP平均增速。2021年，中國數字經濟規模達到45.5萬億元，同比名義增長16.2%。中國的數字經濟綜合實力在國際上處于優勢地位。截至2021年底，我國建成5G基站142.5萬個，占全球的六成以上。最近5年，算力年均增速超過30%，算力規模居全球第二位。從2017年到2021年，中國數據產量從2.3ZB增加到6.6ZB，位居世界第二。規模以上軟件營收增長至9.5萬億，工業互聯網應用已經覆蓋45個國民經濟大類。電子政務在線服務指數躍升至全球第九位。
工業軟件對數字經濟發展起支撐作用
作為數字經濟的基礎，數字技術的核心領域包括六大類別：人工智能、大數據、云計算、軟件技術、互聯網和區塊鏈。工業軟件是軟件技術發展的產物，是把將工業知識軟件化，即工業技術、工藝經驗、制造知識和方法的顯性化、數字化和系統化，是一種典型的人類使用知識和機器使用知識的技術泛在化過程，是工業生產提質增效的重要工具。工業軟件是數字經濟高速發展的關鍵核心技術之一。
數字經濟是以數字化的知識和信息作為關鍵生產要素，可分為數字價值化、數字產業化、產業數字化和數字化治理四大板塊。工業軟件作為數據價值化的應用實踐之一，始于數據價值化，成長于數字產業化，盛開于產業數字化和數字化治理。產業數字化是數字經濟中最重要、規模最大的板塊，工業軟件則是產業數字化的核心要素之一，服務于企業的“規劃、研發、生產、銷售、服務”全流程，實現了工業知識軟件化，把企業在產品全流程中的經驗沉淀、融合在軟件系統中，用以提升企業全流程的工作效率，助力企業研發創新高速發展。工業仿真軟件是制造業的大腦神經，不僅在產業數字化轉型中具有重要的作用，在數字化治理中更是應用廣泛，包括高端裝備制造的研發創新、城市環境治理等。
工業軟件可以精細模擬流動過程與物理現象，揭示動力學演化規律及其內在物理機制，替代物理實驗與工程試驗，顯著縮短研發周期、降低研發成本。通過數值優化與設計，顯著提升產品性能、技術水平和市場競爭力。因此，工業軟件的經濟價值之高是不言而喻的，這一點可以從飛機設計中充分體現出來。我們知道，無論飛機整體外形還是零部件的設計，都必須充分考慮和精細計算升力、阻力、穩定性等各種參數，需要進行一系列試驗，在航空制造業發展早期，美國波音公司通過傳統方式開展機翼設計，要做多達77個試驗。隨著現代信息技術的發展，特別是工業仿真軟件的應用，相關試驗很快被減少至30多個。現在，機翼設計絕大多數過程在工業軟件上進行，相關試驗被大幅減少到5次。作為后發研制的中國大型客機，C919包括機翼在內的設計正趕上工業仿真軟件以空前的廣度和深度應用的時期，其絕大部分設計就是通過工業仿真軟件來完成的，大大提高了效率、性能，降低了成本。只要是具有創新能力的企業，就必然使用工業軟件，換句話說，是否使用工業軟件和使用工業軟件性能的高低是判斷某個企業創新能力大小的重要標準。
研發設計類工業軟件更要奮起直追
從制造業生產周期維度，工業軟件可以分為四大類：研發設計類、生產控制類、信息管理類和運維服務類。其中，研發設計類工業軟件主要作用是提升企業在產品研發工作領域的能力和效率，包括計算機輔助工程、計算機輔助設計、計算機輔助制造、電子設計自動化等；生產制造類工業軟件主要作用是在工業產品生產和制造過程中進行數據采集、分析和決策，負責生產管理、物料管理、質量管理、設備管理等，包括工業控制系統、數據采集與監控系統、先進控制系統等；信息管理類工業軟件的主要作用是管理和協作，包括辦公協同、供應鏈管理、商業智能等；運維服務類工業軟件主要服務于生產設備的維修和保養，包括故障預測與健康管理、維護維修運行管理等。
經過多年努力，中國工業軟件技術和產業獲得了長足進步，上述四大類工業軟件產品類別齊全，但是國產工業軟件整體上實力不強，并且發展不均衡。相關報告表明，經營管理類國產工業軟件占國內市場份額的比例已經占至七成，生產制造類國產工業軟件占國內市場份額的比例也達五成，但是在研發設計類工業軟件方面，國產軟件的市場占有率約只有5%，并且多應用于系統功能單一、工業機理簡單、產業復雜度較低的領域。然而，研發設計類工業軟件對工業制造智能化具有特別重大的意義，通過上面的分析和介紹，我們可以知道，這類工業軟件可以賦能工業制造的研發數字化，從而顯著降低生產成本，提高生產效率，提高工業制造的智能化水平。
實際上，國產研發設計類工業軟件不強就是中國信息產業發展面臨的芯片領域“卡脖子”問題的根源之一。作為重要的研發設計類工業軟件，電子設計自動化軟件即EDA軟件是完成超大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的必備“利器”。長期以來，EDA軟件技術和市場一直被國際幾大巨頭企業所控制和占據，造成了目前的被動局面，而要改變現狀，實現芯片領域的自立自強，必須在EDA軟件技術上奮起直追，取得重大突破。
抓住人工智能等新科技變革機遇
造成中國工業軟件發展現狀的原因是多方面的，其中包括起步相對較晚，人才基礎和技術基礎薄弱；工業軟件的使用“黏性大”，導致路徑依賴強，一旦選用外國軟件就會造成進口替代難。
在清楚地意識到發展現狀和面臨的困難的同時，我們也要看到，當前，中國工業化與信息化融合持續深入推進，產業加工度和技術密集度不斷提升，產業結構升級不斷加速，自主創新的意識日益增強。中國工業軟件發展正迎來前所未有的發展機遇。
包括工業軟件在內的中國軟件行業正獲得空前力度的國家政策支持。習近平總書記在兩院院士大會上指出，“實踐反復告訴我們，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全。”為突破關鍵核心技術，推動實現高水平科技自立自強，國家有關方面近年來作出了一系列戰略部署，出臺了諸多強有力支持政策。
在工業軟件方面，2020年8月，國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展若干政策》，聚焦包括工業軟件在內的一系列關鍵核心技術研發，提出不斷探索構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制。2021年2月初，工業軟件首次入選科技部國家重點研發計劃首批重點專項；2021年11月，工業和信息化部印發實施《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》，提出“重點突破工業軟件，研發推廣計算機輔助設計、仿真、計算等工具軟件”。2021年12月，工業和信息化部等八部門印發《“十四五”智能制造發展規劃》（以下簡稱《規劃》），提出到2025年，中國智能制造裝備和工業軟件技術水平和市場競爭力顯著提升，市場滿足率分別超過70%和50%，培育150家以上專業水平高、服務能力強的智能制造系統解決方案供應商。為此《規劃》要求，推動工業知識軟件化和架構開源化，加快推進工業軟件云化部署；依托重大項目和骨干企業，開展安全可控工業軟件應用示范。
中國緊緊抓住新科技變革機遇，實現云計算、大數據、人工智能等新一代信息科技的快速發展，正在為工業軟件技術創新和應用注入強勁動力，補齊在此領域發展的“短板”。在云計算技術的支撐下，工業云服務平臺體系開始實現對傳統工業軟件體系的升級和替代，可以優化計算速度和成本，集成工業仿真工作流程，提高工業仿真軟件的易用性，降低使用門檻。大數據技術和人工智能技術的應用可以大幅縮短工業仿真軟件的求解時間并提高求解精度。工業物聯網的建立和數字孿生技術的應用，使得跨流程和系統構建更復雜的工業仿真系統成為可能。
工業軟件的創新發展離不開人才支撐。隨著高等教育規模的不斷擴大、專業結構的持續優化和質量的穩步提升，中國工業軟件領域的人才培養取得階段性成就，一批批軟件學院和相關專業的畢業生加入工業軟件行業隊伍，中國本土“工程師紅利”逐步顯現出來。與此同時，中國數字經濟的快速發展吸引國際軟件人才，尤其是國際頭部工業軟件企業的技術專才加入進來，“海外人才紅利”也同步呈現出來。據統計，2021年，包括工業軟件在內的中國軟件業的從業人員達809萬。這在一定程度上緩解了相關人才不足的矛盾，也為中國工業軟件技術的未來發展奠定了人才基礎。
路雖遠，行則將至。我們相信，借助國家政策的強勁東風，廣大科技工作者和產業界攜手奮斗、風雨兼程、久久為功，中國工業軟件科技就一定能夠實現高水平自立自強，助推中國工業軟件產業和數字經濟挺進世界前列。
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