1、工业软件国产化之道走专用还是通用

       本文所述工业软件指的是CAE仿真软件。

       当下国产工业软件表面上看似红旗飘飘，欣欣向荣，相关部门也下达了2027实现部分国产化替代的指标。但工业软件开发需要深厚的工业技术积累做底蕴，不可能一蹴而就；工业软件国产化替代依旧任重而道远。

       目前全球著名的商业化工业软件就是那么几大家，以通用软件为主。这几大家也是通过买、买、买不断并购做强最大。从软件功能和市场份额来看基本覆盖了所有专业及全球各行业。

       目前国内绝大多数软件公司还是以项目驱动，专用软件定制为主，通过专用软件的外延或补充完善形成多功能多领域专用软件，进而可能走向单一行业通用软件，或者全行业通用软件，这取决于企业自身发展定位，市场需求以及国内外市场环境。

       中国制造业产业链比较齐全，软件定义制造还有巨大差距。随着中国工业体系进一步完善，工业软件国产化是以专用为主？还是以通用为主专用为辅？尚待时间和市场进一步验证。

       离散型装备制造业还是以通用软件为主，以不变的通用应对产品的“千变万化”。

       专用软件特点是以定制为主，业务针对性强，易用性好，灵活性高；其业务需求，定制功能以及所要达到的目标明确。可以做到一键生成模型，一键求解，一键输出计算结果这样的“傻瓜”式CAE软件。

       专用软件相对要“好做”一些，难度为辅，工作量为主，开发者只需“低头拉车”，偶尔也可以对标通用商软，在项目规定时间内完成定制开发与应用，再与用户一起打磨。但，专用软件的局限性是，其功能主要满足本项目，或者类似零件、部件，或者类似产品需求，很难全行业大面积推广，后续升级维护都会带来极大挑战。

       通用软件特点是以通用性应用为主，业务涵盖范围广，具有广泛的适用性和强大的功能；但需持续优化迭代，难度大，投入大，打磨周期长。

       通用软件相对“不好做”，开发者除了“低头拉车”，攻克难度和完成工作量之外，更要时时刻刻“抬头看路”，要有目的、有针对性对标通用商软，吸收借鉴其优点，补齐自身短板，包括软件功能，软件易用性，软件效率，算法精度等。

       目前全球通用的商业软件是看得见摸得着的现成的对标样板，也是中国工业软件国产化的后发优势。只要坐得住，耐得了寂寞，再加上政策扶持，用好这种后发优势完全可以做到弯道超车。

       专用与通用之间可以相互转化，在做了N多专用软件定制项目后，必须要研究专用与通用之间的共性需求，做好软件通用架构的总体规划与开发实施细节策划；要研究软件专用功能插件化和软件通用功能模块化之间的关系；研究软件专用功能如何无缝集成或嵌入到通用软件功能里面去，切勿将软件专用功能堆砌成通用功能，导致系统庞大奇慢，软件能用但不好用，最终还得推倒重来。通过总体规划和细节策划尽可能避免开发过程频繁的“伤筋动骨”或者“牵一发而动全身”的修改与升级。

       根据目前国内外软件现状以及国产化替代的要求，结合笔者30+年来做工程CAE的经验，就目前工业软件国产化替代以及开发，给出如下建议仅供参考。

       2、工业软件国产化替代建议

       1）短时间内完全实现工业软件国产化替代是不现实的，这不是靠行政命令喊口号就可以实现的。

       2）工业软件国产化替代不是从零起步一代了之，需要考虑曾经通用商软已经积累的、成熟的、且正在运行的物理样机的有限元模型的重用和借用管理。这些成熟的模型是企业宝贵的知识财富，是企业产品系列化设计的支撑，也是未来AI赋能CAE的基础。

       3）假如国产软件网格划分功能比较薄弱，不妨下大力气重点做好网格模型导入接口功能，确保导入的网格模型完整准确，打开即用。仿真人员要做的就是基于导入的模型加载、加约束、载荷与工况组合、模型解算，以及计算结果后处理等；其模型显示、计算结果显示等图形均为国产软件界面。此替代策略工作量小。

       4）假如国产软件网格划分功能比较强大，不妨下大力气重点做好几何模型导入接口功能，确保导入的几何模型完整准确，打开即用。仿真人员要做的就是基于导入的几何模型上划分网格、加载约束和模型解算，以及计算结果后处理等；同样所有的模型显示、计算结果显示等图形均为国产软件界面。此替代策略工作量相对要大一些。

       5）假如国产软件几何建模功能比较强大，对标的是通用商软的3D/CAE一体化软件系统，则工作量巨大。目前通用软件的3D模型可以单向驱动2D工程图模型，3D模型也可以单向驱动CAE模型。随着硬件和算法技术的进步，从3D/CAE一体化应用技术的角度，不久的将来应该是3D/CAE模型之间双向驱动。因此3D建模功能一定是软件的核心模块，向上驱动2D工程图模型，向下驱动CAE模型，反过来CAE优化的结果也可以驱动3D模型直至2D工程图模型。

       6）工业软件国产化的另一捷径是并购国外成熟的CAE软件，稍加完善即可作为国产软件推广应用。这确实是一条捷径，但可能需要超大量资金投入。一是还能否找到这样的软件；二是即使能找到，也还需要花大力气仔细评估这类软件的先进性、软件开发文档、测试文档和操作使用文档的齐套性、以及软件代码开源性等。

       3 工业软件国产化开发建议

       1）软件一定是模块化设计，按功能模块设定license，便于推广与应用。

       2）软件菜单/图标一定要跟模块走，尽可能使得图形窗口最大化。

       3）优化软件菜单/图标界面布局，避免其弹出时遮挡图像窗口，操作体验差效率低。

       4）钢结构材料密度、弹性模量、剪切模量、泊松比、导热系数等应作为系统默认值，需要时可修改，提高建模效率。

       5）2D图形导入接口必须完整准确，譬如dwg/dxf格式文件。

       6）3D模型导入接口必须完整准确，打开即用。

       7）有限元网格模型导入接口必须完整准确，打开即用。

       8）有限元网格划分和模型解算要采用最优算法，单元质量与精度控制更加合理。

       9）具备方便灵活手工生成节点/单元功能，便于模型快速局部修改。

       10）具备大部件模型装配或整机模型装配功能，便于多人或多部门协同仿真设计与结构优化，快速完成产品设计。

       11）具备网格模型质量、质心、体积、转动惯量等参数自动计算功能，确保产品参数一致性。

       12）软件建模过程一定要与工程仿真的业务流程相契合，要以软件易用高效快捷为主。这就要求开发人员要熟悉工程仿真的业务流程。

       13）通用软件一定要经过严格的实战化测试后方可投放市场或升级版本，首次就要做到软件能用且好用，切勿抱有侥幸心理，软件能用但不好用，造成用户仿真工作时间延长，体验差。

       14）必须重视软件测试大纲、测试案例，以及软件操作使用手册的编写，有针对性减少用户培训时间快速上手。