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“工业暗器”CAD的“盛局悲歌”,如何攻占“非常五指山”?

“工业暗器”CAD的“盛局悲歌”,如何攻占“非常五指山”?

[来源:知识自动化]    [作者]    [日期:2019-08-07 09:23]    [热度:]

“备胎危机”就像一道闪电,划破了黑暗的长空,那些隐藏的卡脖子技术在短暂的光亮之中露出了狰狞的牙齿。备胎危机意识,空前地普及了人们对于“工业暗器”的认识:它不动声色地潜伏在工业领域,体量很小,但却为工业创造了巨额财富。你离不开它,你看不到它。它是最不起眼、最中性的强大工具,然而,在极端的时候它或许会成为致命的政治武器。

计算机辅助设计CAD工具软件,跟它的许多兄弟如仿真软件CAE、电子设计自动化软件EDA等,都是这样一种“工业暗器”

飞檐走壁的义士

很难想到,在中国已经发展了近半个世纪的计算机辅助设计软件CAD会同其他短板技术一样,以这样“企业与国家的抗辩式”的宣言,重新进入眼帘。四十多年以来,自主CAD产业从紧随国际,到热火朝天,到就地跌落几乎失去辨识度,沦为产业缝隙中并无太多人关注的产业。

然而对于一个独立自主的经济体,CAD产业具有重大的战略意义,关系到整个国家的设计能力,作用于技术创新的源头。1989年美国工程科学院评出近25年来全球7项最杰出的工程技术成就,其中第4项是CAD/CAM。1991年3月,美国政府发表跨世纪的国家关键技术发展战略,列举了6大技术领域中的22项关键项目,而CAD/CAM技术与其中的两大领域11项紧密相关。

然而在中国经过几十年的发展,在高端3D的CAD领域,国产软件几乎全军覆没,在中低端还有一些幸存的奋斗者;同样,在芯片设计领域的电子设计自动化软件EDA也几乎全部是美国三家公司(一家被西门子并购)的天下。

在这个行业里行走的企业家,基本上都是飞檐走壁的侠客。堂堂大路,已经无路可走。2018年工业软件提供商法国达索收入在58亿美元,欧特克达到了创纪录的26亿美元。而中国的CAD软件厂商,基本都是在2000万到2个亿之间徘徊。他们更像是江湖义士,行走在利基市场的悬崖峭壁上。 

昔日勇猛精进

遥想当年,我国的科学家和工程师们也曾跟紧了发达国家的发展脚步。

1963年,以麻省理工学院的Sutherland博士的“人机对话系统”,开创了图形界面的全新篇章,它可以在10-15分钟完成通常要花几周时间的工作,震动了整个工程界。影响深远的计算机辅助设计CAD因此而诞生。随后的发展,许多技术都是从大学里面走出来。这是大学对工程界的最好礼物。

几乎是同步,我国的科学家和工程界迅速做出反应,从六十年代中期开始研究CAD/CAM技术在航空、造船工程中的应用。而七十年代中期以后,诸多院校和科研院所在CAD/CAM研究方面做了大量的工作,推动了CAX技术的迅速发展。

1975年,西安交通大学研制了751型光笔图形显示器,三年内后751终于配齐了基本软件。在751系统的基础上,西北工业大学、上海交通大学等都开展了我国最早的尝试,包括在飞机框肋装配夹具设计、曲面外形设计和加工、组合机床设计等应用。

那真是一个花开满园的美好年代。1980年,全国高等学校CAD研究会在北京工业学院成立,此时上交大、华科大(当时称为华中工学院)、大连理工大学(大连工学院)等诸多单位在CAD研究方面做了大量工作。

而到了1984年,北航(彼时的北京航空学院)的唐荣锡教授带队研制出了中国第一个多面体实体造型原型系统PANDA。最令人佩服的是,唐老随即向国内研究所和学校公开技术,低价或无偿提供源程序。PANDA系统,就这样流向业界,成为当时CAD的启蒙系统。唐教授的团队,紧跟国际形势,随后又开发出基于线框和NURBS曲面的几何造型、数控加工原型系统PANDA4。

美法两国CAD的大发展,与航空制造的渊源很深。中国的航空制造在推动CAD的发展中,同样是起到了引领的作用。1986年,航空工业部的7760计算机辅助飞机设计、制造及管理系统,也就是7760CAD/CAMM系统,被誉为当年十大科技成果之首。这个项目也是百人会战,来自27个不同院所工厂的百余名教授、专家,联合攻关而成。该软件系统经历了空客320货舱门设计实战,并在“飞豹”飞机研制过程中都得到了应用。到了八十年代中期,有研究者做了统计发现各院校和研究机构已经开发出2000多套CAD系统。

那一个十年,行业涌现出无穷的活力。船舶六院十一所的HCS系统正式通过鉴定,这是我国第一个造船集成生产系统;南京航空学院的周儒荣等人适用于复杂外形产品设计与制造的B-SURF(3D-CAD)系统,已经跨入了三维的门槛。可以建立两种型号无人机的全机数模,在IBM4341(当时需要几十万人民币)的图形终端上呈现了全机及各部件的各种透视图、切面图等。

而在1992年,超大规模集成电路计算机辅助设计(IC-CAD)熊猫系统在京通过国家鉴定。历时四年,在北京集成电路设计中心等16个单位的200多个开发者,共同啃下难关。该系统拥有28个工具,覆盖了全定制集成电路正向设计的全部功能,采用国产华胜工作站为硬件,采用UNIX系统和标准C语言编程,代码条数达到182万。而在当下,这一类EDA软件是芯片领域非常大的软肋。去年对中兴悍然发起断供的Cadence,正是属于此类暗器。

彼时CAD的发展,呈现出“工程师主义”的锋芒。那个时候,单纯的管理者还没有发言区。整个行业的发展都是由带有工程师气质的科学家直接推动,这是一段科学家和工程界完美结合的历史,它的攻关方式:联合、协同、系统,在当下令人印象尤其深刻。正是这些初出茅庐的技术探索,为之后举国推进的“CAD应用基础”提供了薪火。

政府出手

这期间,政府的作为可谓充分积极,看上去大大促进了行业的发展。

1983年国家科委等8部委在南通召开首届CAD应用工作会,在会上出现了培育发展自主版权CAD产业的呼声;而在863计划中提到进一步深入研究CAD的可实施计划。这期间机械工业部投入8200万,组织开发4套CAD通用支撑软件和24种重点产品的CAD应用系统。

这个时候,对中国工业具有高度软件启蒙意义的“甩图板”时代来临了。八五期间(1991-1995年),国家科委等8个部委联合向国务院上报了《大力协同开展CAD应用工程》的报告。经国务院办公厅批复,全国启动了“CAD应用工程”。时任的国家科委主任提出了“甩掉绘图板”的号召,在全国范围内掀起普及推广CAD技术及应用的浪潮。八五累计投入CAD技术的资金近8亿元,国产CAD软件产值近一亿元。产生间接经济效益超过100亿元,培训CAD人才达25万人 。

应该说,虽然是小小的产值,但产生的杠杆效应却放大了100倍,充分显示了这个行业的威力。

 “CAD应用工程”被列为“九五计划”的重中之重项目。机械工业是CAD应用工程首个试点示范行业。机械工业部1995年秋先是启动了为期一年的“1215工程”,选择有一定技术基础的北人集团、北京起重机器厂、安徽叉车厂等112家企业作为首批“甩图板”试点,要求在短期内实现在主导产品设计上甩掉绘图板。该工程于1995年9月启动,累计投放资金2000万,引进各种CAD软件359套。

随后是“1550工程”。1997年被机械工业部定义为“CAD应用发展年”,以实施“1550工程”为核心任务。1550工程的主要任务有三项:一是建立1个机械工业CAD咨询服务网络体系;二是完成5个应用软件的开发和产业化;三是培育50家CAD应用示范企业,扶持500家CAD应用成功企业,带动5000家企业的CAD应用。

这种以数字当头的规划,真的太有喜感了,充满了按部就班的自信。类似提法,至今在智能制造工业互联网的规划中 ,依然屡见不鲜。

与此同时,CAD应用工程也在交通系统和勘察建设系统展开,建设部印发了《全国工程勘察设计行业“九五”期间CAD技术发展规划纲要》,许多地方都是副省长主抓。

这个时期,政府一直十分重视CAD产业的发展。1998年部委撤并重组,即使机械工业部被撤销,新成立的的电子信息产业部,依然将CAD软件列为八大重点支持的软件产业之首。

这种场景,与当下的智能制造、工业互联网、人工智能的推进,何其相似。

百花齐放

在那样政府如此积极的时代,哪能缺乏跃跃欲试的自主雄心?

 “国产CAD系统在国内市场占有率在2000年达到40%左右的目标”很快就被提出来,“保护民族的智力密集产业”成为一个响亮的口号。

1996年,国产CAD软件产业联盟在上海CAD展示会上以整体形象第一次出现在国人眼前,提出“国产软件我们的旗帜,民族产业我们的目标”。创始会员有中科院凯斯、清华高华、大凯、武汉开目、深圳乔纳森等五家公司,后来扩展到十几家,包括杰必克、正直、东大阿尔派、同创、大天、华软、华恒等。而在第二年,该联盟就与国家科委“全国CAD应用工程协调指导小组办公室”联合推出了“97国产CAD金秋行动”。办公室提供部分资金作为补贴,联盟成员公司提供产品,实施范围包括全国CAD应用工程首批示范的300家企业以及地区示范企业。对供应商提供5%的价格补贴,对用户企业则提供有关CAD应用的科技开发贷款申请优先级,并酌情考虑贴息。


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