在天津榮盛盟固利新能源科技有限公司模組車間，工業機器人在生產線上搬運動力電池模組（2022年7月25日攝） 孫凡越攝
◆ 走自主創新之路，掌握自主可控的智能制造工業軟件，是解決我國戰略性領域關鍵零部件制造受制于人、實現制造業向高端跨越的必經之路
◆ 從戰略層面將工業軟件作為我國重要的戰略資源進行長期支持、從戰術層面推動構建產業生態、從人才層面優化人才培養引進機制，合力鍛造出我國自主可控的工業軟件
◆ “工業軟件姓工不姓軟”，從事工業軟件的人才應具備工業和軟件業復合專業背景
文 |《瞭望》新聞周刊記者 扈永順
第四次工業革命，將智能制造推向了潮頭，工業軟件的重要性也不斷凸顯。近年來，我國工業軟件市場以超過10%的年均增速快速發展，部分領域國產軟件市場占有率超過50%，但研發設計類軟件國外企業仍占主導地位。中國工業軟件面臨補足研發設計高端軟件短板，破解部分領域“卡脖子”問題的挑戰。在中國科學技術協會發布的2022重大問題難題中，發展自主可控的工業設計軟件列為10大產業技術問題之一。
工業軟件的研制高度依賴工業發展技術以及經驗迭代累積，沒有捷徑可走。中國科學院院士、華中科技大學學術委員會主任丁漢帶領團隊聚焦航發、能源、船舶等行業復雜零件制造，歷經20多年，在大量先進制造工藝、核心算法的基礎上，研發了智能制造核心工業軟件CAM（計算機輔助制造）系統，在航空航天領域實現應用和部分替代，打破了國外軟件的壟斷地位。
2022年初，在國家自然科學基金委的支持下，“機器人化智能制造”基礎科學中心在華中科技大學成立，創建機器人化智能制造理論體系，形成自主可控的核心工業軟件、關鍵技術和重大裝備等，成為中心的發展目標。
在航空航天、電子信息、生物醫藥等高端制造領域，工業設計軟件已是不可或缺的基礎性工具，為加快培育本土設計類軟件，丁漢在接受《瞭望》新聞周刊記者專訪時表示，亟需從戰略層面將工業軟件作為我國重要的戰略資源進行長期支持、從戰術層面推動構建產業生態、從人才層面優化人才培養引進機制，合力鍛造出我國自主可控的工業軟件。
中國科學院院士丁漢
【工業軟件支撐智能制造】
《瞭望》：發展自主可控的工業軟件有何意義？工業軟件在智能制造中扮演什么角色？
丁漢：工業軟件是工業知識的復用。不同于計算機軟件的“軟件屬性”，工業軟件從本質上來說還是工業品，是對制造業規律的數學表達，是以軟件形態承載的大量工業技術及知識，包含工業領域知識、行業知識、專業知識、標準和規范等。需要通過科學的方法，如數學建模、軟件工程方法等，經歷充分的工業應用錘煉和長期積累，以及良好的工業軟件生態氛圍，才能形成商品化的研發設計工業軟件產品。
21世紀以來，歐美發達國家將工業軟件發展上升為國家戰略，我國“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃，德國“工業4.0”戰略，美國《工業數字化轉型白皮書》，歐盟的信息社會計劃（IST）和尤里卡ITEA計劃都對其進行了重點關注。
要成為工業強國，我們需要突破智能設計與仿真及其工具、制造物聯與服務、工業大數據處理等高端工業軟件核心技術，開發自主可控的高端工業平臺軟件和重點領域應用軟件，推進自主工業軟件體系化發展和產業化應用。
近十年，我國航空航天、能源化工、先進軌道交通等行業發展勢頭好，這些行業對大型復雜零件、構件制造的需求非常強烈。數控機床作為當代制造的主要裝備，在實現復雜曲面零件高精度制造中扮演了十分重要的角色。然而，隨著制造對象尺寸越來越大、產品結構越來越復雜、產品服役性能越來越高，現有制造模式面臨重大挑戰，難以滿足生產效率和品質需求，智能制造是解決上述問題的新模式新手段。
工業軟件作為智能制造的大腦和神經，通過在制造過程中的環境感知、自主決策與自律適應，并融入人類智慧和知識經驗，實現單機能工巧匠、多機分工協作、人機自然交互，達到數字化制造技術與機器人技術的深度交融，從而提高我國戰略與支柱領域大型復雜零件、構件制造水平，帶來制造技術的變革。
工業軟件是推動制造業高質量發展的核心要素，是推進工業數字化轉型的重要手段，也是智能制造的靈魂。沒有工業軟件的支撐，就不可能有數字化、網絡化、智能化。
【二十載耕耘本土工業設計軟件】
《瞭望》：機器人化智能制造最內核的是工業軟件。你們團隊發展了哪些自主可控的工業軟件？
丁漢：機器人化智能制造是將機器賦予“人”化。利用機器人靈巧、順應和協同等特點，為不確定性、非結構化環境下的制造提供新模式。突破復雜曲面加工工藝，實現我國核心工業軟件、工藝裝備的自主可控，支撐大國重器高效高品質制造，是我們團隊一直以來的信念和責任。
二十年來，我們聚焦航發、能源、船舶等行業復雜零件制造，深入研究復雜曲面制造理論及工藝，逐步積累了先進的制造工藝、核心算法，先后突破了復雜曲面特征高效加工方法、薄壁結構自適應加工變形控制方法等核心加工工藝，研發了機器人化智能制造的核心CAM軟件。
在細分領域，我們推出了圍繞葉盤葉片等復雜曲面數控加工TurboWorks / TurboCut 及大型曲面零件機器人化加工HustRimCam兩款自主可控的工業軟件，在核心功能點上與國外同類軟件相當，部分特色算法甚至領先國外同行，打破了國外軟件的壟斷地位。其中，TurboWorks/TurboCut主要應用于國內航空發動機的葉輪、葉盤、葉環、葉片等復雜曲面零件。HustRimCam針對能源、船舶行業水輪機、螺旋槳等大型構件，均可獨立完成零件全流程數控加工。軟件中自適應加工、在線同步仿真、行程約束等特色技術能有效控制大型復雜零件加工變形，提升零件加工效率及品質。
CAM軟件需要具有易用性、穩定性、高計算效率和極豐富的工藝數據庫，其研發具有較高的技術難度和較長的研發周期。我們自主研發的CAM軟件當前提供的策略多元性、參數豐富性以及模型適用性等細節層面與國外軟件相比尚有差距，亟需通過大量行業應用加速本土軟件的迭代升級。這一研發過程沒有捷徑可走，只能一步一個腳印，邊研發，邊迭代提高。
《瞭望》：你對發展自主可控工業軟件有哪些建議？
丁漢：近幾年我國逐漸加強了對國產自主可控工業軟件的支持力度，出臺了一系列支持國產工業軟件的政策，良性效應正逐漸顯現。但發展自主可控工業軟件，仍然面臨挑戰。
從產業鏈層面看，面臨健全工業軟件產業鏈的挑戰。發達國家的軟件公司構建了包括基礎研究、技術開發、應用迭代等全產業鏈條，并通過持續投入、迭代開發和技術并購，已經形成了較高的核心技術，存在較高技術壁壘和產品用戶黏性，使其他競爭者難以躋入產業鏈的某一環，實現反超。
從專業人才培養層面看，業界有句話“工業軟件姓工不姓軟”，從事工業軟件的人才應具備工業和軟件業復合專業背景，并愿意長期在這個領域耕耘投入，國內面臨培養復合型人才的任務。
從市場層面看，國內高端制造業對應用國產工業軟件缺乏足夠的信心。工業軟件是在實際應用中發展起來的，提供足夠的應用空間，國產工業軟件就有更多進步的機會。
走自主創新之路，掌握自主可控的智能制造工業軟件，是解決我國戰略性領域關鍵零部件制造受制于人、實現制造業向高端跨越的必經之路。
首先，從戰略層面將工業軟件作為國家重要的戰略資源進行長期支持。推動成立核心工業軟件發展專項基金，利用國家重點研發計劃、國家科技重大專項予以扶持，對重要工業軟件如CAD/CAM/CAE（計算機輔助設計/制造/工程）、CAPP（計算機輔助工藝過程設計）等，穩步推進國產替代，通過保險補貼、研發應用獎勵補貼等政策，推動國產軟件在各行業應用，全面提升我國自主可控工業軟件發展水平。
第二，從戰術層面推動構建產業生態，找到工業軟件優勢突破點，鼓勵制造業對國產軟件開放應用機會。在部分領域，比如中望二維CAD、華天三維云CAD、開目三維CAPP等一批工業軟件，已經具備了一定程度的局部產業優勢，可以這些優勢點為基礎，形成局部突破，促進一批重大項目立項和建設，系統總結一批優秀行業解決方案，在全行業推廣應用。鼓勵軟件企業與工業企業、軍工企業加強戰略合作，通過并購股權、投資成立合資公司等，形成利益共同體，面向特定需求開展工業軟件的技術研發、磨合和應用，給國產軟件以試錯和提升的機會，最終實現工業軟件和制造業雙贏。
第三，完善投融資機制。要大力支持符合條件的工業軟件企業上市融資，創新投融資方式，支持企業通過知識產權質押融資、股權質押融資、科技及知識產權保險等手段獲得商業貸款；充分發揮融資擔保機構作用，為小微企業提供各種形式的融資擔保服務；拓寬企業融資渠道，改善金融機構服務，加大對核心工業軟件產業的中長期貸款支持力度，扶持工業軟件產業發展。
第四，完善人才培養和激勵機制。依托國內高等院校，建立工業軟件研究實驗室，開展工業軟件通用技術基礎研究，鼓勵國內科研院所、高校和企業開展聯合培養，擴充行業后備人才；加快出臺人才專項政策，鼓勵企業制定股權分配、股票期權激勵方案，解決行業人才成長發展后顧之憂，避免人才流失。
【補齊復合型人才短板】
《瞭望》：對培養工業軟件人才，你有哪些建議？
丁漢：當前我國面臨工業軟件人才有可能“斷供”的嚴峻現實，亟需培養對零件制造工藝、加工裝備以及大型軟件架構開發熟悉的復合型人才。
創新高校院所工業軟件人才培養機制。目前高校院所工業軟件人才培養面臨更新知識體系、與業界建立交流互通機制等問題。高校院所應建立與業界需求適時同步、學科交叉工/軟兼備的人才培養體系，建立普通人才高校訂單式培養、高端人才校企乃至全產業鏈聯合培養的模式，建立高校、院所、企業人才互融互通的政策與渠道。
建立工業軟件產業鏈用人機制。工業軟件企業需要建立完善的培訓體系和職業發展體系。重視人才的招聘和培養工作，加強軟件人才的一線工程化培訓；建立科學的晉升機制，提供良好的研發環境，讓人才留得住，有發展空間；加強管理水平，提高員工的待遇水平。2021年開始，工業軟件企業逐漸成為資本眼中的熱門賽道，應鼓勵公司將股權、期權等作為跨國跨行業引人、留人的重要手段。
刊于《瞭望》2023年第3期
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