2018年，对于中国制造最大的一个警世恒言是：工业软件的断供，其实是很容易操作的。这是一颗现实版、随时可引爆的遥控炸弹。

智能制造吸引了所有通向数字殿堂的好奇，而在大堂之内，计算机仿真CAE是最为重要的基石。所有关于数字制造的设想，都在以隐蔽的姿势，指向这个基石。高端装备制造更是如此。美国仿真软件NASTRAN作为CAE软件的代表，已经成为飞机设计仿真分析的标准软件。如果不用NASTRAN分析计算过的设计方案，是根本无法通过美国FAA的适航取证。然而在高端仿真CAE领域，中国几乎全军覆没。这个行业也成为几乎不可见的“微生物产业”。

10月29日，美国商务部对国产新兴存储器企业福建晋华突下禁运令。

10月30日，美国光刻机巨头应用材料、泛林等公司马上实施对晋华断供，驻厂人员瞬即撤走。美国的工业软件也应声停止供应。投资370亿的晋华立刻陷入瘫痪。

中国好像睡着了

从美国仿真软件CAE的发展历史来看，CAE无疑是一种美国国家战略意志的结晶。美国宇航局NASA、西屋核电和美国国防部的代码转移和扶持，使得美国早期CAE软件公司，成功地从科研机构，进入了市场之中。随后，这些CAE企业进行了波澜壮阔的并购。

在翻看国外工业仿真软件CAE巨头的鲨鱼进化史中，我们发现这些行业先锋能活到今天，充满了疯狂并购的味道。在过去十年中，仅仅行业的Top5的仿真软件公司，并购次数高达65次。每一次整合，都会酝酿出一个更大的知识火山。人类工业知识迅速聚集，使得这些工业软件企业，成为工业界最聪明的工业公司。

图1 深海狂鲨：CAE的并购狂欢史

（鸣谢南山工业书院的赵翰林绘制此图）

这个市场，是人类工程师智慧的整体拼盘，也是一个带有强烈的国际化知识流动与融合的结果。这个市场，是一个大鱼自由吃鱼的海洋。

而这一切，都跟中国CAE的市场无关。

中国CAE本身发展动静不大，池子里鱼也并不多，屈指可数，而且都很小，只在一些礁石缝隙里面才能找到。一边是天天喷火的国际火山口，一边是波澜不惊的中国宁静之湖。这是工业发展史上，最为奇特最不合拍的一幕。我们所有的制造业，都在紧随国外潮流发展的时候，哪怕山寨都是倍有诚意亦步亦趋地跟着师傅走。只有在仿真这个领域，我们对国外软件的发展出现了整体上的静默，错失了三十年的大好机会。打铁铺子天天叮呤咣啷的生意，没有惊动悄无声息的绣花邻居。

不妨更加直接地说，中外CAE的差距，就是中国与发达国家国家工业化水平的最直接的标尺。三十年，不过是它的一个基本量度。全世界最优秀的工程师的经验，高端行业研发过程的Know-How和最佳实践，都在被编码成一行一行CAE代码，几代人踩肩相传。而中国，则处处都是断层。

然而，这种说法对于那些曾经奋斗青春的CAE斗士们，其实也不公平。上世纪80年代后期，中国CAE领域也出现了一个百花齐放的小阳春。以中科院、北大 、大连理工、清华等为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发。一时间中科院梁国平教授独树一帜的有限元语言FEPG和飞箭、大连理工的顾元宪和张洪武教授的JIFEX、29基地的风雷软件、中航工业强度所的HAJIF软件等都曾纷纷崛起。

然而到了今天，这些仿真软件固然仍旧在发挥一些作用，但用户量都极小，基本都不成气候，深处闺中。令人倍感唏嘘的是，三十年前的一些版本，至今仍然有人在运行，飞箭、紫瑞至今仍有数百余套CAE软件在被使用。它们就像一辆几十年前的凤凰自行车，嘎吱嘎吱地还可以转动几下。

那些困惑的开路先锋

2014年9月，一群国内外赶来的原软件开发人员和家属，在北大燕园举行了一次很小的聚会，庆祝通用结构力学分析程序SAP84应用三十年。只是，这是一次亲情的聚会，与软件无关、与行业无关。

SAP84曾经是一个响当当的名字，这是由北大力学系袁明武教授主持开发 。回国后，他以美国加州伯克利大学SAP80软件（非现在的德国ERP软件，而是80年代国内最早广泛应用的一款结构分析FEA软件，早期以主机系统为主，输入端为穿孔纸带）为基础，没有经费支持的情况下，毅然走上了在个人计算机上开发计算力学软件之路。经历了学习消化和自主创新阶段，到1984年的时候，新版本功能大大超过了当初的SAP80，这也是名字中含有“84”的由来。袁明武教授彼时已经坚定地认为，开发工业软件，是力学与工程实践相结合的必由之路。

后来这个软件的各个版本，被国内一千多家用户，应用于在工程设计和研究的场合。在长江三峡大坝的初步设计、黄河小浪底枢纽工程抗震分析、北京西客站屋顶结构等都有用过，此外也用于客车车身优级强度验算等机械产品。然而，这个面向通用仿真的软件，最终还是在商业应用上折戟。

图2 SAP84的源程序和计算机

（2018年11月摄于北大）

到了后来，袁明武教授得出一个结论：CAE在中国没有前途。这是一个伤透了心的结论。

另外则是一个还在苦守初心的例子。

中科院研究员梁国平在在1989开发出来通用性仿真软件FEPG，其最大的原创性是有限元语言，执行效率很高。这个创举，连当时世界排名第二的仿真软件公司MSC都注意到了。从报纸上看到这条消息之后，MSC甚至跑过来跟梁先生谈收购。不用说，MSC这种过于市场化的想法，在当时的业界简直是天方夜谭。

梁国平的成果得到了广泛的肯定。一时间赞誉无数。

1993年7月26日的《人民日报》曾经如此报道，“梁国平首创有限元程序自动生成系统，数天内可完成数月才能完成的编程工作”。

严谨的中科院鉴定委员会1993年8月也给出了这样的评价，“该系统不同于通常的有限元程序，而是有限元程序的生成系统，使用者只要提供相应信息，就能自动生成所需的有限元FORTRAN源程序...，该系统已达到国际领先水平。”

在1996年，科技部的前身，科技委在研究成果公报960960中，也正式公布了对这项成果的认可。

此一刻，中科院数学所领导表现出非常开明的一面，鼓励梁国平去做市场，并在中科院图书馆后面一个小楼提供场所。此时梁先生四处筹款之后，正式成立飞箭公司，打算大干一场，而他的人才标准也很简单，“北大、清华、中科院”，别的学校学生都不要。梁先生并没有细想过，高材生意味着什么样的成本支出。

随后梁先生一直紧跟科技最前沿的发展，2000年开发了全球首套互联网有限元软件，这是紧随1999年互联网泡沫危机而产。不用说，这种理念在当时，实在是太过于领先了。

到了2006年，高性能计算HPC开始兴起。不同于串行计算，并行计算可以在数千个CPU分配和调度任务。就在这一年，梁研究员推出了FEPG的升级版本，也就是并行计算pFEPG。2009年借助天津市的一点有利的政策支持，以梁的并行仿真技术为基础的元计算公司成立。

这一年，也是美国确立计算仿真战略高地的一年。美国总统信息技术委员会《计算机科学：确保美国竞争力》以及美国国家科学基金委的《基于仿真的工程科学SBES》的报告，先后被提交给了美国总统。几乎同步，中科院也在2007年向国务院提出要发展建模仿真的战略，可惜这个极具战略远见的提议，后来不知卡在何处，石沉大海。

即使有着如此领先的意识和技术，然而资本的投入，却是极为有限的。梁坚持认为，一心只做基础研究就足够。然而作为公司总要有一个公司的盈利原则。实际上，元计算公司，做了大量的工程研究的基础工作，像是在做国家院所要做的事情。这种坚持做通用型仿真的努力，对比国外仿真公司每年动辄数亿美元的研发投入，几乎不值一提。对于梁国平先生而言，除了资金之外，更重要的是后继无人，当年非“三大院校”莫属的招生规则已经成为历史，没有年轻人会有时间来苦守如此寒窗 。

这是中国CAE搞正向研发的一个标准缩影。这个缩影，正在逐渐缩小，也许很快就不再可见。

大学院所的创新困境

中国CAE发展之路，与国外相比，走过一条完全不同的发展路线。

国外CAE厂商的发展，源头往往都是来自工业制造本身，很多脱胎于工业工程技术的需要，然后借助于资本和并购的驱动，实现接连撑杆跳的跳龙门。美国早期CAE都是通过国家资助得以发展。像早期的商业化仿真软件MSC、UG、SDRC都有美国宇航局NASA的影子，当前最大的仿真软件ANSYS背后有西屋核电的支撑。国家资助的项目，在经历过基础研发之后，后期都会转为公司做商业化扩散。

而中国CAE，则基本上都是走了一条从高校科研出发、止步于院所的路线。尽管起步很早，早在1960s就提出有限元方法，完全与国际同步。但随后的产业化，却差强人意。三十年过去了，浪费了大量的人力、少量的金钱（对工业软件一向缺乏认识的中国科技界，还真没投什么钱），硕果无存。最重要的是，错过了最佳发展的时间窗口。

在中国，研究院所还可以得到一些有限的资助，做软件的开发和尝试。

然而课题一旦结束，软件基本就会被封存。至于后期再进行转化，完全没有经费支持。然而软件工程的经验，一个有效的软件要走向市场，需要经历过三个阶段：基础研发、工程应用到最后的商业转化，这三个阶段的投入为1:5:25。中国基础研发过后，就再无下文。因为从基础研究，到真正的商业化，还有90%以上的投入未能到位。这是中国工业软件未能从院所实验室成功转化为社会化商品的最大遗憾。换言之，投入不足，产业转化不畅通。在科研院所，只能靠一波一波流水的学生“兵”，做零星的缝补工作，很少得到工业应用的实际反馈和迭代提升。而对于所有在研学生而言，写论文自然又是最为重要的事情。

中国发展CAE的失败历史表明，单独从高校院所发展工业软件并不可行。一个最为重要的问题是，大学院所往往都是引文数据指标的SCI为导向，而评审专家在科研项目的结题验收时主要就是考察SCI统计结果。因为评审专家往往不能在一两天内全部了解掌握技术。事实上，通过国外CAE软件进行验证计算，所产生的SCI论文，会比自行研发CAE技术产生论文成果，要容易得多。许多行业的复杂分析，有时圈内形成了一个事实上的行业标准，需要使用某些权威软件进行结果标定才能认定，这样，大大限制了一些小众的自研CAE软件的市场应用积极性。

可以毫不夸张地说，对于试图走向工程化应用、走向科技转化的科研项目而言，SCI就是科技转化的毒瘤。

在航天院所，同样存有转化不通的问题。航空CAE资深专家岳中第，在回忆几十年前参与开发航空结构分析软件HAJIF的历史，感觉当时都是国家行政命令。

HAJIF经过航空研发几代人打拼，从上世纪70年代由强度专家冯钟越开始立项，中间不断扩展，到1985年的时候，已经发展到III型 。一时间，HAJIF应用到在研的多种新飞机型号，其基本功能已经覆盖当时国外主流系统。然而，由于缺乏持续的开发和运营，缺乏市场化的动力、资金和支撑机制，直到今天，HAJIF一直处于苦苦支撑的局面。机制不明，未见源头活水，依然是掣心之痛。

中国CAE软件发展的失败，与国外软件在中国的长驱直入也有着直接关系。彼时，国人尚不清楚如何保持稚嫩的工业产业，尤其是工业软件这种几乎看不见的领域。在1996年前后，国外仿真陆续进入中国。美国商业化成熟度很高的ANSYS、MSC先后进入中国市场，友好亲和的用户界面，奇快的计算速度，很快将刚刚起步的国产仿真软件打下马来。而四处蔓延的盗版软件，则进一步挤压了市场空间。没有大资金接应，又没有用户的反馈，这些院所出身的CAE软件很快陷入困境。

工业软件最大的特点就是，它是从用户的使用中成长出来的。

只有与用户市场紧密地捆绑在一起，才是工业软件发展的正面之道。而在中国，科技部和自然基金委往往只抓基础研究，工信部会认为工业软件的研发是企业自己的事情（当然，即使有资金也是有限得很），国资委和发改委所持有的装备制造用户大本营又很难对国产工业软件开放。这三大各自为阵的拧巴体系，使得工业软件这一投资巨大，需要多层转化才能成熟的技术类型，毫不意外地走向穷途。

除了国外软件的大举进入，盗版江湖的挤压，高层人士对软件这种特殊商品的认识也存在偏颇。在科工局系统的条保中，一直对“软件”采取“硬件设备”方式进行参数描述和项目上报，而对每年的维保续费，没有单独开列。殊不知，国外的软件公司正是依靠稳定的每年维保续费，保持了高昂软件开发和性能升级迭代的良性循环。

工业软件的困境，其实也是中国多年倡导产学研但却成果寥寥的一个微不足道的案例而已。

工业软件沦为“微生物产业”   上工作组预备会

这个行业自己正在失去辨识度。随着各家学院派软件的凋落，行业里越来成为寂静之地。2006年，曾经是CAE行业声音最为洪亮的一个年份。当年中科院举办的《CAE自主创新发展战略》，高校院所、各大用户如汽轮机厂、船舶工业等，纷纷端出自己的几近工程化的软件成果，吉林大学胡平教授的汽车车身结构制造分析KMAS软件、中科院力学所傅德薰的多尺度高精度计算HOAM软件等，都是大家非常关注的对象。那真的是一个美好的时代，许多种子都在热烈的发芽之中。而在更早的70年代，大连理工就有“上海小分队”的故事。就是钱令希院士派遣，钟万勰院士带头，到上海研发软件。当时上海既有计算机等硬件条件，又有具体的工程任务。大连技术与上海硬件、上海需求的三体结合，造就了一段辉煌升腾的故事。

就在这次会议上，北大袁明武教授再次提出一个严肃的问题，自主CAE有了一些有限用户，但想要继续扩大战果，在资金上已经完全难以为继，进一步研发已经是“奄奄一息” 。

2008年以“发展CAE软件产业的战略对策”的香山会议，应该是最后一次像样的产业呐喊了。

当时钟万勰院士非常清晰地指出，“CAE已经成为数字设计与制造的核心”，这是对传统的实验室反复试制模式，一次巨大的颠覆。这离2014年德国工业4.0开始广泛引发人们对数字化制造的思考，整整提前了6年。在当时，自然并没有多少人注意。香山会议，也是学者们为中国CAE发展而歃血而盟最后一次的集体担当了。所有的问题，都已经指出来了。但没有部门牵头推进。

行业内有一本非常专业的杂志，《计算机辅助工程CAE》，到了2012年开始改刊，从季刊变成双月刊。此前大连理工的钟万勰院士，还一直在杂志上呼吁国产CAE软件。在2012年最后一次刊有为自主可控CAE软件一直奔波的陆仲绩先生的文章之后，再无行业发展的消息。这个刊物就变成了国外仿真软件交流的学习平台。同样，这种冲击也发生在大学校园。许多大学放弃自主研制的方向，将课堂变成传授如何使用进口软件系统的阵地。难怪行业里会问，“难道中国大学的计算力学教育，就是教授如何使用进口软件？”

这是一个曾经大师闪耀，但现在却寂静无声的舞台。这个舞台之上，现在只能听见国外CAE软件的纵横驰骋。在从上个世纪开始的数学家冯康、大工的钱令希教授、中航工业的岳中第、北京航空制造所的王普总工等，都曾经创造了一代人的辉煌。然而，由于行业发展式微，许多原来在这个行业有所建树的院士纷纷远离这个行业。只有大连理工两位院士、清华大学的柳百成院士等少数派，仍然在不知疲倦地在为行业而孤独地战斗。按照钟院士自己的说法是，“我是从1970年开始自主开发结构有限元软件，大连理工大学在此方向坚持了6代人40余年，可谓屡败屡战。”

今年10月份发改委面向社会，征集《战略性新兴产业指导目录（2016）》修改建议。旨在推动国内工业软件发展的“工业软件论坛”，发起了建议提升“工业软件的目录等级”的建议，钟万勰、程耿东院士迅速亲自签名，为CAE的发展而助威。彼时钟院士还在医院治疗。他们太希望这个行业能够恢复它应该得到的重视。

然而在有些部委的项目中，居然要为这类软件是否立项，进行争论。数字化设计和仿真软件，不可一日停止攻坚，因为这是中国制造走向未来的根基，没有这些软件的支撑，谈什么智能制造、先进制造，几乎都是空谈。重要的是，有了这类软件国产阵地的坚守，不过做的有多艰苦，就会留有一批人才和一手备用棋。在特殊时期，就是最温暖的火种。而机制得当，这些火种还是会扶摇而起。

美国商务部的出口管制清单中，对中国高科技屡屡设限。