建立有自主知识产权的CAE软件产业

1、建立有自主知识产权的CAE软件产业陆仲绩1 钟万勰2（上海科学院）1 （大连理工大学）2摘要：CAE技术在制造业和国民经济中用途广泛，是技术人员所必须掌握的实用技能。扶植CAE软件产业可从传统制造业的需求，满足装备制造业发展需求为导向的改变经济发展方式上去理解，同时也可在国际CAE软件市场上占有经济发展创新能力和国家战略安全的话语权方面来提高认识。关键词：软件产业 知识产权 核心竞争力 CAE技术先进的CAE软件系统是衡量整个国家计算力学水平的标志，人们不仅看其理论研究成果如何，更会关注其分析软件系统应用于国民经济的实际作用和能力。建立有自主知识产权的CAE软件产业是中国科技和企业界多年的梦想

2、，每当中国经济发展的重要时期都会重提这一话题。扶植软件产业可从改变经济发展方式上去理解，然而CAE软件的模拟仿真分析能力已经成为企业进行创新设计的重要工具，也正在成为与理论研究和物理实验同等重要的研究手段。建立有自主知识产权的中国CAE软件产业的实质不仅仅是开发出一些产品，而是要建立起CAE软件产品能够良性发展和不断提高先进制造业竞争能力的产业链，在国际CAE软件市场上占有经济发展创新能力和国家战略安全的话语权。一. 发展CAE软件产业符合国家长期战略目标当感叹“与国际计算力学软件相比，我国计算力学软件的发展规模及水平仍然有很大的差距，在整体功能与性能上还无法与国外同类产品竞争。”1的时候，美

3、国人依然认为“目前只有很小一部分有潜力的计算科学领域被实现，影响了美国在科学和工程技术中的卓越地位”，“使国家在今后的日子里保持竞争力的领导地位、发展计算科学所必需的”2。美国政府确实重视有关CAE技术的前沿研究课题，从60年代初开始在NASA的宇航计划中就要求利用计算机进行仿真分析。在以后的日子里更是数次将“计算机仿真与建模”列为优先发展的“服务于国家利益的关键技术”。遇到“像在航空领域，有一些CAE软件，我们还没有提出买源码，只是希望把软件买过来装在我们的曙光服务器上，与机器一起销售，外国公司都不同意，做软件代理也不行，他要垄断整个行业。我们不能对买国外的核心技术抱不切实际的幻想。”31.

4、 增强经济发展能力的技术需要CAE技术在制造业和国民经济中所具有的重要地位和广泛需求，已成为几乎所有工业领域必备的创新技术手段，也是今后从事这些领域工作的技术人员所必须掌握的实用技能。作为现代数值模拟仿真技术的应用对于及时推出换代产品或者开发出更多能支撑企业发展的新产品，已经成为企业持续成长的关键。2. 打破软件垄断市场的经济需求80年代初，国产CAE软件曾有过一个比较良好的发展环境。大部分设计院都使用国产软件。 以后各种国外软件长驱直入，采用低价或免费倾销的方式夺得了市场。今天当我们失去可以与其抗衡的产品时，国外软件的价格又到了难以承受地步。市场垄断在带来商品价格大大提高的同时，也压抑了国内

5、CAE技术的创新动力和产业形成。3. 国家战略安全考虑的政治需索国家对扶植自主应用软件的工作，细水长流，从来就没有停过；但由于我国CAE软件产业建设缓慢、人才流失等，远不及跨国公司对我国市场垄断的速度。跨国公司通过市场垄断、人才猎头(head hunter)等,对我国CAE软件市场的控制日益增强。而我们则自主意识不够，对国外软件依赖日益加大。这既不利于我国CAE软件产业的形成，也拉大了我国与国外CAE软件系统差距，不仅对我国经济的自主发展和产业安全极为不利，同时在国家战略安全的政治需索上长期受制与人，更令人担心。在国家关系中，竞争能力是合作的基础。有许多环境是不能在实验室实现的，只能通过建模、

6、计算分析，以得到其整个过程的信息或结果。国外对关键CAE技术是严格“禁运”的，不要忘记考克思报告。国外的CAE软件厂商也不肯提供关键模块，其目的是希望以一般的技术和模块来维护其市场垄断。他们绝不会将主动权和战略性的技术转让的。二. 培育CAE软件市场的历史经验我国CAE软件的形成和应用可以认为是从70年代开始的，起步早而且规模大，效果和市场反映都很好。CAE软件的研究和开发从来没有停止过，涌现出许多很多有成就的拥有自主知识产权的软件系统：如JIGFEX、HAJIF、紫瑞CAE、飞箭FEPG、APOLANS，由于多方面的因素以及国外软件的冲击，都没能形成产业的格局。面壁“三十年”图破壁，这其中的

7、艰难辛苦已经带走了12代人的青春年华。1. 构筑国家层面可持续发展和相抗衡开发平台三十多年的发展历程，我国所开发较有规模的CAE软件数目不少，以每个软件从理论水平或技术能力来衡量，都是当时CAE技术的佼佼者，都可以成为进一步发展的基础平台。开发大型CAE软件系统不仅要有有限元知识和技术，还要对软件系统做软件工程、软件形式、以及可靠性、可扩展的考虑，其次作为面向用户的软件必须满足与使用者交流的界面、图形，由此构成的CAE软件系统将可能随着计算机技术的发展而更加完备。为方便解决所承担工程项目而编制软件，实用的设计工具成了项目鉴定时的作品；设计工具随着被多人采用和赏识而在社会上流通便成了软件产品；以

8、该软件产品作为发展平台进行改进和开发，使其成为集多种学科、技能和经验，拥有可对其进行修改和再开发权利的有自主知识产权的才是真正的商品。拥有自主产品开发权利的商品对于构筑国家层面可持续发展和相抗衡开发平台具有重大意义。然而事物的发展并不都令人如意：创业者打下的厚实基础，成了后来者“百花齐放”的工作平台，同一套软件系统分蘖而立，成为各有特色、各有创意、各有水平的软件产品；更多的是创业团队苦苦坚持，随着年龄或工作调动，该软件系统逐渐销声匿迹；教训是沉重的，但这类问题的解决绝不是靠简单的行政命令可以解决的。当时的体制环境下有其存在的合理性和必要性。就是在目前，任何带有强制和简单的行政干涉也会严重阻碍技

9、术进步和团队建设。体制和机制所形成的问题阻碍了商业化软件的产生，只能在创新的体制下给予解决。2. 依赖外国软件还是自主设计依然是讨论议题围绕着要不要在国家层面上建立CAE软件系统的问题上有过几次大的讨论，每次讨论都是在国家发展的重要阶段进行的。前年上海就曾申报建立CAE的国家工程研究中心，去年中科院在上海召开了“高性能计算战略研讨会”，同时上海建立了CAE专业的公共服务平台。频繁有力的推进，使得这个挥之不去的议题又成了大家讨论的中心，这是一个培育市场和匡正理喻的历程。软件产业是关系到国家核心竞争力、综合国力和国家安全的战略高技术支柱产业。在全球经济、市场一体化的背景下，仅以“爱国”口号不符合优

10、胜劣汰的市场规律。软件不仅要满足中国市场的需求，还要满足全球市场的需求才能站得住脚。公平的社会权利和市场利益要得到维护和保障，作为关系国家战略发展的软件系统继续受制于人,势必形成经济上依赖和政治上妥协，就不能挺直腰杆说话。软件产业要做大做强,不仅需要政策上的“倾斜”,更需要政策上的“扶正”。国内软件系统能与国外“禁运”软件相抗衡,软件人员所起作用是给“原始创新”核心技术以商业实现和理论体现的平台，是进行科技资源和产业整合的“集成创新”，是国家核心竞争能力的提升和培育。对于应用国内有知识产权CAE软件系统解决关键性难题的示范作用，同样是自主创新体系的建设和积累。认识上的纠偏，对于保护开发CAE软

11、件人员的业绩和应用软件工程师的能力是至关重要的，是政策层面最大的保护和支持。3. 体制建设和产学研联合模式的合作发展瓶颈传统体制下的既得利益和创业环境是阻碍创新技术推广的重要因素。长期以来学校和研究所作为事业单位，让人有衣食无忧的安全感，创业环境险恶加重了对未来的恐惧。可以设想一下，如果当年MSC的开发者依附在NASA出资的项目上，Swanson没有离开西屋实验室，没有资本注入成为上市的股份制公司，ANSYS和MSC能有今天的规模和影响吗？从经济学角度来探讨目前软件开发过程中存在的问题可以发现，将理论成果、算法转换为能解决工程实际问题的生产力的过程，是一种创造性的劳动，具有很突出的私人产品性质

12、；而把计算机技术、软件工具、算法和工程知识结合在一起的综合性工作，则具有社会的广泛性、通用性和共享性，就具有了公共产品性质。作为公共产品，如果个人难以得到其回报，企业也无法享受其成果，个人或企业就没有积极性。投入和产出之间的过程发生断层，后续供应不足，市场就无法运转。为协调个人利益和社会利益，营造和完善政策和体制环境比投入资金更重要。从心理学角度来分析：自我实现的需要是人所追求的最高追求，每一方的利益和要求可以不同，但都希望最大限度地发挥自己智慧和精力的需要。事业的成功、受重视的程度、可能的发展空间构成了实现真正人性的象征。只有各方满足而不是屈从体现自我价值的时候，才有了共同的利益和要求，才能

13、走在一起寻求共同发展的可能。其实各方确实有共同努力的集合点：产业界要在自主品牌上同国外企业保持竞争优势，需要有源源不断的最新科研成果；学术论文需要有实际工程背景和实验的支持，才能“力求实现关键技术和核心技术的新突破”。只有与企业相结合，才能将技术和成果转化为长期良好的发展前景。三. 建立中国CAE软件产业的建议目前探讨建立国家级民族CAE软件产业，其成功的条件并非是技术和资金的来源有了太大的变化，而是当前的体制、机制、法制环境有了很大的变革和改善。相比之下，我国的机制如能发挥其优点，比其他国家的运行机制更能以“举国之力”去建立有关民族和国家整体发展的战略重点。1. 学术资源和企业需求的结合需符

14、合市场规则软件产业是一个风险和机会并存，时间和投资周期较长的产业。大型CAE软件系统则需吸收各个领域的技术，例如动力学、控制、固体、流体、电磁场、，还要综合集成；没有一家单位、一个行业、，可以担负起此重任。只有依靠整个社会的智慧，整个业界的力量聚集在一起，各自奉献成果，各自得到回报，各自取得成功。这样的市场运筹，只有在满足社会化需求的市场框架下，在政府的扶植下才有可能成功。然而奉献成果应该是有条件的，市场经济的原则是对等交换的原则，无条件的奉献会挫伤普通人的积极性，只有将其成果让社会有条件地共同分享，才能体现个人与企业的双赢。学术资源的积累不是简单的个人行为，要保持其后续发展的可持续性，应该尊

15、重知识的社会价值和人才的市场价值。当我们在构思企业需求的时候，不能设想将分散在各个领域的所有CAE领军人才都收揽集中到一个企业中来。企业没有如此实力不说，同时也伤了大家的精气神，就更谈不上合力共建CAE软件产业了。中国的学术界在CAE技术和理论的水平可以体现在各自的学术论文和工具软件中，也可以集中起来在企业的产品中得以体现。企业推出的产品因所拥有的最新技术得以在市场上得到认可，其所提供支持的资源就要得到相应的回报。企业从市场反馈中了解到对技术的需求，可以投入资金由学术界进行探究。紧密结合先进制造业中龙头企业的实际需要，软件产品的价值就能转化成行业服务价值的良性循环链。2. 自主知识产权和创新技

16、术应用构成产业基础有先进的理论研究和核心技术能力，有政府的大力支持还不足以构筑成一个软件产业。核心技术能力的需求由用户“提”出来，而由科技人员“做”出来的。只有将先进的理论研究和核心技术能力解决了用户的实际需要和难题，先进的理论研究才有可能在使用中逐渐被认可。使用中解决可能发生的问题和后续技术改进和服务是市场认可的基本要求，技术进步和最新成果转化是市场发展的必要条件。目前不仅在上海，同样在各地的许多科研院所都在自发地利用自己的能力不断自主研究开发这些软件系统。在软件开发方面，大连理工大学的自主版权CAE软件系统虽然尚未能形成与国外CAE软件全面商业抗衡的能力，但结合国民经济发展的需要，继参与交

17、通部公路桥梁抗震设计规范制订所开发大跨度桥梁抗震程序后，正在探讨在上海与汽车、船舶领域开展合作，推动有自主知识产权的软件系统和创新技术工程实用化进程。当年钱令希院士对其学生钟万勰说：“你带几个年轻人到上海去干吧。那里是经济建设中心，去那里将计算机的应用和力学结合起来，解决一些实际问题”4。如今大连理工大学计算力学队伍可谓成果丰硕，人才辈出。临渊慕鱼,不如退而结网。现在是要将自主知识产权和创新技术应用构成产业基础，依据市场商业原则和接受国家专项任务，筹划建立CAE软件项目企业管理机构的时候了。不然的话，依然形成不了站稳脚跟，持续发展的发展空间。分散在各地的CAE机构都可以以入股的形式或其他各种方

18、式参与CAE软件项目。公司架构应体现社会分工互相合作的“供需结合紧密，组织团队松散”，软件开发可依托互联网的方便高效形成“体系架构集中，地理位置分散”，建立符合市场规律的“经济利益紧密，学术研究自由”良性循环的机制。项目的选址应该放在上海，因为上海为保持作为我国战略产业重要基地的地位，重点发展船舶、航天、航空、核能工业和海洋工程五大战略产业，对于CAE技术的推广应用有着较大的软件应用价值链。CAE软件项目放在上海，也是上海长期支持和扶植CAE软件产业的延伸。目前上海市政府采取的一系列技术推广应用和社会资源共享的有力措施也为装备制造业创造了良好的政策环境。在这里有比当年“南下小分队”更好的环境和

19、空间，有机会创造更辉煌的成绩。3. 体制创新比技术创新本身更为重要探索以创新技术推动产业发展的新思路，建立适合市场需求又能持续稳定增长的实业，不仅要有改革发展进程中所体验到的危机感，同时也是生逢其时的幸运。面临的任务是艰巨的，然而也是一个难得的为民族利益保障、为自身利益发展的理想机遇。A. CAE产业的自主品牌实现缺乏政策层面的引导和整合，就只能是单枪匹马、单打独斗，自生自灭；或者形成专业的分析工具，孤芳自赏。缺乏自主品牌的产品开发平台，就难以使现有的用户保持连贯性和忠诚度，就难以使已有的技术可以集成和建立应用网络。l CAE产业应由重大项目带动。自主品牌应寻求软件研究需要的实际工程背景的落脚

20、点，为今后在该领域有其必要的市场基础做准备。l CAE产业应由市场服务推动普及。自主品牌应开展广泛的普及培训，借助政府提供的中介、咨询的服务手段，推动产业化进程。 l CAE产业需要市场实现和体制改革相结合。自主品牌的市场实现是一个复杂的投入产出组织过程，重要的是在体制改革措施上要有贴近市场的组织保证。l CAE产业应有高效率、市场化的主体。自主品牌须由有效率的行为主体承担，由懂得市场规律、具有市场化运作经验的企业来实施。B. 面向社会、立足市场，壮大自身实力建立国内有自主知识产权的CAE软件产业面临着激烈的挑战与严峻的考验。应该转变思想观念，立足市场，遵循商业公司发展的方向，改变依赖政府“抱

21、大”的“等、靠、要”机制，促进自身业务的发展。l 满足本地化多行业的需求。随着企业竞争能力提高，人们的选择和投向出现“多方位、多行业、本地化”，过去那种靠行政命令的经营方式和手段已不适用于市场竞争。l 调整服务形式和内容。CAE技术的推广应用和产业形成要适时研制出满足不同行业客户需求的产品，提供“功能满足、简单易用、技术保障、价格低廉”的产品。C. 形成自身拥有的创新知识产权CAE软件内核以数值仿真算法为主，是中国人的工作和思维方式的优势所在，国内有足够的技术储备、开发队伍和工程应用经验，并且与其它软件相比其生命周期较长，适合于在中国目前经济技术环境下发展此种软件产业。在建立面向国民经济发展的

22、CAE产业过程中，特别要注意形成企业所有的自主知识产权系统。l 承认科技、知识产权在企业价值创造中的作用。建立起技术、专利等知识产权入股制度和技术创新人员持股制度，形成以保护知识产权为核心的激励机制、竞争机制和技术创新机制。l 从资本化的角度进行风险激励经营管理者制度。管理者的经营管理活动是一种创造价值的智力劳动，要从资本化的角度进行风险激励和约束。l 人才资源的市场化配置。庞大的市场是企业所需CAE技术和知识的来源。开发、利用国内外已有的智力资源为企业价值创造了条件。l 抓住制造业向我国转移的机会。制造业正在进行大规模技术制造，与产业门类比较齐全的经济支撑体系建立技术服务合作，就拥有了巨大的商机。D. 以市场行为推动政府目标建立产业、创办企业是市场行为。政府通过制定相应的政策，为实现扶植软件产业、普及创新技术应用、推动科研成果