走自主创新之路，掌握自主可控的智能制造工业软件，是解决我国战略性领域关键零部件制造受制于人、实现制造业向高端跨越的必经之路
从战略层面将工业软件作为我国重要的战略资源进行长期支持、从战术层面推动构建产业生态、从人才层面优化人才培养引进机制，合力锻造出我国自主可控的工业软件
“工业软件姓工不姓软”，从事工业软件的人才应具备工业和软件业复合专业背景
文 |《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺
中国科学院院士丁汉
第四次工业革命，将智能制造推向了潮头，工业软件的重要性也不断凸显。近年来，我国工业软件市场以超过10%的年均增速快速发展，部分领域国产软件市场占有率超过50%，但研发设计类软件国外企业仍占主导地位。中国工业软件面临补足研发设计高端软件短板，破解部分领域“卡脖子”问题的挑战。在中国科学技术协会发布的2022重大问题难题中，发展自主可控的工业设计软件列为10大产业技术问题之一。
工业软件的研制高度依赖工业发展技术以及经验迭代累积，没有捷径可走。中国科学院院士、华中科技大学学术委员会主任丁汉带领团队聚焦航发、能源、船舶等行业复杂零件制造，历经20多年，在大量先进制造工艺、核心算法的基础上，研发了智能制造核心工业软件CAM（计算机辅助制造）系统，在航空航天领域实现应用和部分替代，打破了国外软件的垄断地位。
2022年初，在国家自然科学基金委的支持下，“机器人化智能制造”基础科学中心在华中科技大学成立，创建机器人化智能制造理论体系，形成自主可控的核心工业软件、关键技术和重大装备等，成为中心的发展目标。
在航空航天、电子信息、生物医药等高端制造领域，工业设计软件已是不可或缺的基础性工具，为加快培育本土设计类软件，丁汉在接受《瞭望》新闻周刊记者专访时表示，亟需从战略层面将工业软件作为我国重要的战略资源进行长期支持、从战术层面推动构建产业生态、从人才层面优化人才培养引进机制，合力锻造出我国自主可控的工业软件。
工业软件支撑智能制造
《瞭望》：发展自主可控的工业软件有何意义？工业软件在智能制造中扮演什么角色？
丁汉：工业软件是工业知识的复用。不同于计算机软件的“软件属性”，工业软件从本质上来说还是工业品，是对制造业规律的数学表达，是以软件形态承载的大量工业技术及知识，包含工业领域知识、行业知识、专业知识、标准和规范等。需要通过科学的方法，如数学建模、软件工程方法等，经历充分的工业应用锤炼和长期积累，以及良好的工业软件生态氛围，才能形成商品化的研发设计工业软件产品。
21世纪以来，欧美发达国家将工业软件发展上升为国家战略，我国“十四五”软件和信息技术服务业发展规划，德国“工业4.0”战略，美国《工业数字化转型白皮书》，欧盟的信息社会计划（IST）和尤里卡ITEA计划都对其进行了重点关注。
要成为工业强国，我们需要突破智能设计与仿真及其工具、制造物联与服务、工业大数据处理等高端工业软件核心技术，开发自主可控的高端工业平台软件和重点领域应用软件，推进自主工业软件体系化发展和产业化应用。
近十年，我国航空航天、能源化工、先进轨道交通等行业发展势头好，这些行业对大型复杂零件、构件制造的需求非常强烈。数控机床作为当代制造的主要装备，在实现复杂曲面零件高精度制造中扮演了十分重要的角色。然而，随着制造对象尺寸越来越大、产品结构越来越复杂、产品服役性能越来越高，现有制造模式面临重大挑战，难以满足生产效率和品质需求，智能制造是解决上述问题的新模式新手段。
工业软件作为智能制造的大脑和神经，通过在制造过程中的环境感知、自主决策与自律适应，并融入人类智慧和知识经验，实现单机能工巧匠、多机分工协作、人机自然交互，达到数字化制造技术与机器人技术的深度交融，从而提高我国战略与支柱领域大型复杂零件、构件制造水平，带来制造技术的变革。
工业软件是推动制造业高质量发展的核心要素，是推进工业数字化转型的重要手段，也是智能制造的灵魂。没有工业软件的支撑，就不可能有数字化、网络化、智能化。
二十载耕耘本土工业设计软件
《瞭望》：机器人化智能制造最内核的是工业软件。你们团队发展了哪些自主可控的工业软件？
丁汉：机器人化智能制造是将机器赋予“人”化。利用机器人灵巧、顺应和协同等特点，为不确定性、非结构化环境下的制造提供新模式。突破复杂曲面加工工艺，实现我国核心工业软件、工艺装备的自主可控，支撑大国重器高效高品质制造，是我们团队一直以来的信念和责任。
二十年来，我们聚焦航发、能源、船舶等行业复杂零件制造，深入研究复杂曲面制造理论及工艺，逐步积累了先进的制造工艺、核心算法，先后突破了复杂曲面特征高效加工方法、薄壁结构自适应加工变形控制方法等核心加工工艺，研发了机器人化智能制造的核心CAM软件。
在细分领域，我们推出了围绕叶盘叶片等复杂曲面数控加工TurboWorks/TurboCut及大型曲面零件机器人化加工HustRimCam两款自主可控的工业软件，在核心功能点上与国外同类软件相当，部分特色算法甚至领先国外同行，打破了国外软件的垄断地位。其中，TurboWorks/TurboCut主要应用于国内航空发动机的叶轮、叶盘、叶环、叶片等复杂曲面零件。HustRimCam针对能源、船舶行业水轮机、螺旋桨等大型构件，均可独立完成零件全流程数控加工。软件中自适应加工、在线同步仿真、行程约束等特色技术能有效控制大型复杂零件加工变形，提升零件加工效率及品质。
CAM软件需要具有易用性、稳定性、高计算效率和极丰富的工艺数据库，其研发具有较高的技术难度和较长的研发周期。我们自主研发的CAM软件当前提供的策略多元性、参数丰富性以及模型适用性等细节层面与国外软件相比尚有差距，亟需通过大量行业应用加速本土软件的迭代升级。这一研发过程没有捷径可走，只能一步一个脚印，边研发，边迭代提高。
《瞭望》：你对发展自主可控工业软件有哪些建议？
丁汉：近几年我国逐渐加强了对国产自主可控工业软件的支持力度，出台了一系列支持国产工业软件的政策，良性效应正逐渐显现。但发展自主可控工业软件，仍然面临挑战。
从产业链层面看，面临健全工业软件产业链的挑战。发达国家的软件公司构建了包括基础研究、技术开发、应用迭代等全产业链条，并通过持续投入、迭代开发和技术并购，已经形成了较高的核心技术，存在较高技术壁垒和产品用户黏性，使其他竞争者难以跻入产业链的某一环，实现反超。
从专业人才培养层面看，业界有句话“工业软件姓工不姓软”，从事工业软件的人才应具备工业和软件业复合专业背景，并愿意长期在这个领域耕耘投入，国内面临培养复合型人才的任务。
从市场层面看，国内高端制造业对应用国产工业软件缺乏足够的信心。工业软件是在实际应用中发展起来的，提供足够的应用空间，国产工业软件就有更多进步的机会。
走自主创新之路，掌握自主可控的智能制造工业软件，是解决我国战略性领域关键零部件制造受制于人、实现制造业向高端跨越的必经之路。
首先，从战略层面将工业软件作为国家重要的战略资源进行长期支持。推动成立核心工业软件发展专项基金，利用国家重点研发计划、国家科技重大专项予以扶持，对重要工业软件如CAD/CAM/CAE（计算机辅助设计/制造/工程）、CAPP（计算机辅助工艺过程设计）等，稳步推进国产替代，通过保险补贴、研发应用奖励补贴等政策，推动国产软件在各行业应用，全面提升我国自主可控工业软件发展水平。
第二，从战术层面推动构建产业生态，找到工业软件优势突破点，鼓励制造业对国产软件开放应用机会。在部分领域，比如中望二维CAD、华天三维云CAD、开目三维CAPP等一批工业软件，已经具备了一定程度的局部产业优势，可以这些优势点为基础，形成局部突破，促进一批重大项目立项和建设，系统总结一批优秀行业解决方案，在全行业推广应用。鼓励软件企业与工业企业、军工企业加强战略合作，通过并购股权、投资成立合资公司等，形成利益共同体，面向特定需求开展工业软件的技术研发、磨合和应用，给国产软件以试错和提升的机会，最终实现工业软件和制造业双赢。
第三，完善投融资机制。要大力支持符合条件的工业软件企业上市融资，创新投融资方式，支持企业通过知识产权质押融资、股权质押融资、科技及知识产权保险等手段获得商业贷款；充分发挥融资担保机构作用，为小微企业提供各种形式的融资担保服务；拓宽企业融资渠道，改善金融机构服务，加大对核心工业软件产业的中长期贷款支持力度，扶持工业软件产业发展。
第四，完善人才培养和激励机制。依托国内高等院校，建立工业软件研究实验室，开展工业软件通用技术基础研究，鼓励国内科研院所、高校和企业开展联合培养，扩充行业后备人才；加快出台人才专项政策，鼓励企业制定股权分配、股票期权激励方案，解决行业人才成长发展后顾之忧，避免人才流失。
补齐复合型人才短板
《瞭望》：对培养工业软件人才，你有哪些建议？
丁汉：当前我国面临工业软件人才有可能“断供”的严峻现实，亟需培养对零件制造工艺、加工装备以及大型软件架构开发熟悉的复合型人才。
创新高校院所工业软件人才培养机制。目前高校院所工业软件人才培养面临更新知识体系、与业界建立交流互通机制等问题。高校院所应建立与业界需求适时同步、学科交叉工/软兼备的人才培养体系，建立普通人才高校订单式培养、高端人才校企乃至全产业链联合培养的模式，建立高校、院所、企业人才互融互通的政策与渠道。
建立工业软件产业链用人机制。工业软件企业需要建立完善的培训体系和职业发展体系。重视人才的招聘和培养工作，加强软件人才的一线工程化培训；建立科学的晋升机制，提供良好的研发环境，让人才留得住，有发展空间；加强管理水平，提高员工的待遇水平。2021年开始，工业软件企业逐渐成为资本眼中的热门赛道，应鼓励公司将股权、期权等作为跨国跨行业引人、留人的重要手段。■