第２０卷第２期 计算机辅助工程 Ｖ０１．２０ Ｎｏ．２ ２０１１年６月 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕｎ．２０１１ 文章编号：１００６—０８７１（２０１１）０２—０１３３－０３ 发展自主ＣＡＥ软件的创新模式 王菲菲， 毛火华， 陆仲绩 （上海科学院上海ＣＡＥ技术公共服务平台，上海２０１２０３） 摘要：为促进我国自主ＣＡＥ软件及产业的发展，阐述我国重大工程项目中ＣＡＥ软件开发存在的问 题以及与国外软件的战略博弈，认为我国不能站在全球价值链的低端，应该从软件系统的质量标准 认定和通用软件的综合系统工程等角度促进ＣＡＥ软件及产业的发展，实现重点领域突破并形成竞 争优势． 关键词：ＣＡＥ软件产业；自主发展；创新能力 中图分类号：Ｕ４４１．５；Ｕ４４４．．１８；ＴＢ１１５ 文献标志码：Ａ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ＷＡＮＧ Ｆｅｉｆｅｉ，ＭＡＯ Ｈｕｏｈｕａ，ＬＵ Ｚｈｏｎｇｊｉ （Ｓｈａｎｇｈｍ ＣＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｌａｆｔｏｒｍ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｎａｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｉｃ ｇａｍｅｓ ｗｉｔｈ ｆｏｒｅｉｇｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｒｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ．Ｃｈｉｎａ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ—ｅｎｄ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｖａｌｕｅ ｃｈａｉｎ．ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｙｒ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｕｎｉｆｉｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｎ ｋｅｙ ａｒｅａｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎｄｕｓｔｙｒ；ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ２０１０年１２月，美国新闻机构ＩＤＧ Ｎｅｗｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ 怀疑是否有必要建立自主产业的、学术成果辉煌而 评出２０１０年十大科技事件，其中，苹果ｉＰａｄ的上市 市场举步为艰的．为此，探究发展自主ＣＡＥ软件工 名列第一．ｉＰａｄ的诞生成为平板电脑市场风起云涌 程的产业创新模式显得尤为必要． 的里程碑．之前，惠普等公司都曾推出过平板产品， 然而市场反应平淡；２０１０年４月，ｉＰａｄ的上市使得 １ 重大工程项目中的ＣＡＥ软件开发 各大ＩＴ厂商纷纷重抖精神，再次进军平板电脑市 及与国外软件的战略博弈 场．从平板电脑的发展历程联想到自主ＣＡＥ软件产 国外主流ＣＡＥ软件人性化的交互使用界面、规 业的成长，这其中有许多可借鉴之处． 范方便的软件接口、成熟可靠的求解算法，对个体使 在自主ＣＡＥ软件的发展过程中，我国有独立开 用者非常有吸引力．目前，在工程领域，特别在教学 创有限元法并奠定其数学基础的基础理论，有突破 实践中，国内尚没有比国外主流软件更方便、更流行 传统经典理论的辛理论体系和数值方法，更有无数 的ＣＡＥ软件．国外主流ＣＡＥ软件已垄断国内ＣＡＥ 伴随重大工程项目建设成长的自主科技成果，然而， 市场多年，并不断推出新的版本和理念以保证其市 自主ＣＡＥ软件产业的路走得很艰难．这其中不乏有 场的占有量．垄断成为国外厂商赢得财富的工具，成 收稿日期：２０１１－０３—０１修回日期：２０１１－０４．０１ 作者简介：王菲菲（１９８Ｏ一），女，山东青岛人，工程师，硕士，研究方向为ＣＡＥ技术推广和应用，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｆｆｗａｎｇ６１２＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｎｒ．ｃｎ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｃａｅ．ｅｎ １３４ 计算机辅助工程 ２０１１丘 为有关国家在国际政治中威胁利诱的手段．ＣＡＥ软 件系统已成为有关领域非常重要甚至是唯一可行的 数值仿真工具，这在某些国防科技和前沿科学研究 领域表现得尤为突出． （１）航空发动机．尹泽勇认为：中国航空发动机 和价值．这就像高速路上挤满自行车，极大地浪费宝 贵的资源． 自主研发的软件技术在航空、航天等重大工程 项目中发挥过不可替代的重要作用，打破国外在 ＣＡＥ软件行业的垄断和对中国的封锁，使国外软件 由有限制的高价租用逐步转为放开销售．④因此，整 个国家竞争力的提升，需要自主ＣＡＥ软件的强力支 持，依靠国外ＣＡＥ软件不可行，而且发展通用可持 续发展的ＣＡＥ软件集成系统更应是社会的公共责 任和产业结构中不可或缺的部分． 研发的瓶颈，软件因素至少占到一半；“软装备”被 称为工程分析软件，最先进的“软装备”不可能买 到，想要拥有核心竞争力，软件就得同步走．开发工 程分析软件需建立物理模型，完善模型需要巨大投 入，而我国企业不具备此实力；现在也有一些小公司 开发这类软件，但他们更多的是“倒卖“，即在国外 产品上稍微加点东西，本质上技术进步不大．＿ｌ （２）舰船与海洋工程．在舰船研究设计中，ＣＡＥ “发展我国ＣＡＥ软件技术和产业，对于提高我 国产品核心竞争力和自主创新能力、打破市场垄断、 保证国家安全和实施国家中长期科技发展规划等具 有重大意义”．正是在众多重大工程项目中的技术 技术的应用很普遍，同时也普遍使用商业软件进行 整船水下爆炸冲击计算． 虽然在国内市场上许多 国外商业软件宣称可以提供水下爆炸模拟仿真的功 能，然而真正可以使用到实船设计的水下爆炸ＣＡＥ 软件被严格控制出口到中国，即使到美国访问的中 国学者也被严格限制接触该类软件．该类软件出口 到其他美国同盟国家也必须经过美国国会批准． 应用、软件开发和战略博弈的艰难取胜，我国一大批 自主技术托起了国民经济建设的脊梁．何为新兴战 略性产业，以温总理所确定的原则，第一条为“要真 正掌握关键核心技术，否则就会受制于人”．我国在 自主ＣＡＥ领域不能只是站在全球利益价值链的低 端，建立自主ＣＡＥ软件产业势在必行． （３）大型飞机设计．近年启动的大型飞机研制 重大科技专项中，对于高端的、真正应用于飞机设计 的软件，国外公司都严格保密，我国能得到的是版本 低、精度低、限制ＣＰＵ使用量级的ＣＡＥ软件．更重 要的是，由于没有软件源代码，极大地束缚我国大型 飞机的整体设计和制造业的长远发展． （４）核电站．要有自己的ＣＡＥ软件，才能在国际 上获得平等的地位．上海核工程研究设计院的研究 ２发展自主ＣＡＥ软件的创新模式 ３０多年来，我国ＣＡＥ领域的基础工作可圈可 点，研究成果更是独具特色，但没有实现自主ＣＡＥ 软件商业上的成功，没有形成自主ＣＡＥ产业的雏 形．３０年前的软件可以靠单项技术杀出一条生路， 但现在的软件必须是海、陆、空全方位立体作战系 统；靠一家之长来成功开发商业ＣＡＥ软件系统相当 困难． 人员深有体会：有些软件即使出高价，美国也不肯 卖；而欧洲的某些国家由于有自主的软件，他们竟然 可以免费得到美国的同类软件．中国应该在国家层 面关注自主ＣＡＥ产业建设，只有提高自身能力，才 能得到竞争者的尊重和认真对待． （１）软件系统的质量标准认定．一流企业做标 准，二流企业做品牌，三流企业做产品．ＭＳＣ． Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司的某些软件产品被美国联邦航空管理 局认证为领取飞行器适航证指定的唯一验证软件， 从而独步江湖多年，这就是一大例证．成熟的软件企 业以开发生产、系统集成、应用服务和其他相应技术 服务为主要任务，并取得相应的软件开发资质等级 认证．计算机信息系统集成资质等级评定是通向市 （５）超级计算机．目前，国内众多的大规模计算 机系统都处于机器用不满或缺少大规模应用的状 态，虽然利用超算中心资源可以缓解部分中小企业 买不起ＣＡＥ软件的窘境，但使用１６０核以上进行计 算的仅占１％ｌ４ Ｊ，“大机器，小应用”已经成为限制大 规模计算的难题．另一方面，要充分发挥超级计算机 场的依据和标准，但个体因难以达到较高资质等级 而在市场竞争中处于劣势，甚至被淘汰；目前主流 ＣＡＥ软件系统大多集成和开发有数十个专业应用 分析程序，在众多领域不断得到验证和分析，从而得 到修正和提高．在国家层面发展自主ＣＡＥ软件系 的性能，需要有与之相匹配的高性能计算软件．国外 商业软件除价格垄断外，根本不售卖具有高技术含 量的模块，导致无法发挥和体现超级计算机的功能 ①参见２００８年第３３９次香山科学会议上，大连理工大学宗智教授的报告《国产水下爆炸ＣＡＥ软件的讨论》． ②参见《上海力学动，￣｝２０１０年刊登的《凝聚专业技术协会力量，服务国家战略产业建设》． ③参见２００８年第３３９次香山科学会议上，西安飞机强度研究所孙侠生研究员的报告《以工程应用为基础实现航空ＣＡＥ软件的产业化发展》 第２期 王菲菲，等：发展自主ＣＡＥ软件的创新模式 ｌ３５ 统，可将以往积累的大量成果和经验作为软件开发 推动自主软件产业建设中注重加强社科方面的思 的基础，也可以在基础研究中有的放矢地进行投入． 考，应该更能综合考虑我国国情和科技、产业基础， 个体无法胜任这种多领域作战的重任． 实现重点领域突破和形成竞争优势． （２）通用软件的综合系统工程．主流ＣＡＥ软件 的成功推广，很大程度上在于具有便捷的用户交互 ３ 结束语 界面和集成软件功能的开发平台．前者需用日新月 ｉＰａｄ在平板电脑业中破茧而出，是创新的成功． 异的实体图像处理技术作依托；后者则更注重多目 不可否认，研发是行业中决定性的重要因素，但创新 标、多学科的网络化系统管理．国外成功的主流软件 是天时地利人和的结果．创新的价值在于市场的认 往往借助资本的力量，通过收购、兼并和组合等手段 可．中国的ＣＡＥ软件产业应以国家建设的自身需求 来占有市场，国内软件开发若依托国外软件平台进 为发展背景，满足突破“禁运”、“垄断”等限制的国 行二次开发，或许可以取得一时的成功，但要采用这 家需求，应得到更大的发展空间和可以做实做强的 种方式研发出自主的ＣＡＥ软件系统，目前还没有成 机制．产业结构调整的整体利益应该以体现知识资 功的先例，反而造成人员加速流失的后果． 本的“个体价值”为基础，要有给技术人才体现价值 自主ＣＡＥ软件系统应以有别于国外成熟流行 和企业实现需求的通道．创新模式是一系列变革的 的技术作为蓝本，将具有自主领先的应用技术作为 结果，促进创新的各方因素能汇聚成经济发展的动 构建开放、技术密集型软件系统的核心技术平台；应 力，其中，人文社会素质的积淀是创新的基础．创新 在更高的层面（如国家层面）、更新的理论方法和更 同时也是一种文化现象的表现，“凡战者，以正合， 贴近国家先进制造业背景作为自主ＣＡＥ软件工程 以奇胜”，发展自主ＣＡＥ软件产业或许就是这个道 建设的雏形，全面吸收、吸引最广泛的自主技术，构 理．现阶段，面对自主ＣＡＥ软件与国外主流软件的 建面向国民经济、重大工程的应用软件系统；应以企 巨大差距，中国应摆正位置，端正态度，出其不意，才 业和工程之所需来指导其理论研究的方向和目标， 能以己之长，攻彼之短，赢得一席之地． 并通过企业、工程的实践应用评判其效益和作用． 建立自主软件产业不仅是工程科学的事，更是 知识经济时代，工程科学的学者们单凭自身的 社会科学要统筹解决的问题．工程科学的人以前都 努力和认识是不够的，应得到专业的社科学者的指 不太关注社科领域研究的问题，现在看来必须按照 点．科技成果不能成为商品在市场上流动，就不能融 科学的市场规律办事；社会科学的人也要了解工程 人工程项目和扎根商品社会，就无法在更大程度上 科学已有的条件和能力，没有自主核心技术，仅靠 体现价值；科技成果不能成为商品在市场上流动，对 “低碳”、“绿色”等概念就大干快上，将得不偿失，甚 于类似问题的解决就不能提供公共服务，不能有力 至会积重难返．建立自主ＣＡＥ软件工程的创新模 支持相关产业结构的优化．目前，工程界的社科化讨 式，除工程科学研究的积累和传承外，探讨切合经济 论，已成为在宏观经济调整下建立新兴战略产业、提 社会的全面协调可持续发展的社会科学理论，为新 升先进制造业和优化生产性服务的重要因素． 在 兴产业创新支撑体系提供基础，也显得很有必要． 参考文献： ［１］ 高博．尹泽勇院士：中国航空研发瓶颈“软件”因素占一半［ＥＢ／ＯＬ］．（２００９－０３－０６）［２０１１－０３－０２］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｅｉｅｎｅｅｎｅｔ．ｅｎ／ｈｔｍｌｎｅｗｓ／ ２ｏ０９／３／２１６９５９．ｈｔｍ１． ［２］ 吴广明．ＣＡＥ在船舶结构设计中的应用及展望（ｃ］／／中国科学院．中国科学院技术科学论坛第２３次学术报告会议论文集：ＣＡＥ自主创 新发展战略．上海，２００６：２８３－２９１． ［３］ 陈刚，王磊，宋慎义，等．ＣＣＦＤ：面向大型飞机设计的万核级流场数值模拟软件［Ｃ］／／第６届中国ＣＡＥ工程分析技术年会论文集．哈尔 滨．２０１０：７２５－７３４． ［４］ 洪钊峰．我国高性能计算产业：硬件巨人，软件矮子［ＥＢ／ＯＬ］．（２００９—１１０－０３）［２０１１－０３—１０］．ｈｔｔｐ：／／ｓｅｒｖｅｒ．ｉｔ１６８．ｃｏｎｒ／ａ２００９／１１０３／８０２／ ｏ【）ｏＯｏｏ８Ｏ２２５３．ｓｈｔｍ１． ［５］ 贺贤土，赵世荣．加速发展我国高性能计算的建议［ｃ］／／中国科学院．２００７高技术发展报告．北京：科学出版社，２００７：３３７－３４４． ［６］ 于杰，王钱荣，吴慧玲，等．自主ＣＡＥ软件产业和服务平台建设［Ｊ］．计算机辅助工程，２０１１，２０（１）：１４４－１４７． ＹＵ Ｊｉｅ，ＷＡＮＧ Ｑｉａｎｒｏｎｇ，ＷＵ Ｈｕｉｌｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＣＡＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｌａｆｔｏｒｍ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔ Ａｉｄｅｄ Ｅｎｇ， ２０１１，２０（１）：１４４・１４７． （编辑于杰） ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｃａｅ．Ｃ／Ｉ