国之重器沦为微生物产业 | 中国仿真软件坎坷路

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。