在通讯行业,会将一系列通信技术打包,以无线传输的速率为分界,把移动通信技术按代际区分为2G、3G、4G、5G.
在军工武器装备上,以飞机的高空高速、先进航电、隐身性能等为大致分界,区分三代机、四代机和五代机。
在芯片加工设备上,以硅芯片上栅极之间的等效宽度(近10年制程已不再和芯片上某一实际物理距离挂钩),将不同制程区分为28nm、14nm、7nm、5nm.
大型盾构机主轴承,以直径区分为6m级、7m级和8m级。直径8m及以上的盾构机主轴承是最难制造的,中国直到2023年才打破国外垄断完成技术突破。
虽然 我们都知道技术是连续发展的,每一代技术内部也会有很大差异。同为4G也会有LTE(Long-Term Evolution,长期演进)、同样14nm英特尔能玩出三个加号 晶体管密度逼近台积电7nm。但总的来说,还是有一个最重要的指标牵引着人们的认知。高带宽、低时延的移动通信技术就是更优秀,能效高、密度大的制程就是更先进。
但是,同样被称为”工业皇冠明珠“,CAD、CAE这类工业软件,据小喵所知,似乎没有这样明显的代际划分。
强行划分似乎也可以?比如把二维CAD一代,三维CAD算一代,后面或许云CAD算新一代,或者基于subD建模技术的CAD软件也算一代。但我们都知道,芯片制造卡脖子卡的就是制程,而工业软件卡的可不是这些东西。
那 既然如此,当我们谈论工业软件卡脖子时,“卡”住我们的究竟是什么?
米饭和灵芝
工业软件是许多功能点的集 合。一款进口仿真软件可能有1000个功能点,由于工业软件用户的需求差异很大,不太容易找到一个统一的性能指标来为工业软件划分代际。如果一定要回答说,我们只有研发出功能和ANSYS、LS-DYNA这种国外软件完全相同的CAE软件才算突破“卡脖子”的话,我勒个乖乖 那可太难了。以LS-DYNA这款仿真软件为例,2021年的R13版本,它单是不同的材料本构模型就有超过300种,仅材料卷的参考文档就厚达2000页。
就像要做MATLAB的国产替代 不可能一上来就要求替代掉所有的Toolbox工具箱,我们解决国产CAE工业软件的卡脖子问题,也不可能一上来就瞄着实现所有功能。
实际上,对于一个具体的工业企业用户来说,工业软件里面的1000个功能点,实际能用到的就只有其中100个甚至50个。一家制造汽车零部件的企业使用LS-DYNA仿真优化冲压制造工艺,他绝不可能用到软件里面描述土壤和心肌组织的材料模型。一家国产工业软件,如果能把这家企业需要的50个功能点做好、算准,价格还比进口软件低,那在理论上,它就能顺利地完成国产化替代,解决这家企业的”卡脖子“问题。——理论上。
安世亚太的田锋先生在《工业软件沉思录》书中就提到,赶上国际标杆才能实现国产替换,是工业软件发展的一大误区。用一个很形象的比喻就是,中国工业软件需要的是解决温饱的“米饭”,而不是高端的“灵芝”。换句话说,解决工业软件自主替代,关键问题是首先解决企业的“刚需”。
那么问题又来了,什么是刚需?
什么是刚需?
要讨论这个问题,首先 经济规律必须起作用。我们用大家都了解的消费品举几个例子。
买手机,对于专心想打游戏的人,可能摄像功能就不那么重要;对于喜欢拍照但不打游戏的人则反之,性能不用顶尖但拍照美颜效果必须好。对于滴滴司机、快递员外卖员,手机续航要长、定位要准。对于买一些高端品牌手机的人,他们可能不会用它打游戏,但手机一定程度上要能配得上他们的身份。这些功能就是不同人群的刚需。
买笔记本电脑,经常出差的人希望电脑轻薄;放在寝室和卧室里用它打游戏或创作的人希望电脑性能足够强、散热足够好。有些人买ThinkPad想要安全可靠,另一些人买MacBook想要时尚美观。如果你想要性能和轻薄兼顾,你总要放弃一些方面,或者你得加钱。
买电脑,你只有5000预算,二者不可得兼,你只能选择对你来说最重要的方面。你最终选择的部分,就是你对电脑的刚需。
如果你说,你买手机、买电脑的预算足够高,买最贵的就好,不想花时间精力去研究。那么花几万、几十万买车的时候你要不要想一想自己的刚需是什么?花几百万买房的时候呢?
只要经济规律存在,功能越强的东西价格越高,你就总会在某个尺度下遇到预算的约束。在预算约束下,你只能选择你真正需要、能用得上的功能,而放弃那些对你来说不重要、华而不实的功能。你选择的功能,就是你对这件商品的刚需。
但如果我今天告诉你,我可以免费送你一辆车,只要是汽车就行,品牌型号你随便选。你还会选你“刚需”的这辆车吗?不会的,这时候你肯定是选最贵最好的。因为它免费嘛。这时候就有种心态,叫“我可以不用,你不能没有”。
工业软件,恰恰就有这种情况。对于很多用户来说,由于最初学习使用时上手用的都是破解版,既然都不花钱,那自然直接选功能最强的就好了。这些功能,“万一以后用得上呢"。
更可怕的是,对于电脑,轻薄和性能或许是不可兼得的。汽车来说,性能、空间和小巧灵活是不能兼顾的。但在软件的世界里,最强的那些工业软件,可能除了安装包占空间大一点之外,没有任何物理定律约束它们,它们几乎没什么短板。操作更友好、求解器功能更强大,计算效率说不定还更高。
在经济规律失灵的时候,用户就不会去选择只满足刚需的产品了。而是会选择功能最全面、最强大的那一款。等到需要购买正版的时候,企业差不多已经基于这款仿真软件建立了初步的仿真分析流程,已经和这款软件绑定了。
识别刚需,需要专家
还以前面买手机、买电脑来举例子。实际上,不是每一位消费者都会、都有能力在选购之前搞懂手机和电脑这些参数的。电脑的CPU型号、内存、屏幕、电池等性能,哪一款更好,性价比更高,一般只有“发烧友”才能对这些参数了如指掌、如数家珍。
工业消费品尚且如此,作为专业生产力工具的工业软件更甚。ANSYS Mechanical产品有 Enterprise\Premium\Pro等许多规格,大多数用户在初次接触时,很可能连产品功能点都不能完全看懂,又怎么能知道自己企业对软件产品的需求在哪呢?
举例来说,ANSYS里的超弹性本构一共有多达13种。可能企业最终经过仿真试验对标测试,固定下来使用的就只有一种Ogden本构,但在测试之前,你肯定是希望功能越多越好。万一我测试之后发现Mooney-Rivlin本构更合适呢。
或者,企业目前是只需要做简单线性、非线性的强度分析。那万一以后随着仿真能力的发展,企业可能用到断裂、破坏、疲劳分析呢,以后可能用到流固耦合、振动分析、显式动力学分析呢。要不干脆一口气都买了吧。
——结果,两三年过去了,软件版本更新了,企业实际使用到的,还是之前那些基础功能。
所以,我们可以发现,只有当企业已经形成了明确的仿真流程,当企业已经非常熟悉某款工业软件以后,才能很明确地描述出自己的刚需是什么。
或者企业需要的只是“墙上那个孔”。用有限元法做静强度分析时,需要的是前处理工具、网格划分、后处理画云图;但如果像Simsolid这样无网格的工具出现以后,它能用更高的效率、足够的精度满足企业的需求,那我也可以不要网格划分,只要你能准确帮我验算设计方案的强度就行。
综上所述,要弄清楚企业对工业软件的实际需求、刚性需求,只有熟悉工业软件的应用型专家才能做到。只有专家用户才最清楚自己的需求,正如只有发烧友才愿意花时间研究、把钱都花在刀刃上。
满足刚需,支持自主软件
所以,什么是刚需?
对工业软件的用户企业,经过探索,公司内部形成确定的的仿真流程后,在有1000个功能的仿真软件上,你真正能用到的那100个功能,加上近期未来可能会用上的50个功能,就是刚需。
对工业软件公司来说,一个行业内大多数用户都在用的功能,就是要优先实现的刚需。
比如结构仿真接触模型,可能最初实现的时候,就一个绑定、一个摩擦接触就够了。接触算法实现一个增强拉格朗日、一个MPC就可以了。不一定要把所有模型都一步到位的给出来。
所以,对于工业软件公司,不必全面对标国际大牌软件的每一个功能,不用照抄所有的算法模型。1000个功能里,挑着先实现100个就够用。
对于用户企业,不要有这种“我可以不用但你不能没有”的心理。搞清楚自己对软件的实际需求,如果一家中国工业软件公司能提供这100个功能,价格和服务还能有一定的优势,那就给国产软件一个机会。
前面说的是对要购买软件的企业来讲。但对于学习者,当你不知道你未来要用到哪些功能、不知道你的刚需在哪里的时候,最好去学习最先进的、功能最丰富的软件。有条件的话,还应该对比学习多款软件。当你不知道你未来需要什么的时候,你需要的是一整座图书馆,是一个功能目录。只有拥有最开阔的视野和眼界,才能快速成长为大师。
目前国产工业软件这个大好局面,是过去几十年来从未有过的。我们要珍惜这些来之不易的工业软件产业化成果。但 每一家公司都会承认,我们距离国际巨头公司仍然有着巨大的差距。在这样的差距下,想要稳住阵地,继续向工业软件技术的高峰发起进攻,不仅需要国家和资本的持续支持,更重要的是需要用户的理解和陪伴。
仅以这篇随笔,写下我对安世亚太提出的“工业软件要解决用户的刚需”这一论断的粗浅理解。这一结论当然并不仅限于安世亚太,而是应该适用于所有工业软件领域的创业公司。不仅适用于追赶者,也应该适用于使用新技术、新算法的创新者。
真心祝愿中国每一家工业软件公司,能继续一路披荆斩棘。在中国实现高水平科技自立自强的道路上,打好我们这一细分领域的这场仗