近期，在國產(chǎn)大型工業(yè)軟件生態(tài)建設(shè)大會上，來自中國航天科技集團(tuán)、中國航空工業(yè)集團(tuán)、中國船舶集團(tuán)、中國兵器裝備集團(tuán)、中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)等軍工單位的20余家研究院所，均在會上指出了國外工業(yè)軟件的應(yīng)用問題，并發(fā)布了對國產(chǎn)工業(yè)軟件的相關(guān)需求。
下文，我們從將幾個典型的問題和需求中總結(jié)：軍工單位對國外軟件的共性問題和擔(dān)憂、軍工單位對國產(chǎn)工業(yè)軟件的共性需求，以及國產(chǎn)軟件發(fā)展的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)。
共性問題：軍工單位對國外研發(fā)設(shè)計軟件使用擔(dān)憂
中國航空工業(yè)集團(tuán)某研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人指出了研發(fā)設(shè)計工業(yè)軟件的四個現(xiàn)狀：
1. 重大裝備的研制中廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件，其中90%以上仍依賴進(jìn)口；
2. 國內(nèi)結(jié)構(gòu)分析軟件整體對外依存度高，受制于人的狀況嚴(yán)重；
3. 國外軟件的后門問題嚴(yán)重影響我國的國家安全；
4. 國外軟件的核心敏感模塊和數(shù)據(jù)庫對我國實施禁用風(fēng)險。
中國船舶集團(tuán)某研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人也指出了同類的問題：
1. 目前使用的設(shè)計工具、專業(yè)分析軟件等大多數(shù)為國外產(chǎn)品；
2. 部分專業(yè)軟件大部分功能相近，重復(fù)建設(shè)問題嚴(yán)重；
3. 軟件升級費用高、升級難度大等現(xiàn)狀問題突出
4. 有些真正有用的功能模塊面臨著禁用風(fēng)險；
5. 部分軟件存在“后門”，數(shù)據(jù)安全面臨危險、泄密風(fēng)險大；
6. 各軟件數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)共享和交互難度大，集成應(yīng)用難。
針對以上兩個單位指出的現(xiàn)狀，某軍工集團(tuán)的計算所從軟件的使用角度提出了一些堵點和痛點：
1. 老產(chǎn)品的二維CAD圖紙需要很多人工操作才能轉(zhuǎn)換成三維模型；
2. 目前不斷更新的新技術(shù)、新工藝沒有相應(yīng)的設(shè)計仿真工具支持；
3. 產(chǎn)品的部分性能指標(biāo)還依賴實物試驗驗證，沒有對應(yīng)仿真手段；
4. 設(shè)計與仿真工具依賴于成熟商業(yè)軟件，不能完全符合產(chǎn)品特點；
5. 同一個CAD設(shè)計模型需要根據(jù)不同仿真生成多種CAE簡化模型；
6. 結(jié)構(gòu)、電路、電氣等多專業(yè)相互之間的協(xié)同設(shè)計仿真程度不高；
7. 設(shè)計與仿真的手動操作比較多，耗時占據(jù)了大是個人工作時間。
現(xiàn)場某專家稱，根據(jù)各專業(yè)仿真分析需求，他們配置了涵蓋結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體動力學(xué)、熱工水力、聲學(xué)、核動力裝置、復(fù)合材料、發(fā)配電、電磁兼容、電子熱學(xué)等主要專業(yè)領(lǐng)域的70余種CAE仿真分析軟件(國外商用軟件為主)，實現(xiàn)多專業(yè)高精度定量分析。
除了以上三個研究院所外，其他單位也提出了相關(guān)的使用現(xiàn)狀。從中不難發(fā)現(xiàn)，軍工單位普遍擔(dān)憂的問題有三：
第一，國產(chǎn)軟件可替代性問題，尤其是應(yīng)用于不斷更新的新技術(shù)和新工藝方面的需求；
第二，工業(yè)軟件的數(shù)據(jù)一致性和安全性的問題，不斷成為智能化、自動化變革的掣肘；
第三，國外軟件的費用較高、關(guān)鍵功能模塊面臨著禁用風(fēng)險，但是國產(chǎn)軟件重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，選擇合適的軟件比較困難。
共性需求：軍工單位對國產(chǎn)研發(fā)設(shè)計軟件的需求急迫
針對以上問題，他們也都提出了相關(guān)需求。比如某研究所指出產(chǎn)品研制的緊迫需求：貫穿了“預(yù)發(fā)展-設(shè)計-制造-試驗-服役”全環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)協(xié)同和關(guān)鍵功能。由于通用分析需求和專用分析需求共有40余項，本文僅以結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的維度為例說明：
1. 預(yù)發(fā)展階段的結(jié)構(gòu)方案選優(yōu)、結(jié)構(gòu)布局設(shè)計等需求；
2. 設(shè)計階段的公差分析、非線性分析等需求；
3. 制造階段的裝配變形分析、超差件處理等需求；
4. 試驗階段的試驗件變形分析、仿真一致性等需求；
5. 服役階段的服役狀態(tài)評估等需求。
同樣，中國兵器集團(tuán)某研究院所也提出了各環(huán)節(jié)之間的優(yōu)化和數(shù)據(jù)連貫性問題，他表示在裝備設(shè)計研發(fā)過程中，各種指標(biāo)之間嚴(yán)重耦合、多目標(biāo)沖突，給設(shè)計-工藝-制造一體化協(xié)同帶來了極大困難。故此，他們亟需設(shè)計-制造-試驗多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)來改善。
除此之外，他還提出數(shù)字孿生體的建模與管理技術(shù)，如高保真度的數(shù)據(jù)收集、存儲及處理技術(shù)的實驗方式，不同數(shù)據(jù)孿生數(shù)據(jù)中有效信息的提取和綜合及安全管理等。
某院所對國產(chǎn)軟件在工業(yè)設(shè)計平臺、模型驅(qū)動的工藝準(zhǔn)備/設(shè)計，以及復(fù)合材料設(shè)計與分析軟件等領(lǐng)域提出急迫需求。
當(dāng)然，不同專業(yè)場景和行業(yè)領(lǐng)域的需求也不盡相同。在船舶領(lǐng)域則對專業(yè)模塊的三維設(shè)計軟件的需求較為迫切，同時還對結(jié)構(gòu)、流體、聲學(xué)、電磁兼容等專業(yè)CAE分析軟件，多領(lǐng)域、多學(xué)科的全船虛擬驗證平臺，以及全數(shù)字模型驅(qū)動的跨系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗平臺的需求。
共性挑戰(zhàn)：國產(chǎn)工業(yè)軟件迎來最佳時機(jī)但也面臨挑戰(zhàn)
針對以上提出的擔(dān)憂和需求，中國航空工業(yè)集團(tuán)某研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人又談到了國產(chǎn)工業(yè)軟件的發(fā)展環(huán)境：
在市場需求方面，裝備研制已經(jīng)從逆向分析到正向研發(fā)轉(zhuǎn)變，對工業(yè)軟件的需求成倍增加，尤其是國內(nèi)企業(yè)的特定需求，亟需國產(chǎn)軟件打造差異化競爭產(chǎn)品，形成有力支撐，并有機(jī)地融入裝備研發(fā)流程。
在政策支持方面，政府對國產(chǎn)軟件的發(fā)展持支持態(tài)度，為國產(chǎn)強(qiáng)度分析軟件提供了政策保障和發(fā)展機(jī)遇，而且各大部委持續(xù)投入，多渠道支持自主工業(yè)軟件。
在技術(shù)進(jìn)步方面，軟件研發(fā)團(tuán)隊擁有解決裝備研制問題的自主代碼，掌握軟件架構(gòu)、程序源碼、軟件產(chǎn)品。另外，國內(nèi)在軟件開發(fā)和計算機(jī)技術(shù)方面取得了長足的進(jìn)步，為國產(chǎn)軟件的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支撐。
其中，工信部專家也對國產(chǎn)工業(yè)軟件現(xiàn)有產(chǎn)品及體系化發(fā)展提出了三個困難：一是幾何建模、約束求解等核心技術(shù)“卡脖子”問題突出；二是工業(yè)化進(jìn)程滯后，工業(yè)知識技藝積累薄弱，工業(yè)技術(shù)軟件化能力仍不足；三是工業(yè)軟件產(chǎn)品生態(tài)化部署不足，自身缺乏統(tǒng)一軟件標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游采購不同主流廠商軟件，數(shù)據(jù)格式、接口標(biāo)準(zhǔn)難以協(xié)同，缺少工業(yè)數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。她還指出，研發(fā)設(shè)計類國產(chǎn)軟件歷經(jīng)近5年的發(fā)展，已達(dá)到10%的市場份額，主要是個別細(xì)分領(lǐng)域的拉動效應(yīng)明顯，如CAT公差分析軟件賽道的誠智鵬科技，在新增市場占有率已達(dá)33%，并且增長勢頭良好。
緊接著，他針對結(jié)構(gòu)分析CAE軟件提出了三大挑戰(zhàn)，側(cè)面反映了國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展的共性難題：
挑戰(zhàn)一：從工具到平臺跨越難，一是體現(xiàn)在功能開放擴(kuò)充難、軟件持續(xù)發(fā)展難等環(huán)境多樣化；二是體現(xiàn)在仿真數(shù)據(jù)類型多、計算數(shù)據(jù)規(guī)模大等仿真數(shù)據(jù)巨量化；三是場景交互擴(kuò)展難、流程規(guī)范融入弱等用戶交互廣泛化。
挑戰(zhàn)二：從單一到體系跨越難，一是體現(xiàn)在全機(jī)尺寸規(guī)模大、構(gòu)型復(fù)雜細(xì)節(jié)多等；二是體現(xiàn)在生源機(jī)理差異大、傳播分析效率低等；三是體現(xiàn)在強(qiáng)度評估精細(xì)化、設(shè)計要求精準(zhǔn)化等。
挑戰(zhàn)三：從數(shù)據(jù)到知識跨越難，一是體現(xiàn)在材料數(shù)據(jù)庫少、關(guān)鍵性能缺失等數(shù)據(jù)完備性；二是體現(xiàn)在建模標(biāo)準(zhǔn)化匱乏、模型標(biāo)定校驗差的分析標(biāo)準(zhǔn)性；三是體現(xiàn)在準(zhǔn)則適應(yīng)性不明、經(jīng)驗化問題突出等理論先進(jìn)性。
