工业软件，是令人迷惑的一种产品。工业软件最重要的三块基石——计算机辅助设计（CAD）软件、计算机辅助工程（CAE）软件、电子自动化设计（EDA）软件。当前工业软件，正处于一种让国民焦灼的状态。

在职场中，制作过PPT演示文稿或是绘制过思维导图、业务流程图，即便是在几个或者十几个知识点、业务节点之间画出有条理的连线，作逻辑串联，想要做到线条走向清晰，避免交叉，都是极耗心力的工作。更何况芯片上天文数字的元器件要整合起来，抛开具体的电路设计，这远远超出了人类手工作业的极限。

以EDA软件为例，芯片设计，也就是集成电路的设计，原理并不神秘，就是把几千万乃至上亿个最简单的半导体器件，比如开关、电阻、电容、晶振，布置在芯片表面，并通过金属导线连接在一起，使之能够作为一个片上系统运行所需要的功能。工业软件之于软件而言，就像老虎属于猫科，但此虎非彼猫。

1、工业软件的范畴

工业软件是制造行业的基石。中兴、华为芯片断供，暴露了中国工业领域的一个巨大短板：工业软件。

如果说半导体是工业皇冠，那么EDA无疑是皇冠上的明珠。目前EDA行业三大核心巨头是美国的Synopsys（新思科技）、Cadence（铿腾电子）和德国西门子旗下的Siemens EDA（原Mentor Graphics），占据全球近七成的市场份额。早在1986年，国内便动员两百名专家研发国产EDA，并推出了我国首套国产EDA熊猫系统。

而软件定义制造，工业软件正在成为中国工业升级的关键因素，也是当下产业界的关注热点。

中国政府正在高度重视工业软件的发展，科技部、工信部、发改委、国防科工局等，都在大力推动国产工业软件的发展。

2022年，中国软件业规模以上企业超3.5万家，累计完成软件业务收入108126亿元，同比增长11.2%；软件业利润总额12648亿元，同比增长5.7%，主营业务利润率回落0.1个百分点至9.1%。

实际上，这个范畴工业软件的定义过于宽泛，容易导致无法把有限资源，很好地聚焦在当下最需要攻坚的地方。

工业软件分为工业物理学软件和工业管理学软件。企业资源管理（ERP）软件、供应链管理（SCM）软件之类，属于工业管理软件，并不是工业软件攻坚的重点。

华为、海尔、中兴、浪潮和海信这类制造业企业的软件，基本都是嵌入式软件。没有这些软件，硬件就无法工作。但这些软件，其实跟日常所担忧的卡脖子软件关系并不大。

以研发工具CAD、CAE、EDA软件或者流程模拟软件等为主，这些才是真正的硬骨头。

以国内当前最受关注的卡脖子芯片行业为例。全球半导体市场规模近5000亿美元，往上，支撑起数万亿美元的电子设备，并进一步支撑起几十万亿美元的数字经济市场；往下，它需要500亿美元产值的半导体生产设备来支撑；再往下，才会看到一个100多亿美元的电子设计自动化软件。若没有这种软件，芯片支撑的世界，就成了一个沙塑宫殿。

事实上，集成电路诞生之初，其发明者就已经认识到了集成电路的设计需要配套专门的自动化软件。在集成电路制造技术突飞猛进的同时，集成电路的自动设计需求也逐步得到清晰定义和发展，最终形成了EDA软件这一产品门类。

EDA可以将众多半导体元器件，按照人类设想的电路逻辑和芯片尺寸规格，自动生成最优化的布局布线，建立各部分之间正确的连接。这张比世界上最复杂的迷宫还要复杂一万倍的电路设计图，就好像大楼施工的总蓝图，在其后芯片制造的过程中反复利用。

EDA软件能执行如此复杂的任务，除了依靠显性的算法技术，还离不开相关软件商掌握的功能模块IP资源等积累，因而形成了先行者对后来者的森严壁垒。

目前，EDA软件市场已经进入了寡头垄断时代，正是这种极不平衡的格局，意味着美国方面在芯片设计这个环节拥有过于危险的控制力，一旦美国企业停止对某国用户的EDA软件使用授权，该国几乎不可能在短期内找到替代选择，也就基本锁死了这一国家进行超大规模集成电路设计的能力。

2020年，美国曾经发布禁令，禁止数值计算软件MATLAB向哈尔滨工业大学、西北工业大学等中国用户颁发使用许可。前不久规定对用于GAAFET架构集成电路所必须的ECAD（EDA）软件进行出口管控。

在泛工业软件领域，EDA软件这样存在被卡脖子风险的产品并不是特例。事实上，工业软件领域类似的案例不胜枚举。

工业软件是在工业企业运转中所需要的专用软件产品。EDA软件属于其中面向产品研制需求的一个细分产品。除了产品研制开发需要专用的软件，企业业务运转、生产运转中的流程管理软件、设备控制软件，同样属于工业软件的范畴。

2、中国工业软件落后

即便在理论上应该是西方封锁最严密、敏感性最高的国防军事工业中，设计飞机和导弹必不可少的工业软件，如用来计算流体力学、快速结构仿真、疲劳寿命测试的CAD/CFD软件，仍然大量依赖于西方供应商，尤其是美国厂商的MATLAB、法国达索公司的CATIA。

而在民用领域，情况更不容乐观，欧美工业软件普遍占据国内市场过半份额，国产软件商往往只能抢食中低端市场份额，忙于彼此间低水平的价格竞争。

目前，印度本土已经诞生了多家具有全球市场竞争力的工业软件巨头，比如INFOSYS、HCL、塔塔。之前中国企业美的集团收购德国工业机器人巨头库卡公司，让国人倍感自豪；但是，鲜为人知的是，长于硬件的库卡公司要转型升级，研发工业4.0、智能制造方案，还需要与印度工业软件巨头INFOSYS合作，母公司美的竟然无法在中国找到一家能匹敌INFOSYS的企业推荐给库卡。

美国通用电气公司，其工业互联网业务同样是找到印度的一家企业塔塔集团进行软件系统合作。联想集团收购IBM个人电脑业务，曾经是中国制造业崛起的一个标志性案例，但令人深思的是，IBM的工业软件业务却有相当一部分被印度HCL集团收购。

工业软件产业上中国企业普遍实力不足，除了个别管理软件产品，在工业软件的大部分细分领域，都没有涌现出具备市场竞争力的中国产品。

中国每年的CAE软件市场约几十亿元人民币的规模。在每一个狭窄的缝隙里都会长出CAE软件，比如，挖掘机挖斗里滚动的泥块或者制药颗粒的成型，都在用一种叫做散料仿真的软件模拟。

中国工业软件落后，首先是涉及产品研发方面的专用软件，往往凝结着海量的实际工程实践知识。这些一代代积累起来的工程经验和诀窍，才是一个工业软件企业的核心资产。如果空有精美的软件界面和前端交互，而缺少工程实践知识与数据的积累沉淀，这样的工业软件对客户而言将毫无价值，甚至会酿成灾难。

假如软件模拟环境下的结构仿真数据有误，有缺陷的结构承力部件被安装在大型客机上……这绝非危言耸听。即便经验丰富的航空工业巨头波音，在T-7A“大红鹰”教练机上，完全实现数字设计与数字制造的首个项目上出现了气动数值仿真与实际试飞表现的差异，导致飞机大迎角机动下的意外失稳问题，不得不降低调门，推迟该机型的预定量产时间。

中国制造虽然已经取得了长足的进步，大大缩短了与欧美发达国家和地区的差距，但是差距毕竟还没有抹平。此外，工业软件行业某种程度上可以比拟为一块海绵，吸收的是前沿制造业工程研发实践逐步扩散渗透，长年累月过滤沉淀的知识积累。

中国制造业技术升级的步伐虽快，新知识的扩散仍然遵循着人类认知的一般规律，向工业软件行业的沉淀仍需时日，也就导致工业软件的发展相对滞后，还没有来得及吸收制造业前沿的工程实践知识。

即便手握大量工程一线实践数据，工业软件的算法等功能模块，仍然需要通过用户的使用反馈持续迭代优化。然后一项设计任务，用国产仿真软件时常出现问题，用国外成熟软件则能够稳定运行，仿真数据也和现实情况高度吻合，用户是不会给国产软件试错机会的。

大企业通过跨界并购，不断丰富自己的软件产品业务线，在每个细分领域都确立起霸主地位，并且形成产品的交叉协同。比如知名度更高的美国Adobe公司，传媒行业各式各样的制作需求，几乎都可以由这家公司的产品实现，几乎已经没有了后来者的生存空间。

比如美国的工程仿真类软件巨头Altair，就在自己的Hyperworks软件平台上，以合作伙伴联盟的名义，把一些功能互补的第三方软件引入平台，购买其平台使用许可证之后，可以直接调用这些软件，既满足客户需求，又能以此拉拢一批工业软件企业进入其联营阵营，潜移默化地向一个包含用户和供应商的生态闭环转型。

中国工业软件产业的发展由于起步较晚，已经错过了比较安逸地实现原始积累的时间窗口，不得不直接面对和行业巨头、世界顶级产品的竞争，无论是软件产品本身的性能，还是面向用户的销售能力，都存在巨大差距。如同一个刚拿到驾照的实习司机和专业赛车手同场竞技。

事实上，高悬在头顶的美国制裁封锁大棒，却恰恰给中国工业软件产业带来了绝处逢生的契机。作为一种工业品形态，中国工业软件呈现了五个令人难堪的特点：难、冷、穷、小、重。中国工业发展，如果说有一个历史规律存在的话，那毫无疑问应该是：越是有外力压迫，中国产业人反而越能迸发出巨大的创造力。

3、中国工业软件发展

20世纪80年代初，伴随着昂贵的IBM大型机、VAX小型机、阿波罗(Apollo)工作站的引入，图形和设计CAD软件也进入中国科研工作者的视野。

这个时期所开发的工业软件，大部分都是以二维CAD绘图软件为主。先后出现了高华、数码大方、开目、浙大大天、山大华天等公司的一批软件产品，也出现了北京航空航天大学的三维PANDA CAD系统软件，从“七五”到“十五”(1986-2005)期间，国家对于国产自主工业软件一直是有扶持的。

在“十五”和“十一五”期间，科技部对研发设计软件的重点支持，转到了三维CAD软件。在“十二五”期间，中国的信息化走上两化融合的道路，研发设计软件的工作转由工业和信息化部负责，“863项目”被合并到国家重点科技研发计划中，科技部也不再分管信息化工作。由于工业和信息化部并不对属于基础科研的工业软件研发进行补助，国家对三维CAD软件研发的资金投入变得越来越少。

从20世纪90年代到21世纪的第一个10年，中国的CAD软件和CAE软件发展也是自成一派。在“十五”“十一五”期间，对三维CAD软件研发的总投入是4000万—5000万元的规模。全球最大的CAE仿真软件公司Ansys，2016年在研发方面的投入为3.5亿美元，大约为20亿人民币。

国内投入的这些资金与国外软件厂商的投入相比，可以说是杯水车薪。中国工业软件的发展，似乎是陷入了“失去的三十年”。与美国比较而言，核心自主工业软件同时期在中国得到的重视显得有些不足。

工业互联网、人工智能、工业大数据的底层，最内核的部分都是工业软件。它从来都不是IT的产物，而是工业化长期积累的工业知识与诀窍的结晶，是工业化进程的不可缺少的伴生物。

当前，每一件复杂的工业品，背后都能见到工业软件的驱动；每一台新的装备，离开了工业软件都不能运行。这是工业软件的匿名霸权。

自2020年开始工业软件在中国得到了前所未有的重视。在“十四五”规划之中，工业软件也成为重点突破的项目。“工业软件之春”已经来临，多年被束之高阁的报告终于被摆在了桌面上。更重要的是，作为用户企业，也开始更多地思考工业软件的价值。这意味着，工业软件迎来了满园春色的大好局面，这正是中国制造继续向中高端攀登的典型缩影。

对于一个独立自主的经济体而言，CAD软件产业具有重大的战略意义，作用于技术创新的源头，关系到整个国家的设计能力。

西门子和达索系统的年收入都在40亿美元左右。而中国的CAD软件厂商，年收入基本是在2000万元到2亿元人民币之间徘徊。

1992年，超大规模集成电路计算机辅助设计(IC CAD)熊猫系统在北京通过国家鉴定。彼时CAD软件的发展，呈现出“工程师主义”的锋芒，为之后举国推进的“CAD应用基础”提供了薪火。

“CAD应用工程”被列为“九五计划”的重中之重项目。选择有一定技术基础的北人集团、北京起重机器厂、安徽叉车厂等112家企业作为首批“甩图板”试点，要求在短期内实现在主导产品设计上甩掉绘图板。该工程于1995年9月启动，累计投放资金2000万元，引进各种CAD软件359套。

1996年，国产CAD软件产业联盟在上海CAD技术展示会上以整体形象第一次展现在国人眼前，提出“国产软件是我们的旗帜，民族产业是我们的目标”。全国CAD应用工程首批示范的300家企业以及地区示范企业百花齐放，却缺少了集中度。

“九五”期间“CAD应用工程技术开发与应用示范”项目中，有600家企业参与示范，累计投入24.3亿元。自主版权的CAD软件年销售额6.5亿元，年产值超3000万元的CAD软件企业有7家，合计年产值近4亿元。

中国CAD软件在发展初期的前二十多年，可以说是开了一个好头，但不曾想在随后发展的三维CAD软件市场却摔了一跤，一下子从阳光大道走到了悬崖峭壁。

三维CAD软件的技术门槛是相当高的。高端成熟的软件、盗版的低成本软件，以及大量国外厂商带来的“外资狼群”成了三维CAD面前的三座大山。

外资狼群由主机厂、配套设备和配套软件构成了铁三角。中国一直探讨的“市场换技术”，其目标过度集中于主机厂，而诸多技术优势是隐含在配套设备和配套软件中，导致中国自主厂商很难挤进这个市场。

当国内几所航空院校的师生还在探索三维CAD算法时，随着波音转包生产的需要，中国制造越来越需要硬件和软件捆绑在一起的高端设计能力。而国内的软件完全不能满足这种要求，中国工业软件从供应商目录中直接被抹掉，而这是加入WTO之后被冲垮的一个最典型的稚嫩行业，很多人并没有认识到保护国产工业软件的重要性。发展自主之路从来都很艰辛。

商业化环境，一直是中国CAD软件的软肋。中国有很多大名鼎鼎的技术人才，但可惜很难把他们的才智成就变成商业软件。一个CAD软件新产品或新版本上市，通常需要一个较长的磨合期，不会立刻得到广大用户的接受，投资回报的速度慢、周期长，因此很难受到投资者的亲睐。

作为工业软件的三大工具，无论是CAD软件、EDA软件还是CAE软件，对于中国这样一个制造大国而言，都要努力去发展。

2021年4月，在中国450万个App月活跃第三方排名中，CAD手机看图版软件苏州浩辰看图王App的下载量闯进前300名的行列。

中望公司在2010年收购了美国一家三维CAD软件公司，2021年3月，广州中望龙腾软件公司在上海证券交易所科创板成功上市，成为国内CAD软件厂家中的第一家上市公司。这是中国工业软件历史上破天荒的大事，意味着资本的目光，开始转向工业软件公司。这是一个大面积的资本觉醒，对于中国工业软件的发展，具有里程碑的意义。

这个市场，是人类工程师智慧的整体拼盘，也是一个国际化知识流动与融合的宝库，更像是一片大鱼自由吃小鱼的海洋。

令人倍感唏嘘的是，三十年前的一些版本，至今仍然有在运行的，飞箭、紫瑞等CAE软件至今仍有数百余套在使用中。

中国CAE软件的发展，则基本上走了一条从高校科研出发、止步于科研院所成果的路线。中国工业软件未能从科研院所实验室成果成功转化为社会化商品，三十年过去后硕果无存。最重要的是，错过了最佳发展的时间窗口期。

中国CAE软件发展的顿挫，与国外软件在中国的长驱直入也有着直接关系。彼时，国人尚不清楚如何保护稚嫩的工业产业，尤其是工业软件这种几乎不可见的领域。

随着数字制造的发展，计算机仿真越来越成为一种真正的核心底层技术。按照市场规则，通常一家软件企业会避重就轻，不去啃这块硬骨头。然而，要真正做到自主可控，中国必须啃下这块硬骨头。因为CAE软件的安全，就是工业的安全。

中国工业软件的发展并不是技术落后问题，而是如何完成工程化和商业化的问题，这是禁锢国产CAE软件发展的最大瓶颈。

当前中国制造正在面临全新的攻坚战，各条战线都走向了正面突破之路，而数字化转型则是时代的必答题。

中国制造业用户在这里集体觉醒，他们对于构筑第二战场的竞争力跃跃欲试。这是中国CAE软件的福音，CAE软件厂商终于等来了迟到的拥抱。同时，CAE软件也在摆脱复杂难用的局面，通过模块解耦和工业App的方式，实现仿真的平民化。

仿真平民化，像是一种试图武装蚂蚁的尝试，它激发了蚂蚁挑战大象的雄心。激活数千万的中小企业，才是中国制造好戏连篇的开始。中国的CAE软件，以一种崭新的面貌迎来了自己的时代。

对于国内的EDA软件公司，国外厂商采用了极其隐蔽的商业模式。他们实施了战车兵团挤压单驾马车的战术。

华大九天的模拟IC设计全流程工具，在这个细分市场获得了新生，并随着中国液晶面板的崛起而同步占领了市场。它诠释了在一个制造业产业从孱弱破壳到迎风长大之时，只要培育适当，它就会带动工业软件的发展。

2018年下半年，“小小”的EDA软件突然被视作一件威力无比的“核武”。

2018年和2019年，经历两次被卡脖子的深刻教训，人们意识到软件断供这种以前只是假设的可能性突然成为了现实。一味追求发展庞大产值的半导体产业，如存储器、设计、封装等，而忽视EDA软件的发展，会给中国产业留下一系列可能致命的伤口。

截止2022 年12月4日，中国运营和计划中的晶圆厂数量为70个，应该诞生相应的国产EDA软件公司。在半导体行业内，IC设计公司、EDA软件和代工厂之间的铁三角关系成为关键。要想打造工艺套件，就必须三家一起磨合。目前国内有些IC设计公司和代工厂，给予国产EDA软件的重视，甚至还不如台积电。

2019年在全球电子设计领域最具有影响力的国际设计自动化会议(DAC)上，华大九天、广立微、概伦电子、芯和半导体四家中国EDA软件厂商联袂出场，向世界展示了EDA软件领域的中国力量。

EDA软件堪称是一个奇葩的行业。狭小的市场，却凝结了人类电子工业知识的最高结晶。在美国对中兴公司、华为公司的制裁中，它是一面无法跨越的高墙。

（图片来源网络，侵删）