加快培育我国航天领域工业软件启示建议

臧雪静等＊ /北京航天情报与信息研究所

工业软件对于工业发展有着不可估量、不可替代的支撑与提振作用。当前，我国80%的设计软件、50%的制造软件被以美国为首的发达国家垄断。以芯片设计软件（EDA）为例，楷登电子（Cadence）、新思科技（Synopsys）和Mentor 3 家美国公司垄断了95%以上的市场份额，且不再向我国提供软件更新和支持。工业软件在航天领域应用广泛，大部分研发设计制造类软件仍依赖进口。笔者通过梳理国外工业软件企业发展培育经验，为加快发展我国航天领域工业软件、早日实现自主可控提供参考借鉴。

一、国外工业软件企业发展培育经验

一是美国软件公司、高等院校受“电子复兴”计划支持，在行业内实现快速发展。

EDA 涵盖集成电路设计、验证和仿真等流程，芯片的用途、规格、特性、制成工艺都在该阶段完成。2017 年6 月，美国国防高级研究计划局出台了5 年总投入高达15 亿美元的电子复兴计划（ERI），用以支持芯片技术开发。其中，Cadence 入围第一批重点扶持项目，获得2410 万美元的支持资金，重点研发如何将机器学习技术用于芯片设计。明尼苏达大学获得530 万美元，用于设计模拟电路工具。此外，美国国会、美国国家科学基金等也对EDA 项目投入大量资金。2021 年，美国商务部提出为半导体研发制造提供500 亿美元专项资金。美国软件公司和高等院校通过资金补助获得原始技术积累，为后续技术突破和快速发展奠定了坚实基础。

二是工业软件巨头高度重视科技创新并保持高额研发投入，形成在工业软件领域的领先优势。

2017 ～2020 年Synopsys公司每年研发投入分别为59 亿元、70 亿元、73 亿元和83 亿元，研发强度保持在30%以上。2020 年，Cadence 公司研发投入为71 亿元，研发强度维持在40%；法国达索系统公司和美国Autodesk 公司研发投入分别为50 亿元和60 亿元，研发强度保持在20%～30%之间。核心竞争力依靠新技术的开发，持续高额研发投入是工业软件巨头保持强大的重要因素。持续的研发投入能够有效刺激员工研发创新的热情，为公司研发创新活动提供有力支撑，有助于工业软件巨头始终保持行业领先优势。

三是工业软件巨头以收并购方式补全技术短板，推动产业整合和市场扩充。

以Synopsys 为代表的工业软件巨头通过全球范围内并购获取技术和团队补全工具链，获取市场和客户，并预防潜在的竞争对手做强做大。Synopsys 公司自1986 年成立至今，通过开展优秀企业和产品的收并购强化技术整合，做大做强业务规模。2002年并购Avanti 公司，补齐数字集成电路EDA 全流程所需团队和技术，获得芯片后端布局布线近4 成的市场份额，成为首家提供前后端完整IC 设计方案的领先EDA 工具供应商。2020 年，收购英国芯片内监控IP 开发商摩尔泰克公司（Moortec），巩固半导体技术竞争优势。2021 年，收购性能优化软件领先企业Concertio和韩国比恩特公司（BISTel），强化芯片生命周期管理能力和智能制造流程控制能力。

四是法国达索系统公司脱胎于军工企业，成为数字化设计与制造领域标杆

达索系统公司的母公司达索集团是法国知名军工企业，旗下是研制了“阵风”战斗机的达索航空，航空业数字化转型给达索集团带来新的发展机遇。为全面推进“阵风”战机的数字研发，大大提升CATIA 的设计能力，1981 年成立达索系统公司。由此可见，国家通过国防采购，“间接”支持了达索公司在工业软件初期研发所需要的资金，提供了军工行业应用场景和试错优化机会。当前，达索系统公司推出的CATIA、SolidWorks、ABAQUS系列产品几乎垄断了全球范围内的航空航天产业的数字化设计与制造。美国波音公司、法国空客公司以及中航工业集团，均与达索系统公司在数字化方面签署了战略合作协议。

五是国外军工企业注重自主开发，以工业技术软件化实现行业技术积累与沉淀。

工业软件是利用数字化模型及软件工具将特定工业场景产生的知识经验进行沉淀， 疏通设计环节与制造环节，以可视化方式将产品制造前的形态展现出来，以便开展全生命周期制造过程规划及优化。美国洛马公司、波音公司不断推行工业技术软件化，自主开发大量类似于CAD、CAE 软件，不仅能够提高研发生产制造效率，更重要的是实现了航空航天技术积累和行业经验沉淀。此外，美国洛马公司航天装备研发流程中基于CAD、CAE软件的仿真计算和模型优化工作占据总研发时间的90%以上，对于提高装备研发效率、降低研发成本具有重大意义。波音787研制过程中使用了8000 余种软件，其中1000 种是商业软件，其余为波音公司自用软件，包含波音公司多年积累的核心工业技术，大量具有行业特色的自用软件成为其他企业难以企及波音飞机研制水平的高门槛。

二、加快培育我国航天领域工业软件启示建议

当前，我国正加快推动由制造大国向制造强国转变，然而在以航天为代表的高端制造领域中，研发设计制造类工业软件仍依赖进口，自主化程度较低，工业软件面临严峻“卡脖子”问题。在国家自然科学基金（编号：71871007） 的支持下，通过调研发现：一方面，一些设计制造类软件使用范围较广，且大多数不具备国产替代条件，一旦发生断供可能对航天科研生产造成较大影响。另一方面，目前使用的国外工业软件储存诸多关键技术，一旦现有的工业软件存在漏洞，即便没有断供，仍会带来巨大的数据安全风险。受到国外软件禁运等影响，我国航天领域难以充分发挥规模庞大的数据资源优势，造成仿真数据对于装备设计指导作用有限，在研发效率方面落后于发达国家。航天领域对工业软件的稳定性与安全性要求较高，在研发运营成本方面将高于普通软件。因此，我国通过增加研发投入力度、促进研发与应用深度融合，加快完善软件人才体制机制，早日实现航天领域国产化工业软件自主可控。

1.持续加大核心自主工业软件研发投入力度，发挥新型举国体制优势协同攻关

航天领域大型工业软件是一个复杂的系统工程，往往需要长期迭代优化，才能形成成熟产品。近些年，党中央高度重视工业软件研发攻关，将工业软件列为当前科技攻关最紧急、最迫切的问题之一。建议持续加大航天领域核心自主工业软件研发投入力度，充分发挥新型举国体制优势，组织顶尖科研力量解决关键软件的“卡脖子”问题，以建设国家级重点实验室为契机，在国家重大科技专项申请方面适当向工业软件领域倾斜。

航天领域大型工业软件是一个复杂的系统工程，往往需要长期迭代优化，才能形成成熟产品。近些年，党中央高度重视工业软件研发攻关，将工业软件列为当前科技攻关最紧急、最迫切的问题之一。建议持续加大航天领域核心自主工业软件研发投入力度，充分发挥新型举国体制优势，组织顶尖科研力量解决关键软件的“卡脖子”问题，以建设国家级重点实验室为契机，在国家重大科技专项申请方面适当向工业软件领域倾斜。

2.鼓励航天企业培育自有工业软件，促进软件研发与工业应用深度融合

建立由航天企业、科研机构、软件龙头企业组成的工业软件联盟，打造开放共享的军民融合环境，利用航空航天领域数据促进软件升级换代，将关键技术突破、产品规模商用和产业生态培育紧密结合。以开展收并购等方式加强行业优势资源整合，加紧补齐技术短板，加快形成以软件龙头企业为主导、航天企业为依托的“联盟式”战略研发机制，加快推动航天领域工业软件发展。

3.加强基础人才储备和高层次人才引进，完善适应软件产业人才发展的体制机制

以芯片设计软件为例，EDA 工具研发工程师不仅要懂硬件设计，也要精通软件架构。全球EDA 从业人员约4 万人，而我国EDA研发人员仅有2000 余人，且多数集中在国际EDA公司的中国研发中心，我国工业软件人才供给严重 不 足。 因此，在航天领域应当建立适应工业软件发展需求的人才引进制度和培养体系，加快培育高端复合型人才，对于工业软件专业人才给予适当的落户优惠政策。加强海外高端人才和创新团队整体引进力度，提供具有行业竞争力的项目启动资金，营造宽松包容的科研创新环境。▲