開(kāi)源，工業(yè)軟件新思路

要讓飛機(jī)飛得更加靈活、汽車行駛得更加安全、輪船航行得更加節(jié)能，這背后都離不開(kāi)工業(yè)軟件的創(chuàng)新升級(jí)。在“軟件定義世界”的今天，軟件賦能、賦值、賦智的作用日益明顯。作為軟件當(dāng)中的“明珠”、現(xiàn)代工業(yè)的“靈魂”，工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)和知識(shí)程序化“封裝”產(chǎn)品，是工業(yè)智能化、現(xiàn)代化的核心。

當(dāng)前，各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為必選題，這就催生了海量的應(yīng)用需求和軟件定制化開(kāi)發(fā)要求，尤其是工業(yè)行業(yè)門(mén)類繁雜，沒(méi)有一款工業(yè)軟件能夠適用所有的應(yīng)用場(chǎng)景，這也倒逼工業(yè)軟件供給能力的變革。多位專家認(rèn)為，開(kāi)源為工業(yè)軟件發(fā)展提供了新思路。

工業(yè)軟件開(kāi)源勢(shì)在必行

在我國(guó)從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”邁進(jìn)的過(guò)程中，工業(yè)化和信息化融合不斷向縱深躍進(jìn)，制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型不斷提速。工業(yè)軟件深刻改變著研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和經(jīng)營(yíng)管理等制造業(yè)全生命周期環(huán)節(jié)，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵支撐，對(duì)于我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)意義重大。

然而，從國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，高端工業(yè)軟件缺位、三維幾何引擎等底層核心模塊能力不足、本土工業(yè)軟件應(yīng)用困難等問(wèn)題依然存在。相較之下，本土工業(yè)軟件的功能和成熟程度與科技產(chǎn)品研發(fā)的前沿需求還有一定的距離。

中國(guó)工程院院士孫家廣認(rèn)為，工業(yè)軟件的破局之路道阻且艱，開(kāi)源不失為一種新的思路。要顛覆現(xiàn)有的技術(shù)通常有兩種方式：一是依靠顛覆式的技術(shù)，二是依靠創(chuàng)新的商業(yè)模式。開(kāi)源所具備的開(kāi)放、平等、協(xié)作、共享等特點(diǎn)，讓其能夠有效加速軟件迭代升級(jí)，促進(jìn)產(chǎn)用協(xié)同創(chuàng)新，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)完善。

目前，開(kāi)源已經(jīng)成為全球軟件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的主導(dǎo)模式，像眾所周知的Linux、Android、MySQL等軟件都采取了開(kāi)源策略。以Linux為例，一開(kāi)始沒(méi)有人把它視為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，由于它將源代碼免費(fèi)開(kāi)源，很快吸引了一群開(kāi)發(fā)者的喜愛(ài)與關(guān)注。而正是由于越來(lái)越多開(kāi)發(fā)者加入進(jìn)來(lái)，不斷開(kāi)發(fā)出新的模塊和驅(qū)動(dòng)，這才讓Linux快速成長(zhǎng)起來(lái)，最終在服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)份額。

不過(guò)，在工業(yè)領(lǐng)域，尚未出現(xiàn)這樣占據(jù)了主導(dǎo)地位的開(kāi)源軟件，這讓中國(guó)工業(yè)軟件廠商看到了機(jī)會(huì)。工業(yè)制造并非是只掌握了方法論就可以直接進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)踐的，中間還存在大量不可復(fù)制、難以模仿的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積淀。相對(duì)于一般軟件，工業(yè)軟件研發(fā)難度大、體系設(shè)計(jì)復(fù)雜、技術(shù)門(mén)檻高，因此研發(fā)周期也更長(zhǎng)、研發(fā)迭代速度慢。    

來(lái)自某軟件企業(yè)的資深專家李冬明在接受采訪時(shí)表示：“采用開(kāi)源模式，一方面，能夠在很大程度上幫助工業(yè)軟件廠商節(jié)約研發(fā)投入；另一方面，它通過(guò)建立社區(qū)給予了更多開(kāi)發(fā)者參與感、成就感和信任感，這不僅有助于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自循環(huán)迭代升級(jí)，而且由于開(kāi)源免費(fèi)，用戶對(duì)其的瑕疵容忍度也比較高。通過(guò)社區(qū)積極反饋和產(chǎn)品的不斷打磨，工業(yè)軟件的成熟期將大大縮短。”

通過(guò)開(kāi)源軟件方式，可以將更多的開(kāi)發(fā)資源、用戶資源納入工業(yè)軟件產(chǎn)品的創(chuàng)新體系，匯聚智慧、用好人才，加快工業(yè)軟件模塊、組件、工具箱的創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)與分布式驗(yàn)證。

“工業(yè)軟件擁有強(qiáng)的工業(yè)屬性，工業(yè)是內(nèi)核，軟件是載體。工業(yè)軟件龍頭公司在為航空、航天、船舶、電子等行業(yè)提供解決方案后，在其產(chǎn)品中沉淀了大量機(jī)理模型、工藝參數(shù)、專業(yè)算法等，這正是我國(guó)工業(yè)軟件企業(yè)重點(diǎn)缺失的部分。開(kāi)源能夠很好地聚集行業(yè)力量，擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)放的廣度和深度。”中國(guó)電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)研究所副所長(zhǎng)王蘊(yùn)輝表示。

海外成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒

“活躍、健康的開(kāi)源社區(qū)可以促進(jìn)工業(yè)軟件的快速發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)有很多開(kāi)源的工業(yè)軟件和社區(qū)，其中一部分也得到了商業(yè)化機(jī)構(gòu)的支持，在吸引智力資源合作共贏的同時(shí)擴(kuò)展這些市場(chǎng)，大大加快了軟件和軟件模塊的迭代和完善。”中國(guó)科學(xué)院院士程耿東如是說(shuō)道。

比如，西門(mén)子嵌入式軟件解決方案家族中的核心產(chǎn)品——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Nucleus RTOS的源代碼就是開(kāi)源的，完全免費(fèi)，可用于加快復(fù)雜多樣的軟件架構(gòu)的實(shí)施，為國(guó)防和工業(yè)裝備提供應(yīng)用重用、豐富圖形、機(jī)器學(xué)習(xí)部署和安全認(rèn)證工件。達(dá)索系統(tǒng)也選擇開(kāi)源了三維建模引擎Open CASCADE的源代碼，讓該產(chǎn)品一躍成為全球主流幾何造型基礎(chǔ)軟件平臺(tái)之一。

程耿東指出，參考國(guó)際上這些成功經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)應(yīng)該結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)和特色，組建國(guó)際化開(kāi)源社區(qū)和打造開(kāi)源軟件基地，為國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件的進(jìn)一步發(fā)展和壯大提供有力支撐。

實(shí)際上，國(guó)內(nèi)開(kāi)源工業(yè)軟件的發(fā)展環(huán)境近年來(lái)得到了顯著改善。究其原因，清華大學(xué)邵珠峰副教授研究團(tuán)隊(duì)刊發(fā)的《新時(shí)期我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑研究》一文中指出，首先，高等教育的持續(xù)發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的高速演進(jìn)，積累了大量的潛在開(kāi)發(fā)者，人力優(yōu)勢(shì)逐步由工人群體轉(zhuǎn)向工程師群體；開(kāi)放性、便于使用的開(kāi)發(fā)工具與技術(shù)迅速被大量開(kāi)發(fā)者所掌握，并積極參與其中，促進(jìn)了開(kāi)源工業(yè)軟件用戶基礎(chǔ)的形成與壯大。其次，制造業(yè)體量龐大、應(yīng)用場(chǎng)景類型眾多，產(chǎn)生了海量的工業(yè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)資源成為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要驅(qū)動(dòng)力；隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，開(kāi)源軟件為我國(guó)工業(yè)企業(yè)提供了新選擇，也為本土軟件行業(yè)成長(zhǎng)賦予了新動(dòng)力。

一些由中國(guó)主導(dǎo)的開(kāi)源基金會(huì)開(kāi)始走向臺(tái)前，為國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件的開(kāi)源貢獻(xiàn)重要力量。例如，開(kāi)放原子開(kāi)源基金會(huì)孵化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目數(shù)、募資金額同比增長(zhǎng)迅速。開(kāi)放原子開(kāi)源基金會(huì)副理事長(zhǎng)肖然介紹說(shuō)：“我們的愿景和使命是構(gòu)建一個(gè)國(guó)際化的開(kāi)源工業(yè)軟件工具鏈，推動(dòng)開(kāi)源工業(yè)軟件主線版本、分支版本、社區(qū)、開(kāi)發(fā)者隊(duì)伍等的形成及有序發(fā)展。”

OpenAtom OpenCAX工作委員會(huì)在開(kāi)源領(lǐng)域布局了三維幾何引擎、約束求解器等一批共性關(guān)鍵技術(shù)。王蘊(yùn)輝認(rèn)為，這在我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中播下了良性循環(huán)的“種子”，希望最后能夠長(zhǎng)成“參天大樹(shù)”。

OpenDACS工作委員會(huì)聯(lián)合主任何均宏向記者介紹說(shuō)道：“我們以開(kāi)源的方式，聯(lián)合構(gòu)建OpenDACS開(kāi)源EDA平臺(tái)，聚集國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量，推動(dòng)科學(xué)研究和人才培養(yǎng)，為今后EDA發(fā)展提供了新的思路。”

開(kāi)源做出能用、管用、好用的工業(yè)軟件

近來(lái)，開(kāi)源的發(fā)展受到了來(lái)自國(guó)家層面的高度重視。《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》明確提出，支持?jǐn)?shù)字技術(shù)“開(kāi)源”發(fā)展。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，伴隨數(shù)字化時(shí)代的加速到來(lái)，我國(guó)應(yīng)積極利用開(kāi)源模式，鏈接產(chǎn)學(xué)研用各方優(yōu)質(zhì)資源，面向特定工業(yè)需求快速迭代工業(yè)軟件產(chǎn)品，通過(guò)開(kāi)源助力我國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

談及工業(yè)軟件的開(kāi)源范圍，肖然介紹說(shuō)，開(kāi)源工業(yè)軟件在CAD/CAE/CAX領(lǐng)域的開(kāi)源范圍主要包括三維幾何建模、約束求解引擎、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、等幾何分析、高性能基礎(chǔ)算法軟件棧等；在EDA領(lǐng)域的開(kāi)源范圍包括芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證及測(cè)試綜合、器件模型與參數(shù)提取、云平臺(tái)等領(lǐng)域。“開(kāi)源工業(yè)軟件工作委員會(huì)將組織推進(jìn)開(kāi)源核心技術(shù)、引擎、平臺(tái)、產(chǎn)品和服務(wù)等的研發(fā)、維護(hù)、推廣、使用、宣傳、培訓(xùn)。”肖然表示。

工業(yè)軟件的開(kāi)源難在體制與機(jī)制的支持。孫家廣指出，傳統(tǒng)開(kāi)源機(jī)制在面對(duì)工業(yè)軟件這種硬核技術(shù)攻關(guān)時(shí)常常力不從心，我們要發(fā)揮創(chuàng)造性智慧，設(shè)計(jì)出開(kāi)源共建共治共享的新機(jī)制，形成對(duì)工業(yè)軟件群策群力攻關(guān)的新局面，從而突破工業(yè)軟件硬核技術(shù)的難題。

“要真正突破工業(yè)軟件的硬核技術(shù)，必須做到‘四真’，即研究真問(wèn)題、做真事、形成真突破、做到真管用。問(wèn)題的來(lái)源必然是來(lái)自工業(yè)界實(shí)際的真問(wèn)題，而且必須在工業(yè)場(chǎng)景當(dāng)中來(lái)解決，形成有突破的在工業(yè)當(dāng)中得到檢驗(yàn)的真正能用和管用的效益。”孫家廣說(shuō)。

至于備受關(guān)注的安全問(wèn)題，何均宏表示，基于代碼大數(shù)據(jù)的軟件成分及同源漏洞檢測(cè)技術(shù)、基于代碼分析的軟件后門(mén)檢測(cè)技術(shù)以及用于第三方開(kāi)源組件安全性檢測(cè)的自動(dòng)化工具等能夠有效保障工業(yè)軟件在開(kāi)源環(huán)境中的安全性。“開(kāi)源工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)是基于工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景和實(shí)際價(jià)值，進(jìn)行不斷開(kāi)發(fā)、不斷迭代的過(guò)程。因此軟件提供商、工業(yè)企業(yè)、行業(yè)機(jī)構(gòu)、國(guó)家政策如何參與和支持這個(gè)過(guò)程很重要。”何均宏說(shuō)。

與此同時(shí)，工業(yè)軟件開(kāi)源所具有的復(fù)雜度、多年技術(shù)積累形成的壁壘，決定了其依靠單一廠商的自主研發(fā)很難實(shí)現(xiàn)全面突破。“工業(yè)軟件的發(fā)展不是一蹴而就的，需要長(zhǎng)期的積累、迭代和沉淀，需要我們不斷研究新問(wèn)題、新需求帶來(lái)的新科學(xué)問(wèn)題。”程耿東表示。

王蘊(yùn)輝建議，一是要針對(duì)不同行業(yè)需求，分級(jí)分批開(kāi)展相關(guān)工作，聚力推動(dòng)建立行業(yè)共用的組件庫(kù)、模型庫(kù)、零部件庫(kù)等；二是要優(yōu)先布局一批工業(yè)軟件行業(yè)亟須的核心技術(shù)開(kāi)源項(xiàng)目，邊用邊迭代，縮短與國(guó)外同類技術(shù)的差距。三是要提升工業(yè)軟件開(kāi)源項(xiàng)目在社會(huì)、校園的影響力。通過(guò)開(kāi)源項(xiàng)目參與度和貢獻(xiàn)度，建設(shè)人才數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)，定點(diǎn)發(fā)現(xiàn)一批、培養(yǎng)一批工業(yè)軟件領(lǐng)域復(fù)合型人才。

“要在共建共治共享機(jī)制上能夠有所創(chuàng)新，培養(yǎng)更多的人才，取得更多的工業(yè)軟件硬核技術(shù)的突破，做出能用、管用、好用的工業(yè)軟件，促進(jìn)工業(yè)以及工業(yè)軟件的繁榮與發(fā)展。”孫家廣說(shuō)道。

作者丨宋婧

編輯丨諸玲珍

美編丨馬利亞

監(jiān)制丨連曉東