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工業軟件是怎樣“煉”成的?

來源:PLM之神
首先,工業軟件是在長期工業實踐中為了支持工業界的創新實踐而生

工業軟件的產生與發展是第三次工業革命的重要標志。從1957年Patrick Hanratty先生研發出全球**個數控編程軟件PRONTO至今,全球工業軟件已經經歷了60多年波瀾壯闊的創新歷程。眾多知名的工業軟件源于***制造企業,尤其是航空航天與汽車行業的創新實踐。例如,大名鼎鼎的仿真軟件Nastran就源于美國NASA,其名稱的內涵就是NASA Structural Analysis;達索系統的“當家花旦”CATIA軟件則源于達索航空,而波音、麥道航空、通用電氣和通用汽車也孕育了當今眾多主流的工業軟件。這些***企業在工業實踐中提出的需求,成為工業軟件創新的源泉。


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◎ MSC.Nastran軟件的應用


第二,工業軟件的發展是科學技術蓬勃發展和交叉融合的產物


工業軟件是計算機科學、數學、物理學和管理學等各領域科學技術的蓬勃發展與交叉融合的產物。早在200多年前,法國科學家斯帕.蒙日發明了畫法幾何學,為工程圖學奠定了基礎。而三維建模技術經歷了線框造型、曲面造型、實體造型和特征造型等發展階段,先后出現了COONS曲面和貝塞爾曲面,后來又出現了B-REP和CSG建模方法。

1979年,GE公司、波音公司和NIST(美國國家標準與技術研究院)建立了IGES圖形交換標準,還定義了NURBS曲面,從而更加準確地表達三維曲面。計算機的計算能力、圖形處理能力、存儲能力的迅速提升,操作系統、圖形界面、信息輸入與輸出的外部設備,以及高性能計算(HPC)和云計算的蓬勃發展,支撐CAD、CAM、CAE等工業基礎軟件不斷創新。


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◎ Nurbs曲面


今天廣泛應用的ERP軟件,發源于20世紀30年代在制造業管理實踐中提出的訂貨點法,后來又進一步發展出MRP(物料需求計劃)、MRPII(制造資源計劃),上世紀90年代,伴隨著計算機系統走向C/S架構,圖形界面廣泛應用,Gartner提出了ERP理念,并將應用領域擴展到流程制造業。而近年來,又有研究機構提出新一代ERP的理念。

第三,工業軟件的發展需要持續研發、迭代、改進和重構

全球領先的工業軟件公司研發投入占營收的比例高達百分之十幾,遠超科技類硬件公司。以2018年數據為例,達索系統2018年研發費用總額為6.3億歐元,占當年年營收約18%;Ansys 2018年的研發投入為2.34億美元,也占到當年營收的18%。不難看出,想要在工業軟件領域建立和保持競爭壁壘,持續的研發投入至關重要。


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Ansys公司20年來的研發投入與并購歷程


可以說,工業軟件是用出來的。所有具有生命力,能夠在企業廣泛應用的工業軟件,無不是工業界在應用中不斷提出改進需求,軟件開發商進行持續迭代和改進的結果。從2005年起,e-works每年都應邀參加SolidWorks全球用戶大會。每次大會的重頭戲之一,就是由DS SolidWorks的高管在演講中公布上一個版本發布之后用戶提出的改進需求,并且對需求的重要度進行排名,確定哪些需求會在下一個版本中進行改進和發布。而每當在高管的演講中演示出新版本重要的功能改進和創新,都會贏得與會客戶的熱烈掌聲。

工業軟件的改進是一個從量變到質變的過程,每個軟件都有其生命周期。由于需要考慮兼容老版本的功能和文檔格式,所以某個軟件到了自身生命周期的末期,往往難以再進行改進,只能更新系統平臺,采用全新的系統架構進行重構。就像CATIA的V5和V6一樣,實際上已經發生了質變;類似的案例還有SAP的R3系統和今天的SAP S/4 HANA。另一種情況是由于軟件系統的設計不成功,得不到市場認可,只能另起爐灶。

例如由于早期的三維設計軟件MDT軟件不成功,后來Autodesk又重新研發了Inventor軟件。工業軟件企業如果能夠抓住運行平臺躍遷的機會,往往能夠在市場上贏得巨大商機,當年SolidWorks就是抓住了Windows系統普及應用的機遇。近年來云計算的普及給工業軟件應用帶來新的模式,Autodesk和PTC已經完成了設計軟件向訂閱模式的轉型,實現了銷售業績和市值的大幅度增長。


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Autodesk的訂閱模式


第四,工業軟件的平臺架構和開放性至關重要


Autodesk公司于1982年由John Walker先生和15個聯合創始人共同創立。Autodesk公司的旗艦產品AutoCAD之所以能夠風靡全球,除了其具備完整的工程繪圖功能,更重要的是提供了可以對軟件進行二次開發的AutoLisp語言,后來又支持High C和C++等語言進行二次開發。眾多的“開發者”在其基礎上開發出面向各個行業、各種應用領域的CAD軟件,最終使AutoCAD及其DWG文件格式成為二維CAD領域事實上的標準。

同樣,SAP、Oracle,以及因為可以實現動態企業建模而廣受關注的Baan軟件(后來被Infor并購),都提供了強大的系統配置能力和語言級開發工具。

工業軟件需要能夠“授之以漁”。只有解決好系統的開放性問題,提供良好的二次開發工具,軟件公司才能避免陷入項目,消耗大量開發資源,通過進行二次開發來滿足客戶的個性化需求。


第五,工業軟件企業發展的關鍵在于有工業實踐經驗和創新精神的創業家


工業軟件企業發展需要既有工業實踐經驗,又具有創新、創業和冒險精神的創業家(Entrepreneur)。例如,全球**的管理軟件公司SAP由五位IBM的咨詢顧問于1972年創立。促使他們創業的重要原因,就是他們發現那時很多企業都在開發功能相似的管理軟件。由此,他們意識到,可以開發標準化的管理軟件,來集成業務流程,實現數據的實時維護。歷經半個多世紀的發展,SAP成為全球公認的管理軟件領導廠商。


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SAP公司的五位創始人


另一家全球知名的中型ERP軟件廠商QAD在汽車零部件、電子、醫療器械等行業客戶眾多。Karl Lopker先生1973年創辦了制鞋企業Deckers OUTDOOR。當時企業缺乏合適的軟件來管理其制造過程,而Karl的夫人Pam Lopker女士學計算機專業,她發現了這個商機,于1979年10月創建QAD,Deckers成為QAD**家用戶。后來,Karl也加入了QAD公司擔任CEO,Pam則擔任總裁。夫婦二人攜手把QAD發展壯大,九十年代在NASDQAQ上市,實現了穩步成長。Karl為這份事業奮斗終身,直至2018年8月因病去世,而至今Pam仍然擔任QAD總裁。


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QAD公司總裁Pam Lopker女士


全球仿真軟件主流廠商Altair公司的創始人、CEO James Scapa先生是全球工業軟件領域的風云人物,也是全球主流仿真軟件廠商中**一位仍然擔任CEO的創始人。1985年,James與另外兩位工程師一起創建了Altair,幫助汽車制造企業應用工程仿真技術。1990年,Altair發布了**版HyperMesh,作為一款有限元前后處理工具包,運行速度比同類軟件快了很多。此后,Altair通過不斷研發,以及合作、并購,逐步豐富自己的產品線,奠定了Altair在工程仿真與優化領域的領先地位。2017年11月,Altair公司在美國納斯達克成功上市。上市之后,Altair大刀闊斧地并購了工業物聯網、人工智能和大數據分析領域的平臺,實現了公司快速增長。

第六,工業軟件企業實現可持續發展必須有具備戰略思維和領導力的掌門人


工業軟件企業的發展是一個長期的過程,不可能一帆風順。企業的掌門人,就像接力賽的運動員一樣,需要不斷推動企業轉型,持續努力把企業做大做強。

例如,Autodesk公司前任CEO Carol A Bartz女士不僅在公司內部受到擁戴,也是硅谷鳳毛麟角的知名女性CEO之一,她于1992年至2006年擔任了14年CEO,將Autodesk公司的年營業額從3.5億美元提高到2006年的15億美元。她的勵志故事之一,是在到任的第二天就被診斷除乳腺癌,而她在手術之后一個月就開始上班。

1994年,Autodesk公司推出的AutoCAD R13由于系統資源占用大,執行效率低而受到批評。后來在她的帶領下,1997年,Autodesk推出具有劃時代意義的R14版,完全基于Windows系統,獲得巨大成功。Carol帶領Autodesk進軍建筑、地理信息、數字媒體等領域,實現了公司的多元化發展。Carol高度重視中國市場,力主公司于2003年成立了中國事務特別委員會。在Carol之后,Carl Bass先生繼續接力,擔任了11年CEO,2017年成功交棒給現任CEO Andrew Anagnost先生。從2016年2月起,Autodesk的軟件完全轉向訂閱模式。經過了短期的陣痛之后,實現成功轉型。

Bernard Charles先生是全球工業軟件領域的一位具有傳奇色彩的領軍人物,擔任達索系統CEO至今已有26年。Bernard在達索系統成立第三年,即1983年加入公司,從事CATIA早期的研發。1986年,他創建了專門的新技術研發和戰略部;并于1995年發起波音777數字化樣機項目,這是世界上**架全數字化設計的飛機。在Bernard 的帶領下,達索系統迅速在全球建立了完善的營銷與服務體系,面向十二大行業,提供完整的數字創新解決方案。Bernard主導達索系統進行了持續并購,使達索系統具備了實現工業4.0三大集成的能力。其中,2019年對Medidata的并購,使得達索系統在2020年的新冠疫情之中,對于疫苗和相關藥物的研制發揮了重要作用。2013年,Bernard Charles提出三維體驗(3DExperience)理念,致力于以3D技術促進產品、自然和生命和諧發展,近年來每年都保持穩步增長,逐漸將三維體驗的理念變為現實。

全球工業軟件巨頭PTC公司的CEO Jim Heppelmann先生是一位富有戰略遠見的***,他曾組織研發了全球兩大主流PLM系統Metaphase和Windchill。在他2010年擔任PTC公司的CEO時,PTC公司的市值為20億美元,目前的市值則達到168億美元。Jim大刀闊斧地進軍工業物聯網和AR領域,使PTC成為該市場的全球領軍企業之一,PTC還與羅克韋爾自動化和Ansys結盟,全面轉型為訂閱模式,2019年,PTC還并購了全球首個純SAAS模式的三維CAD系統Onshape。

2015年1月,黃培博士專訪了Ansys公司的前任CEO James E. Cashman先生。他在仿真領域工作了40多年,從2000年擔任Ansys公司的CEO,直至2016年年底,Ansys的年營業額從5000萬美元增長到將近10億美元。他為Ansys描繪出清晰的愿景和技術路線圖,傳承了誠信、正直、創新與協作的企業文化,強調真正以客戶為核心的企業價值觀。他把接力棒交給Ajei S. Gopal博士,而Ajei則把Ansys帶入又一個新的高度。2020財年前三季度,Ansys的營業額達到8.8億美元,在疫情之下,依舊保持了增長態勢。


第七,工業軟件企業需要有清晰的定位和開放共贏的戰略思維


歷經半個多世紀的發展,工業軟件領域不斷有技術突破,應用領域也在不斷擴展。但總的來看,能夠保持持續發展且基業長青的企業都有著非常清晰的定位,同時,在激烈競爭的同時,開展跨界合作。

在產品創新數字化、管理軟件和工控軟件三大領域,每一陣營的公司都保持著穩固的戰略方向。SAP在供應鏈、企業資產、人力資源、客戶關系管理、研發管理等領域持續不斷地完善解決方案。達索系統、PTC、Autodesk也數十年如一日堅持將數字創新作為公司核心發展方向;在更為細分的工程仿真領域,包括Ansys、Altair、ESI Group等公司都未曾改變公司創立之初的方向;而在工控軟件領域,西門子、三菱電機、施耐德電氣、羅克韋爾自動化、ABB(包括貝加萊)、歐姆龍等都是老牌勁旅,在各自領域深耕發展。

與此同時,領先的工業軟件企業也在各自擅長的領域擴展一體化解決方案,諸如從CAD/CAM擴展到PLM領域,從MRP、EAM擴展到ERP、MES、BI等領域,從機械仿真擴展到流體/電磁仿真、仿真流程與數據管理等領域……對工業軟件企業來說,越完善的解決方案,越能發揮其技術、產品及服務的實力,最終贏得市場。

全球推進智能制造的熱潮也帶熱了IT與OT廠商之間的合作。除羅克韋爾自動化與PTC的合作之外,達索系統也與ABB建立了戰略合作關系,而三菱電機的e-Factory解決方案也匯集了眾多工業軟件合作伙伴。工業軟件廠商之間的戰略合作也有很多案例,例如,2020年7月,SAP宣布 S/4 HANA與西門子Teamcenter結合,為制造業客戶提供從產品設計到退役的端到端流程能力。

第八,工業軟件企業發展壯大需要持續并購與整合,海納百川


水平(Horizontal)和垂直(Vertical)的工業軟件企業各有分工。一些率先做大的工業軟件企業,逐漸拓寬了自己的行業定位和客戶群,具備了強大的資金實力,在加大自身研發投入,實現自主發展(Organic Growth)的同時,不斷并購各類聚焦于垂直行業和細分領域的工業軟件,充實自己的產品線(Portfolio),從而實現交叉營銷,持續提升營業規模。而垂直的工業軟件企業則專攻數術,致力于解決特定領域的專業問題,往往會成為大型軟件企業的并購對象。

例如,Moldflow是全球公認的注塑仿真領先軟件;Delcam是全球知名的CAD/CAM軟件公司,在模具加工等行業應用廣泛,本身也進行過諸多并購,這兩家公司最終被Autodesk公司并購;全球仿真軟件領導廠商Ansys公司在發展歷程中,也并購了Fluent、Ansoft、LS-DYNA等全球知名的仿真軟件;達索系統、西門子也不斷并購各個細分領域的仿真軟件。今年年初,知名流體仿真軟件廠商NUMECA公司被全球主流EDA軟件廠商Cadence并購。就像世界上的大江大河都是海納百川一樣,全球知名的工業軟件企業也無不是通過內在的增長和持續并購實現發展壯大。

進入二十一世紀之后,工業軟件的重要意義日益凸顯。西門子、施耐德電氣、??怂箍档裙I巨頭,紛紛持續并購知名的工業軟件企業,與自身的工業自動化、工業測量等拳頭產品形成軟硬一體的解決方案。


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第九,工業軟件企業發展,需要構建完善的生態系統

在工業軟件企業發展過程中,生態合作伙伴扮演的角色至關重要。軟件公司更加聚焦于打造產品平臺,而生態伙伴則更加強調咨詢服務能力,更深入地理解客戶的業務流程和工藝流程,合理地部署軟件系統。

以SAP為例,埃森哲、德勤、凱捷、安永、IBM等是其服務合作伙伴,SAP正是通過這些全球領先的咨詢公司,才得以為更好地為客戶落地各種解決方案;AWS、GE Digital、阿里云、思科、浪潮、英特爾、聯想等則是其技術合作伙伴,SAP通過與這些硬件、數據庫、存儲系統、網絡和移動計算領域等供應商合作,才能更好地交付工業軟件**實踐;SAP還有遍布全球的渠道伙伴計劃,其渠道合作伙伴可以通過專門途徑獲得SAP各種新的產品和解決方案,以覆蓋更廣泛和細分的客戶群體。

在工業物聯網的大潮下,西門子的Mindsphere、PTC的Thingworx、Software AG的Cumulocity、Uptake、ADAMOS等工業物聯網平臺應運而生,其專業的PaaS平臺可以集成各種SaaS應用,這更需要大量的生態伙伴參與其中,才能推動平臺的持續發展。


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西門子數字化工業軟件的生態系統


基于完善的生態系統,用戶企業購買到的不僅僅是工業軟件本身,還可以借鑒行業**實踐和知識、經驗;而工業軟件企業也可以更好地把握客戶需求,持續改進產品和服務,形成新的盈利模式,實現生態系統的良性循環。

第十,工業軟件產業發展,知識產權保護是基礎


知識產權保護是工業軟件產業持續發展的基礎。工業軟件濃縮了對工藝流程的深刻洞察、對工業技術和工業知識的長期積累,是一項高度創新的工作。如果盜版恣意妄為、知識產權得不到有效保護,會極大程度打擊工業軟件研發企業的積極性。在軟件的知識產權保護方面,西方發達國家走在了前面。

世界知識產權組織于1978年發表了一份《保護計算機軟件示范條款》,1996年通過了世界知識產權組織《版權條約》,其中的第4條規定:計算機程序作為伯爾尼公約第2條意義下的文學作品受到保護。美國于1964年首次接受計算機軟件的版權登記。1980年12月,美國國會修訂了1976年版權法,正式把計算機程序列入版權法保護范圍。1983年,日本通產省就提出了《軟件法律保護的確立》的研究報告。在2002年相繼出臺了《知識產權戰略大綱》和《知識產權基本法》,將其“技術立國”的國策修改為“知識產權立國”。日本的軟件知識產權保護力度也做相應調整,確立了對軟件進行專利保護,但審查條件嚴于美國。英國于1988年、法國于1985年、德國也于1985年修訂版權法,將計算機軟件列為版本法保護的對象。通過這些分析可以看出,發達國家對于軟件知識產權的重視程度非常高。

在知識產權保護的基礎上,發達國家的工業軟件企業能夠獲得穩定的維護服務收入,一些軟件公司的維護服務收入甚至達到公司收入的50%以上,從而確保軟件公司能夠有足夠的資金投入持續的產品研發與創新。


總結與啟示


總之,工業軟件的門檻很高,又不可能像互聯網公司一樣,靠商業模式就能實現指數級增長。正如西方諺語所說,羅馬不是一天建成的。就像馬拉松賽跑一樣,工業軟件企業的成長過程中,需要耐得住寂寞,苦練內功。我國的工業軟件企業要發展壯大,也需要遵循這些規律。在工業軟件這條“賽道”上發展,沒有什么捷徑,需要高度重視基礎研究和人才培養,從長計議。

工業軟件的發展,不是僅僅靠政府投資就能“堆”出來的,需要學術界、工業界與工業軟件企業多方協作,需要借力資本市場,又不能被過度追求短期回報的投資商所左右。中國工業軟件產業發展,尤其需要注重構建健康的生態系統,重視服務機構的支撐作用,最終讓市場機制起決定作用。

而知識產權保護是一個需要各方高度重視的老問題。發達國家工業軟件公司維護服務收入在營業額中所占的比例數倍于中國工業軟件企業,增加了發展的后勁,這些都是我國工業軟件產業發展亟待高度重視和解決的問題。

當前,我國很多工業軟件產品實際上是成熟市場上的“后進入者”,要實現國產化替代,不能僅僅依靠國家的政策支持,最終還是需要在功能、系統架構、平臺化、易用性等方面達到國際領先軟件產品的同等水平,同時,還必須解決兼容性和操作習慣等問題,才能真正讓客戶愿意廣泛應用。同時,工業軟件企業也不能僅僅面對國內市場,必須下決心進入國際市場。

最近,在國家政策的鼓勵下,我國一批工業軟件企業正在積極向科創板進軍。希望這些企業千萬不要把上市當作目標,或者實現創業者個人財務自由的手段,而是要保持初心,把上市回歸到一種融資手段和促進企業法人治理結構規范化的途徑,這樣才能走得更遠?。ū疚耐辏?/span>



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