讀工業(yè)軟件簡(jiǎn)史04行業(yè)軟件.png

1. 行業(yè)軟件

1.1. 工業(yè)軟件的發(fā)展本質(zhì)是來(lái)自工業(yè)制造的需要，它與裝備工業(yè)密不可分，因此也是非常零散的，呈現(xiàn)出千姿百態(tài)

1.2. 頭部企業(yè)

• 1.2.1. 達(dá)索系統(tǒng)、西門子工業(yè)軟件、ANSYS、Synopsis

1.3. 明星企業(yè)

• 1.3.1. 法國(guó)的ESI、美國(guó)的MSC和Altair、日本富士通旗下的迪普勒、廣州中望、蘇州浩辰

2. 軟硬結(jié)合

2.1. 機(jī)械制造是軟件的富礦區(qū)，逐一往下挖掘，軟件就會(huì)一一浮現(xiàn)

2.2. 齒輪是量大面廣的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件，齒輪制造已成為中國(guó)機(jī)械基礎(chǔ)件中規(guī)模最大的行業(yè)

2.3. 無(wú)論奢華手表，還是導(dǎo)彈，背后的精密結(jié)構(gòu)都離不開齒輪的設(shè)計(jì)

2.4. 瑞士KISSsoft公司開發(fā)的關(guān)于機(jī)械零部件設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)分析的工具軟件，是行業(yè)中的佼佼者，可以用來(lái)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)齒輪

2.5. 格里森機(jī)床是少數(shù)存活下來(lái)的美國(guó)機(jī)床公司之一，以加工精密齒輪和傳動(dòng)系統(tǒng)知名，國(guó)內(nèi)許多汽車齒輪箱和汽輪機(jī)企業(yè)都是它的用戶

• 2.5.1. 美國(guó)格里森齒輪機(jī)床的軟件之所以強(qiáng)大，與它的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)密不可分

• 2.5.2. 格里森公司的諸多數(shù)學(xué)家，在齒輪理論上非常有造詣，這才是格里森公司成為齒輪曲面加工之王的根本原因

• 2.5.3. 通過(guò)并購(gòu)，一個(gè)高端軟件與一個(gè)中低端軟件有機(jī)結(jié)合，格里森公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)圓柱齒輪和圓錐齒輪及其軸系零件CAD/CAM軟件的全面覆蓋

2.6. 國(guó)內(nèi)西部老牌企業(yè)秦川機(jī)床，多年來(lái)一路與美國(guó)格里森機(jī)床對(duì)標(biāo)闖關(guān)

2.7. 浙江陀曼則以三菱重工滾齒機(jī)（已經(jīng)被日本電產(chǎn)收購(gòu)）為標(biāo)桿

2.8. 設(shè)備必須靠工業(yè)軟件，才能發(fā)揮更卓越的性能

• 2.8.1. 數(shù)學(xué)、物理、工程，這才是工業(yè)軟件的筋骨

• 2.8.2. IT的編程只是它最后要披上的外袍

2.9. 瑞典海克斯康

• 2.9.1. 收購(gòu)了全球CAM軟件排名第一的Vero軟件公司，立即掌握了一批優(yōu)秀的CAM軟件，包括機(jī)床常用的EdgeCAM、WorkNC等，以及專門用于鈑金加工的RADAN

• 2.9.2. 收購(gòu)的英國(guó)Romax軟件，則主攻風(fēng)電領(lǐng)域，能對(duì)齒輪箱、軸承及齒輪傳動(dòng)進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)分析

• 2.9.3. 收購(gòu)CAM軟件Esprit的所屬公司DP Technology

  • 2.9.3.1. Esprit以機(jī)器優(yōu)化、無(wú)需編輯G代碼（刀具路徑）而廣有知名度

2.10. 全球排名第一的瑞典刀具制造商山特維克可樂滿公司，收購(gòu)了CAM軟件公司CGTech

• 2.10.1. 刀具公司與CAM軟件原本是共生的好伙伴，但這次CAM軟件公司卻被刀具商吃掉

2.11. CAM軟件曾經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)獨(dú)立的軟件領(lǐng)域，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行至關(guān)重要

• 2.11.1. 西門子工業(yè)軟件中最知名的品牌NX(UG)，最早就是從CAM軟件起家的

2.12. 北京精雕這家以CAM軟件起家的機(jī)床公司，應(yīng)該是中國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域中成功結(jié)合軟硬件的典范

2.13. 德國(guó)蔡司公司，在2016年收購(gòu)測(cè)量技術(shù)的軟硬件供應(yīng)商3GO

2.14. 日本AMTEC軟件可以用于類齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域、塑料/粉末冶金齒輪設(shè)計(jì)分析領(lǐng)域，是日本齒輪協(xié)會(huì)下屬機(jī)構(gòu)所開發(fā)的一套齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)分析工具軟件

2.15. Windows LDP則是美國(guó)俄州立大學(xué)機(jī)械工程系齒輪動(dòng)力學(xué)和齒輪噪聲實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的齒輪載荷分布分析軟件

2.16. 國(guó)內(nèi)的齒輪傳動(dòng)CAD集成系統(tǒng)軟件ZGCAD，則是由鄭州機(jī)械研究所開發(fā)，囊括了常見的齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法

2.17. 無(wú)論是工業(yè)母機(jī)的機(jī)床，還是事關(guān)精度與質(zhì)量的測(cè)量?jī)x器，或者是作為工廠中最大消耗品的刀具，都在向軟件靠攏

3. 大學(xué)

3.1. 鍋爐制圖軟件的可選項(xiàng)很多，達(dá)索系統(tǒng)的Solidworks是其中之一

• 3.1.1. 這類軟件一般都是通用化的CAD軟件

3.2. 早期的日立、通用電氣、西門子、ABB等公司的鍋爐業(yè)務(wù)，都擁有大量的自研軟件

3.3. 美國(guó)麻省理工學(xué)院的GT-PRO Thermoflow、德國(guó)的KED、通用電氣的GateCycle

3.4. 為了彌補(bǔ)編程能力的不足，工業(yè)巨頭也會(huì)選擇與外部軟件公司合作，例如GateCycle就是通用電氣跟一家軟件公司聯(lián)合開發(fā)的

3.5. BESS，基本上國(guó)內(nèi)排在前50名的鍋爐廠都在采用

• 3.5.1. 浙江大學(xué)在鍋爐本體仿真軟件方面做了非常好的工作

3.6. 工業(yè)知識(shí)點(diǎn)

• 3.6.1. 它們工業(yè)的精髓，是企業(yè)不愿意說(shuō)出的工藝秘密

• 3.6.2. 這種復(fù)雜數(shù)學(xué)化的要求，一般企業(yè)很難把自己的知識(shí)變成軟件

• 3.6.3. 不是IT企業(yè)能夠解決的問題，而需要企業(yè)自身具備工程知識(shí)軟件化的能力

• 3.6.4. 能夠跟實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的大學(xué)教授，往往有著更好的優(yōu)勢(shì)

3.7. Aspen Plus

• 3.7.1. Aspen Plus是一個(gè)面向流程行業(yè)的流程模擬與優(yōu)化的系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)化工行業(yè)的使用非常廣泛，占據(jù)了中國(guó)國(guó)內(nèi)流程行業(yè)的重要命穴

3.8. 工業(yè)軟件一般都具有很強(qiáng)的專業(yè)性

• 3.8.1. 很多工業(yè)軟件的起源，都有大學(xué)或者工程咨詢背景

• 3.8.2. 沒有工程基礎(chǔ)或者背景，這類大型工業(yè)軟件，是不可能開發(fā)出來(lái)的

• 3.8.3. 單純的IT公司，完全無(wú)法勝任工業(yè)軟件的開發(fā)

• 3.8.4. 電廠的熱電聯(lián)產(chǎn)熱能分析所用的美國(guó)Thermoflow軟件，它的源頭跟Aspen Plus幾乎如出一轍，也是來(lái)自麻省理工，也是來(lái)自化學(xué)系

3.9. 縱觀工業(yè)軟件發(fā)展的歷史，大學(xué)和科研院所是火種的一個(gè)重要誕生地

• 3.9.1. 激活大學(xué)的機(jī)理研究?jī)?yōu)勢(shì)，然后與工程應(yīng)用相結(jié)合（最重要的前提），是發(fā)展工業(yè)軟件的重要路徑

4. 科學(xué)計(jì)算三劍客

4.1. 美國(guó)Mathworks公司的MATLAB

• 4.1.1. MATLAB與工業(yè)的結(jié)合最緊密

• 4.1.2. MATLAB的各類仿真引擎和數(shù)值計(jì)算工具比較齊全，用戶依賴性很強(qiáng)

• 4.1.3. 蘇州同元軟件MWorks暫時(shí)只在局部有一定優(yōu)勢(shì)，它是基于Modelica物理建模，這是MATLAB起步較晚、但正在快速追趕的領(lǐng)域

4.2. 加拿大的Maple

• 4.2.1. 是一種符號(hào)和數(shù)字計(jì)算環(huán)境的編程語(yǔ)言，由加拿大的Maplesoft公司開發(fā)，用于解決數(shù)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的問題，內(nèi)置超過(guò)6000個(gè)計(jì)算命令和100多個(gè)算法函數(shù)包

• 4.2.2. Maplesoft公司的多系統(tǒng)仿真Maplesim軟件，則為多域物理建模和代碼生成添加了功能

• 4.2.3. 在2009年被日本Cybernet集團(tuán)收購(gòu)

4.3. 美國(guó)的Mathematica

• 4.3.1. 擅長(zhǎng)數(shù)值符號(hào)運(yùn)算

• 4.3.2. 在工程仿真和數(shù)值運(yùn)算方面，則比MATLAB差了不少

4.4. 基礎(chǔ)功能的替代其實(shí)并不難，真正難的是對(duì)用戶習(xí)慣的把握和復(fù)雜生態(tài)的建設(shè)

4.5. 軟件是用戶用出來(lái)的，僅依靠供應(yīng)商一端發(fā)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這也是工業(yè)軟件難以快速發(fā)展的根本原因之一

5. 電力行業(yè)

5.1. 電力行業(yè)是一個(gè)對(duì)安全高度敏感的行業(yè)，因而對(duì)于軟件的仿真要求很高

5.2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院開發(fā)了電力系統(tǒng)仿真綜合程序PSASP，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并在網(wǎng)省公司廣泛應(yīng)用

5.3. 用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件EMTP，可以對(duì)高壓電力網(wǎng)絡(luò)和電力電子進(jìn)行仿真

5.4. 中國(guó)的電磁暫態(tài)仿真軟件已有國(guó)家電網(wǎng)公司自己開發(fā)的版本，但其商業(yè)化程度還達(dá)不到國(guó)外的水平

5.5. 軟件非常昂貴，一套R(shí)TDS軟件，仿真規(guī)模為100多個(gè)三相節(jié)點(diǎn)，動(dòng)輒200萬(wàn)元左右

5.6. 加拿大開發(fā)的電力系統(tǒng)軟件，擁有全面的解決方案，包括配電網(wǎng)仿真軟件CYME、接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD、大規(guī)模電網(wǎng)仿真軟件DSA-Tools等

• 5.6.1. 中國(guó)的機(jī)電暫態(tài)仿真軟件PSASP對(duì)應(yīng)于DSA綜合軟件

• 5.6.2. 電磁暫態(tài)仿真軟件EMTDC對(duì)應(yīng)于加拿大的PSCAD

• 5.6.3. 代表更高水平的實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)ADPSS，則直接對(duì)標(biāo)加拿大RTDS

5.7. 中國(guó)的電力系統(tǒng)是相對(duì)較少依賴國(guó)外軟件的行業(yè)

• 5.7.1. 與中國(guó)擁有世界上最大的電網(wǎng)容量有關(guān)，也跟電力系統(tǒng)作為核心能源行業(yè)，一直追求獨(dú)立自主的策略相關(guān)

5.8. 核電軟件有熱工水力、反應(yīng)堆物理、燃燒元件、概率風(fēng)險(xiǎn)等九個(gè)專業(yè)，涉及200多個(gè)程序

5.9. 核電從堆芯結(jié)構(gòu)出發(fā)，分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)設(shè)備，蒸汽發(fā)生器、壓力容器等都需要嚴(yán)格仿真

• 5.9.1. 一般要求都是60年的隨機(jī)壽命，仿真驗(yàn)證是誰(shuí)也不敢馬虎的事情

• 5.9.2. 不僅僅是流體分析、電磁分析等仿真非常普遍，甚至連一個(gè)螺絲、焊縫，都需要做仿真

5.10. 隨著中國(guó)核電獨(dú)立自主的提升，核電軟件也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展

5.11. 在石化、核電、電力等領(lǐng)域?qū)Π踩髽O高的大型設(shè)備上，專業(yè)軟件從來(lái)不缺席

• 5.11.1. 大型的工業(yè)設(shè)備（如電力、核電等的），從來(lái)都是與軟件綁定在一起的

5.12. 行業(yè)中一種工業(yè)軟件的強(qiáng)大，關(guān)鍵在于用戶的信心

6. 專業(yè)工業(yè)軟件

6.1. 作為一款專業(yè)軟件，HyperSizer將數(shù)百種分析失效方法囊括其中

• 6.1.1. 現(xiàn)在由美國(guó)Collier公司持有，能與常見的商用有限元軟件相結(jié)合，對(duì)各個(gè)部件自動(dòng)生成安全裕度報(bào)告

6.2. 國(guó)外存在的軟件，國(guó)內(nèi)會(huì)有它的對(duì)標(biāo)物

• 6.2.1. 德國(guó)威圖公司旗下?lián)碛性陔姎獗P柜上使用較多的Eplan電氣設(shè)計(jì)軟件，國(guó)內(nèi)有利馳電氣軟件與之相對(duì)應(yīng)

• 6.2.2. 國(guó)外有Sigmetrix公差分析軟件，國(guó)內(nèi)就有上海棣拓的DTAS軟件

• 6.2.3. 面對(duì)美國(guó)Ansys公司的HFSS、法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)的CST、美國(guó)Altair公司的FEKO這三大電磁仿真軟件，復(fù)旦大學(xué)孵化的EastWave高頻電磁仿真軟件

• 6.2.4. 湖南精益?zhèn)鲃?dòng)設(shè)計(jì)軟件，直接對(duì)標(biāo)瑞士KISSSOFT、英國(guó)ROMAX、英國(guó)MASTA等國(guó)際知名的齒輪軟件

6.3. 德國(guó)MagmaSoft鑄造仿真軟件，能夠?qū)﹁T造過(guò)程中的充型、凝固、冷卻、熱處理、應(yīng)力應(yīng)變等進(jìn)行模擬分析，是一款早在1988就開始發(fā)布的經(jīng)典軟件

6.4. 散料分析

• 6.4.1. 中國(guó)是工程機(jī)械大國(guó)，三一重工、柳工機(jī)械等企業(yè)都少不了這種軟件

• 6.4.2. 德國(guó)弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)算法和科學(xué)計(jì)算研究所(SCAI)的流體和固體耦合MpCCI軟件，從1996年就開始與各個(gè)商業(yè)化軟件合作，以實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科求解器的耦合分析

• 6.4.3. 北京合工仿真公司開發(fā)的軟件UNINSIM，現(xiàn)在也做到了這一點(diǎn)，可以進(jìn)行顆粒力學(xué)分析，也可以進(jìn)行燃油/液壓油污染特性分析等

6.5. 中國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的一個(gè)特點(diǎn)是，在每一條細(xì)小的賽道中，都向國(guó)外工業(yè)軟件發(fā)起挑戰(zhàn)賽

6.6. 工業(yè)軟件就像是工業(yè)的DNA，每一種產(chǎn)品都有自己的基因片段

• 6.6.1. 瑞士公司DST主攻核級(jí)管道應(yīng)力分析軟件，只有區(qū)區(qū)8人，雖小卻精

  • 6.6.1.1. 最大的優(yōu)勢(shì)是把美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，放入了軟件

  • 6.6.1.2. DST的軟件PepS的特點(diǎn)是自成一派，除了核心程序PipeStree之外，前后處理也指望不上別人，因此自己做出了EditPipe

  • 6.6.1.3. 正是一種軟件要獲得精彩的要義所在，沒有生態(tài)的支撐，就要自備干糧保障

  • 6.6.1.4. PepS軟件被廣泛用于美國(guó)、日本的核電站，在中國(guó)AP1000核電機(jī)組的建設(shè)過(guò)程中也用到了這種軟件

• 6.6.2. 法國(guó)法馬通公司(Framatome)開發(fā)的管道系統(tǒng)應(yīng)力計(jì)算軟件SysPipe，最早應(yīng)用于法國(guó)M310系列核電站

6.7. 德國(guó)的COBUS ConCept公司成立于1992年，是木工機(jī)械CAM軟件的佼佼者

• 6.7.1. Cobus NCAD可以無(wú)縫對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理，形成木工機(jī)械的加工路徑

• 6.7.2. 2017年是這家德國(guó)公司創(chuàng)辦25周年，公司員工僅有108人

6.8. 工業(yè)軟件行業(yè)的發(fā)展速度慢，與工業(yè)化程度相輔相成

• 6.8.1. 工業(yè)吃不透，軟件也吃不透

• 6.8.2. 工業(yè)軟件無(wú)處不在，就像田野的山花漫漫，要想逐一辨識(shí)，是非常困難的

• 6.8.3. 工業(yè)軟件需要的是全面開花，而不是集中栽培幾種標(biāo)志性果樹

  • 6.8.3.1. 這是一個(gè)建立生態(tài)的過(guò)程

7. 從底層開始追

7.1. 教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室，也是工業(yè)軟件的重要占領(lǐng)地

• 7.1.1. 地球化學(xué)模擬軟件Geochemist's Workbench(GWB)，廣泛應(yīng)用在環(huán)境地球化學(xué)、油氣地球化學(xué)等學(xué)科，用來(lái)模擬復(fù)雜的地球化學(xué)反應(yīng)過(guò)程

• 7.1.2. Spartan則是一款功能強(qiáng)大的專業(yè)化學(xué)分析建模和分析軟件

7.2. 用于依靠知識(shí)結(jié)晶的工業(yè)軟件，基本上是行不通的

• 7.2.1. 大量的工藝、設(shè)計(jì)、材料知識(shí)進(jìn)入軟件的過(guò)程，恰如煤與樹木之間有著很長(zhǎng)的沉淀期，速戰(zhàn)速?zèng)Q的策略并不合適

7.3. 工業(yè)軟件代表著工業(yè)文明的最高形態(tài)，是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等自然科學(xué)知識(shí)，與人類設(shè)計(jì)制造實(shí)踐相結(jié)合，相互浸潤(rùn)、長(zhǎng)期磨合而成

7.4. 發(fā)展工業(yè)軟件要從工具軟件開始

• 7.4.1. 只有深入工具軟件，才會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)的硬核、物理的基礎(chǔ)和自然科學(xué)的世界

7.5. 工業(yè)軟件是用戶用出來(lái)的，用則進(jìn)，不用則廢

7.6. 工業(yè)軟件令人敬畏之處，在于它的復(fù)雜性、多樣性都超過(guò)了一般人的想象