開源，工業(yè)軟件新思路

要讓飛機飛得更加靈活、汽車行駛得更加安全、輪船航行得更加節(jié)能，這背后都離不開工業(yè)軟件的創(chuàng)新升級。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發(fā)要求，尤其是工業(yè)行業(yè)門類繁雜，沒有一款工業(yè)軟件能夠適用所有的應(yīng)用場景，這也倒逼工業(yè)軟件供給能力的變革。多位專家認(rèn)為，開源為工業(yè)軟件發(fā)展提供了新思路。

工業(yè)軟件開源勢在必行

在我國從“制造大國”向“制造強國”邁進(jìn)的過程中，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、生產(chǎn)制造和經(jīng)營管理等制造業(yè)全生命周期環(huán)節(jié)，是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵支撐，對于我國制造強國建設(shè)意義重大。

然而，從國內(nèi)工業(yè)軟件發(fā)展現(xiàn)狀來看，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。開源所具備的開放、平等、協(xié)作、共享等特點，讓其能夠有效加速軟件迭代升級，促進(jìn)產(chǎn)用協(xié)同創(chuàng)新，推動產(chǎn)業(yè)生態(tài)完善。

目前，開源已經(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等軟件都采取了開源策略。以Linux為例，一開始沒有人把它視為競爭對手，由于它將源代碼免費開源，很快吸引了一群開發(fā)者的喜愛與關(guān)注。而正是由于越來越多開發(fā)者加入進(jìn)來，不斷開發(fā)出新的模塊和驅(qū)動，這才讓Linux快速成長起來，最終在服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)了90%以上的市場份額。

不過，在工業(yè)領(lǐng)域，尚未出現(xiàn)這樣占據(jù)了主導(dǎo)地位的開源軟件，這讓中國工業(yè)軟件廠商看到了機會。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)驗積淀。相對于一般軟件，工業(yè)軟件研發(fā)難度大、體系設(shè)計復(fù)雜、技術(shù)門檻高，因此研發(fā)周期也更長、研發(fā)迭代速度慢。    

來自某軟件企業(yè)的資深專家李冬明在接受采訪時表示：“采用開源模式，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，它通過建立社區(qū)給予了更多開發(fā)者參與感、成就感和信任感，這不僅有助于產(chǎn)品實現(xiàn)自循環(huán)迭代升級，而且由于開源免費，用戶對其的瑕疵容忍度也比較高。通過社區(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。”

通過開源軟件方式，可以將更多的開發(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)新性開發(fā)與分布式驗證。

“工業(yè)軟件擁有強的工業(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)品中沉淀了大量機理模型、工藝參數(shù)、專業(yè)算法等，這正是我國工業(yè)軟件企業(yè)重點缺失的部分。開源能夠很好地聚集行業(yè)力量，擴大應(yīng)用場景開放的廣度和深度。”中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所副所長王蘊輝表示。

海外成功經(jīng)驗值得借鑒

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

比如，西門子嵌入式軟件解決方案家族中的核心產(chǎn)品——實時操作系統(tǒng)Nucleus RTOS的源代碼就是開源的，完全免費，可用于加快復(fù)雜多樣的軟件架構(gòu)的實施，為國防和工業(yè)裝備提供應(yīng)用重用、豐富圖形、機器學(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)軟件平臺之一。

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

實際上，國內(nèi)開源工業(yè)軟件的發(fā)展環(huán)境近年來得到了顯著改善。究其原因，清華大學(xué)邵珠峰副教授研究團隊刊發(fā)的《新時期我國工業(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發(fā)者，人力優(yōu)勢逐步由工人群體轉(zhuǎn)向工程師群體；開放性、便于使用的開發(fā)工具與技術(shù)迅速被大量開發(fā)者所掌握，并積極參與其中，促進(jìn)了開源工業(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)型升級的重要驅(qū)動力；隨著國際市場競爭加劇，開源軟件為我國工業(yè)企業(yè)提供了新選擇，也為本土軟件行業(yè)成長賦予了新動力。

一些由中國主導(dǎo)的開源基金會開始走向臺前，為國內(nèi)工業(yè)軟件的開源貢獻(xiàn)重要力量。例如，開放原子開源基金會孵化運營項目數(shù)、募資金額同比增長迅速。開放原子開源基金會副理事長肖然介紹說：“我們的愿景和使命是構(gòu)建一個國際化的開源工業(yè)軟件工具鏈，推動開源工業(yè)軟件主線版本、分支版本、社區(qū)、開發(fā)者隊伍等的形成及有序發(fā)展。”

OpenAtom OpenCAX工作委員會在開源領(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)。王蘊輝認(rèn)為，這在我國工業(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”，希望最后能夠長成“參天大樹”。

OpenDACS工作委員會聯(lián)合主任何均宏向記者介紹說道：“我們以開源的方式，聯(lián)合構(gòu)建OpenDACS開源EDA平臺，聚集國內(nèi)優(yōu)勢力量，推動科學(xué)研究和人才培養(yǎng)，為今后EDA發(fā)展提供了新的思路。”

開源做出能用、管用、好用的工業(yè)軟件

近來，開源的發(fā)展受到了來自國家層面的高度重視?！秶窠?jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(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)“開源”發(fā)展。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，伴隨數(shù)字化時代的加速到來，我國應(yīng)積極利用開源模式，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，通過開源助力我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

談及工業(yè)軟件的開源范圍，肖然介紹說，開源工業(yè)軟件在CAD/CAE/CAX領(lǐng)域的開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)域的開源范圍包括芯片設(shè)計驗證及測試綜合、器件模型與參數(shù)提取、云平臺等領(lǐng)域。“開源工業(yè)軟件工作委員會將組織推進(jìn)開源核心技術(shù)、引擎、平臺、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)軟件的開源難在體制與機制的支持。孫家廣指出，傳統(tǒng)開源機制在面對工業(yè)軟件這種硬核技術(shù)攻關(guān)時常常力不從心，我們要發(fā)揮創(chuàng)造性智慧，設(shè)計出開源共建共治共享的新機制，形成對工業(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’，即研究真問題、做真事、形成真突破、做到真管用。問題的來源必然是來自工業(yè)界實際的真問題，而且必須在工業(yè)場景當(dāng)中來解決，形成有突破的在工業(yè)當(dāng)中得到檢驗的真正能用和管用的效益。”孫家廣說。

至于備受關(guān)注的安全問題，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技術(shù)、基于代碼分析的軟件后門檢測技術(shù)以及用于第三方開源組件安全性檢測的自動化工具等能夠有效保障工業(yè)軟件在開源環(huán)境中的安全性。“開源工業(yè)軟件開發(fā)是基于工業(yè)應(yīng)用場景和實際價值，進(jìn)行不斷開發(fā)、不斷迭代的過程。因此軟件提供商、工業(yè)企業(yè)、行業(yè)機構(gòu)、國家政策如何參與和支持這個過程很重要。”何均宏說。

與此同時，工業(yè)軟件開源所具有的復(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，需要長期的積累、迭代和沉淀，需要我們不斷研究新問題、新需求帶來的新科學(xué)問題。”程耿東表示。

王蘊輝建議，一是要針對不同行業(yè)需求，分級分批開展相關(guān)工作，聚力推動建立行業(yè)共用的組件庫、模型庫、零部件庫等；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)開源項目，邊用邊迭代，縮短與國外同類技術(shù)的差距。三是要提升工業(yè)軟件開源項目在社會、校園的影響力。通過開源項目參與度和貢獻(xiàn)度，建設(shè)人才數(shù)據(jù)挖掘平臺，定點發(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