同元軟控周凡利：數字化時代的需求是工業軟件發展的重大機遇
2019年以來，工業軟件逐漸成為炙手可熱的行業門類，然而工業軟件的發展需要過硬的IT產業基礎支撐，更需要進行長久的工業經驗積累和融合。國產新興系統級設計與仿真工業軟件MWORKS歷經20余年持續積累，自主程度較高并具有底層求解內核，已在系列重大型號工程中開展驗證應用。
近日，工信部賽迪研究院工控中國大會組委會采訪了同元軟控總經理周凡利，與他聊了聊國產工業軟件MWORKS的發展故事，并分析了工業軟件行業在未來的發展機遇。以下為訪談內容。
“問題是無窮無盡的，做軟件就是應該迎難而上，就像傳統武俠小說里面的修行一樣，每克服一個難題，就上升了一個階段。克服這些問題就是要靠創新，所以我們把創新作為企業文化最核心的要素。”
——周凡利 同元軟控總經理
訪談內容
工控中國: 在什么樣的契機下創立了同元軟控？
周凡利：同元軟控最早的工作在2001年就開始了。當時我攻讀機械專業博士，想做一些更有意義，更具開創性、挑戰性的事情。之前是模仿國外軟件在做機械專業建模仿真軟件，但一直追隨別人的腳步、跟在后面跑，永遠也實現不了超越，而且有限的市場也被別人搶先占領了，我們想要尋找新的方向。2001年，我們剛好了解到Modelica多領域統一建模，當時感覺Modelica多領域統一建模是開放的、有規范的，我們只需要做一個工具，大家開發不同的庫，那么就可以用不同的庫來做不同專業、不同行業的仿真。
當時我的導師陳立平教授的三個觀點對我影響非常大。第一，他堅信“統一”的思想，認為工具一定要統一，Modelica很符合他的預期；第二，工具化，我們不能只做研究，而是要做個工具，為工業所用；第三，創新，創新的東西才能在未來有競爭力，不能只是模仿別人的東西。基于這三個觀點，2001年到2003年我們花了三年時間做關鍵技術的研究，2004年到2006年又花了兩年的時間做產品原型研究。
2007到2008年科技部在工業軟件方向上加大支持力度，支持多領域統一建模，我們的創業思路也逐漸明晰。第一，我們覺得這個領域要做工具化，就必須要做產品化和產業化，離開學校環境、走近工業市場；第二，爭取國家科技部863重點項目；第三，剛好蘇州工業園區在武漢招商引資。在這三個這些契機的作用下，陳立平教授帶著我們一共11個人的初創團隊，在蘇州成立了同元軟控，我們的目標是要實現多領域統一建模技術的產品化和產業化。
工控中國: 同元這些年取得了很多的榮譽和獎項，您認為哪些對同元具有重大的意義？
周凡利：對我們來說，最大的榮譽是我們給工業提供的價值。陳立平教授說過，我們最核心的工作是為企業提供服務，能夠真正幫到企業。比如嫦娥五號在國內首次實現了能源流系統的數字孿生和數字伴飛，這是我們支撐的。第二，我們和中國航天合作，在國內首次實現了復雜裝備全系統級的數字孿生應用，“天和空間站”發射時，我們的數字空間站同步運行，實現了數字伴飛，發射至今已持續運行一年有余，發揮了重要的價值。第三，MWORKS在航天領域重大工程被列入型號必用軟件，作為國產自主的高端工業軟件，真正地應用在了國家重大型號工程。這些對我們來講是真正的榮譽。
工控中國: 我們在自主研發過程當中，是否遇到過困難，又怎么跨越這些技術壁壘來實現全自主發展的？
周凡利：困難真的挺多的。工業軟件有它的規律，以我們的經驗，商品化的工業軟件至少需要3年關鍵技術研究，2到3年原型開發，再有2到3年才能夠開發出產品，未來還需要5到10年應用迭代。
第一，產品化的問題。產品做出來，使用上也沒問題，但在高端裝備上用不了，因為產品解決不了復雜的問題、適應不了復雜的場景。比方說，在做液體火箭發動機的時候，我們產品的非線性方程求解效率只有國外軟件的1/10，我們反復提升非線性方程求解效率，后來也解決了這個問題，做到了跟國外一樣的效率。
第二，大規模方程求解問題。我們在空間站做試點工程的時候，整個空間站近十個專業，幾十萬個方程，這幾十萬個方程有大量非線性方程、微分方程等比較復雜的方程，剛開始的時候求解效率很低，甚至求解不了。我們把模型放在同類的國外軟件運行，軟件直接無法運行。別人不行，我們不能不行，我們從底層改起，哪里有問題就改哪里，這種大規模的問題是產品化的過程中必須要解決的。
第三，技術創新的問題。我們產品在核動力上應用時，核動力和航天的側重是完全不一樣的，Modelica在航天應用得很好，但是核動力是熱工水力，要處理兩相流的偏微分方程求解，Modelica還不支持這種能力。我們改底層求解，擴展Modelica支持熱工水力。這個技術在國際上公開報道的只有法國EDF能實現，現在我們做得比國外做得更深入。我們把機電液控統一建模、系統仿真引入到核能行業，而這在國際上的公開報道不多。
問題是無窮無盡的，做軟件就是應該迎難而上，就像傳統武俠小說里面的修行一樣，每克服一個難題，就上升了一個階段。克服這些問題就是要靠創新，所以我們把創新作為企業文化最核心的要素。
工控中國: 同元軟控是否跟制造業企業長期綁定，來推進底層工藝迭代和更新？
周凡利：這個是必然的。初期我們主要向汽車行業推廣，但產品叫好不賣座，大家覺得這東西挺好，但沒資源、沒模型，企業用不上。09年開始，我們不得不一個行業一個行業去試，慢慢地也逐漸走出了自己的道路。
在航空領域，我們跟中國商飛合作了十多年，從ARJ21到C919都有同元的參與。我們配合商飛“多點式”解決問題，在實際中哪里有問題就解決哪里，現在同元也在協同航空行業走向數字化、體系化。
在航天領域，航天自主性比較強，對自主工具和創新方式比較支持。2020年嫦娥五號發射，我們提供能源系統數字伴飛支撐，雖然從發射到返回地球只有23天，但我們的合作是從2013年開始的，有8年時間都在積累沉淀。從嫦娥三號、嫦娥四號到嫦娥五號，我們解決了一個個難題，實現技術的融合與迭代，這才有了嫦娥五號后面23天的全程伴飛。在空間站方向，我們和航天團隊從13年開始思考如何用系統模型、數字化模型來提升研發效率。前期沒有任何參考案例，我們從概念開始探索，一個一個專業去建模，探尋數字化解決方案，直到2019年，我們完成8個分系統模型，實現了全系統仿真。
在核能領域，我們從10年前的一個設想，到5年前做單一案例，再到3年前做一個原型平臺，再到現在的平臺商品化和數字化，都在不斷與行業進行深度融合。我們提供軟件、數字化技術，結合各行業專業知識、行業場景和行業需求，共同驗證和優化產品。
工控中國: 在國內國際大形勢利好的狀態下，您覺得國產工業軟件發展機遇在哪？
周凡利：我認為機會在于三點：第一，數字化技術革命。我們正在面臨著數字化和智能化的技術革命，數字化會逐步滲透到所有的工業行業和領域，轉型的支撐就是工業軟件。時代的需求是工業軟件最直接的機會。第二，在實現第二個百年目標過程中，把握中國創新、工業發展的需求。中國要完成躍遷，屹立于世界民族之林，實現中華民族的偉大復興，工業發展要比現在的體量大得多，例如航空航天行業，歐洲和美國加起來可能都沒有中國重大工程的機會和發展多。第三，國際形勢要求中國必須要自主創新，創新是中國工業軟件唯一的出路。工業軟件發展的出路，在于抓住這幾個機會，尤其是前兩個機會。
工控中國: 您覺得“云”對于未來的中國工業軟件來說，會是一個機會嗎？
周凡利：我個人認為云化只是工業軟件的一種形式或渠道，工業軟件的核心還是工業軟件技術本身，讓工業軟件有更廣闊未來機會的是數字化革命。
第一，云是一種方式和手段，如果把工業軟件所有的希望都寄托在云上，是有問題的。以曾經的工業軟件云化明星Onshape為例，原來國內外一致看好Onshape云化，但后來Onshape被收購的價格只有原估值的幾分之一。
第二，云化肯定是必然的趨勢，但是什么階段云化，什么軟件適合云化，是有節奏的。同元早在13年就推出了云版的MWORKS，但是那個時候可能時機不到，沒有引起關注，也沒有直接產生價值。
第三，我個人認為，工業軟件的核心是通過計算解決工業問題。如果是用云去解決工業軟件對計算要求比較高的問題是必要的，但如果是用互聯網的模式去吸引流量關注，可能就會走進誤區，因為工業軟件本身不是一個大眾化的消費產品，它有自己的專業受眾和范圍。
工控中國: 現在國內有什么行業是對數字化系統解決方案有需求的呢？同元的下一個目標是什么？
周凡利：以我們的經驗，對數字化有需求的首先是航天、航空、能源、船舶等大型復雜裝備制造業，研制成本高、技術難度大、自主要求高。汽車行業也是很典型，例如特斯拉，是從銷售模式到產品研發模式都是全方位的革新。特斯拉使用數字化的方式研發，傳統的研發不能滿足它的需求。汽車企業如果想趕上新能源革命，就必須要用數字化的方式。除了這些復雜裝備，目前家電、輕工等行業對數字化的需求也越來越強烈。同元的下一個目標就是打造數字化時代先進的自主工業軟件，為各行業的數字化提供先進自主的數字化建模仿真平臺。
工控中國: 您認為國內工業軟件的瓶頸是什么？
周凡利：核心是要解決數字化時代需要什么樣的工業軟件這個命題。中國有世界上最大的工業軟件需求市場和應用場景，但發展工業軟件有三個方面的問題：
第一，專業軟件替代是基礎。除替代之外，如果能抓住創新的趨勢，發展新一代CAD、CAE軟件，就有可能在未來引領時代。
第二，工業軟件人才是關鍵。中國的工業軟件需要的肯定不是3、5年時間，而是8年、10年甚至20年。首要是要有一幫精兵強將，從國家層面來講，首先要培育一批龍頭企業，引領先進技術，在行業得到認可，并不是誰量大誰就是龍頭，搞代理搞集成的企業解決不了根本問題，有核心技術才是龍頭企業，有精兵強將才能打勝仗。
第三，數字化創新是未來。一個時代有一個時代的工業軟件，二十世紀80年代到2000年，是專業設計與專業仿真的時代，最典型的代表是CAD、CAE、CAM等軟件。數字化時代需要新的工業軟件，工業軟件創新是時代需求、是真正出路，也是發展瓶頸所在。
工控中國: 同元軟控業務的下一步布局或計劃是什么？
周凡利：同元的發展有兩條主線，第一條是信息物理系統建模仿真平臺，我們希望同元建模仿真平臺能夠持續發展，乃至超越國際同類產品。第二條主線是平臺怎么支撐數字化，支撐航天、航空、核能、船舶包括汽車這些行業的數字化。這個層面的投入是海量的，我們還是希望能得到各方面的大力支持，雖然我們也取得了一些成果，但是距離我們完成使命和目標還有很大的差距。
工控中國: 您覺得政府怎么做可以快速精準地解決這些工業軟件企業現在面臨的發展問題？
周凡利：近幾年美國對中國實施工業軟件卡脖子限制之后，政策環境發生了很大改變，給工業軟件帶來了非常好的土壤和環境。
如果要做得更好一點，第一，我覺得要辯證地看待替代問題。“有無問題”是要先解決，但替代不是工業軟件的全部。數字化時代需要更符合我國工業發展的工業軟件，這是更大的命題。
第二，我覺得國家應該要分級別分批次為企業提供持續支持，發掘和識別高潛力工業軟件企業。與其在池小魚小的環境下整合構建一個工業軟件大企業，不如分行業、分領域去識別遴選國內最具有希望的潛力股，然后大力扶持它們，讓它們快速成長，我認為可能更有效果。
第三，構建教育產業和工業軟件企業的新型模式。比如培育工業軟件專業人才，學校可以幫助工業軟件解決部分技術攻關問題。產業應用應與產品迭代共同發展，而不是等著產品做好了再去使用。如果一定要和國外產品對標后再應用，可能需要5年、10年時間。所以，面向工業軟件的數字化新時代，需要重新定義教育產業和工業軟件企業之間的相互支撐關系。以行業需求作為牽引，研發主體是工業軟件企業，教育作為人才的支撐。
人物簡介
周凡利，工學博士，蘇州同元軟控信息技術有限公司總經理，國際Modelica協會會員，航空電氣工程專業委員會委員，蘇州工業園區科技領軍人才。研究領域為數字化工程、基于模型的系統工程(MBSE)、 多領域統一建模與仿真、多體系統動力學，自2001年起開始從事多領域統一建模與仿真技術研究、平臺開發及工程應用，主持開發了新一代多領域統一建模與仿真平臺MWORKS系列版本。
