(1)以仿真为核心的“正向设计”是我国工业自主创新的必经之路
“正向设计”是指在产品设计过程中,从需求出发,通过各种设计理念、方法和工具设计出产品的各类要素,以制作一个全新的产品,与此对应的是“逆向工程”,是指对一项产品进行逆向剖析及研究,从而演绎并得出该产品的各类设计要素,以制作出功用相近,但又不完全相同的产品。
我国工业在发展过程中,从产业链角度,偏加工、组装和制造,但是前端的产品设计环节中,原始创新不足,正向设计能力欠缺,更多的是做“逆向工程”,然后通过人口红利、原材料价格等获得的成本优势而拓展市场,导致在高端制造领域与部分发达国家存在一定的差距,成为制约我国制造业转型升级的重要因素之一。
党的十八大以来,我国经济由高速增长转向了高质量发展,转变发展方式、优化经济结构、转换增长动能已经成为了刻不容缓的重要任务。在此背景下,推进新一代信息技术和工业制造业深度跨界融合,更加注重基础研究、注重原始创新、正向设计,提升企业的底层自主研发设计能力,成为实现从“中国制造”向“中国创造”转型的必由之路。
CAE 仿真软件作为重要的研发设计类工业软件,可以实现产品设计方案的优化、提升产品性能、缩短开发周期、减少设计成本,并通过模拟仿真预测产品功能可用性、可靠性、效率和安全性等,是实现产品正向设计、原始创新的核心工具软件。
(2)CAE技术融入到制造业的各个环节,重要性愈加凸显
随着竞争的加剧和客户需求的多样化,低附加值的产品或服务已经不能满足市场和环境发展的要求,现代制造业产品越来越复杂、功能越来越齐全,产品设计呈现数字化、专业化、集成化等特点。作为一种功能强大的工具软件产品,CAE 软件正在成为数字空间和物理世界融合的*重要的工具,其所带来的核心变革是在产品全生命周期持续利用 CAE 技术实现对试验的替代。
当产品处于早期概念设计阶段时,开发人员可以通过 CAE 技术测试初始概念并寻求初始参数的**解,从而获得可靠的初步产品设计方案;在产品系统或详细设计阶段,开发人员可以通过 CAE 技术对产品或工程方案进行模拟,从而对产品设计方案进行不断优化;在产品制造阶段,CAE 技术与人工智能的结合有助于确保成品制造的一致性,保证产品**度和降低成本。
总体而言,随着计算机技术的发展,CAE 软件的功能不断加强,能够融入到制造业的各个环节,成为制造业企业提升创新创造能力的重要手段。
(3)工业软件国产化趋势
依托于工业体系的发展,欧美等发达国家和地区率先建立了较完善的工业体系,其在设计仿真分析技术领域有较强的先发优势。安西斯、达索、西门子等国际知名工业软件企业凭借成熟的技术,在我国研发设计类软件市场占有主导地位。近年来,我国制造业转型升级步伐不断提速,多部门颁布智能制造发展相关政策,以推动产业数字化发展,大力推动自主可控工业软件推广应用,提高企业软件化水平。
2019年以来,我国多家科研机构和研究所被禁用基础工业软件,工业软件领域核心技术国产化的重要性愈发突出,面向国家重大需求,在关键领域、卡脖子的领域努力实现关键核心技术自主可控的需求较为迫切。出于对先进制造和信息安全问题的考虑,国产工业软件进入国内大型企业的步伐也将加快。在国内政策推动及宏观环境影响下,工业软件国产化将成为工业软件行业的长期发展趋势。
(4)工业软件云端化趋势明显
工业云平台本质属于工业互联网,是智能制造的重要载体,依托信息技术针对海量数据进行挖掘和分析,实现工业制造过程的全要素、全产业链、全价值链的显性化与数字化。
根据工业互联网产业联盟发布的《工业互联网产业经济发展报告》,2020年工业互联网核心产业(工业互联网建设涉及的网络、平台、安全等软硬件基础设施)增加值达到6,520亿元。
云计算通过虚拟化技术,可以实现底层 IT 资源的池化,即将过去独立的服务器、存储设备组成一个规模更为庞大的算力资源池,云计算技术能够提供弹性、可扩展、高性能的计算资源。通过搭建仿真云平台,可以将仿真技术在中小企业中普及推广,中小企业可通过购买服务的方式进行仿真设计,降低研发创新成本,满足激发中小企业创新活力的需要。
(5)通过仿真模拟,构建数字孪生体
随着新一代信息技术与实体经济的加速融合,工业数字化、网络化、智能化演进趋势日益明显,催生了一批制造业数字化转型新模式、新业态,其中数字孪生日趋成为产业各界研究热点,未来发展前景广阔。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程,在虚拟空间中完成对物理实体的映射,从而反映物理实体的全生命周期过程。
企业在开发新产品时,可以事先做好数字孪生体,以较低成本,在数字孪生体上预先做待开发产品的各种数字体验,直到在数字空间中把生产、装配、使用、维护等各阶段的产品状态都调整和验证到**状态,再将数字产品投产为物理产品,一次把产品做好做优。基于数字孪生的数字体验是对工业技术的极其重要的贡献与补充,是产品创新的崭新技术手段。
(6)知识产权保护意识不断增强
近年来,我国企业知识产权保护意识不断增强。2009年至2021年,我国专利申请量、专利授权量、计算机软件著作权登记量的年均复合增长率分别达15.03%、18.81%和34.02%,均实现了快速增长。
数据来源:国家知识产权局和中国版权保护中心
推进软件正版化是尊重和保护知识产权的重要举措,软件正版化是实施创新驱动发展战略、加快创新型国家建设的必然要求。我国政府高度重视软件版权保护,并将软件正版化作为专项工作来推进,逐步强化知识产权保护,大力打击各种侵权行为,将恶意侵权纳入社会信用体系,鼓励创新创造。
自2001年以来,国家两次修订《著作权法》和《计算机软件保护条例》,不断加大软件版权保护力度,一方面大力鼓励扶持国产软件企业的发展,一方面严厉打击各类侵犯软件知识产权的行为,净化软件市场环境,大力推进使用正版软件工作,取得了重大成效。
未来软件正版化将持续成为我国软件行业发展的趋势,激发软件企业的研发创新活力,推动软件企业快速发展壮大,促进软件行业得到健康可持续发展。
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