工業(yè)帝國的工業(yè)軟件：榮光與衰落

加拿大的工業(yè)軟件，也是如此顯得低調(diào)。實際上，人口只有3700萬的加拿大，開發(fā)了許多全球著名的工業(yè)軟件，比較而言，可以說是與美國、法國不相上下。

2019年，加拿大的信息通訊技術(shù)（ICT）行業(yè)GDP產(chǎn)值為940億美元，占全國 GDP的4.8%。其中，90%以上是來自軟件與計算機服務(wù)行業(yè)的貢獻。

常用的圖像處理軟件 CorelDraw、科幻影片《阿凡達》所使用的特技3D軟件，都是來自加拿大。就科學(xué)計算軟件而言，世界上除了美國的Mathematica和MATLAB，還有加拿大滑鐵盧大學(xué)開發(fā)并早在1980年就對外發(fā)布的Maple，形成三足鼎立的局面。在Maple基礎(chǔ)上開發(fā)的建模仿真系統(tǒng)MapleSim，是多學(xué)科建模和高性能仿真方面的佼佼者，在機器人開發(fā)的仿真方面擁有獨到的特色。中國上海的磁懸浮項目就是采用了這個軟件進行物理建模和仿真。

加拿大在信息技術(shù)領(lǐng)域深受美國的影響，擁有很多美國產(chǎn)品的姊妹版。例如，實時微內(nèi)核操作系統(tǒng)QNX軟件，于1982年就已經(jīng)面世，與美國風(fēng)河公司的VxWorks定位類似。它廣泛被用于核反應(yīng)堆和軌道交通設(shè)備，而且在全球汽車的車載平臺領(lǐng)域具有優(yōu)勢地位。全球顯示芯片巨頭ATI公司，在被美國AMD收購之后，其研發(fā)業(yè)務(wù)留在了加拿大，繼續(xù)與全球霸主英偉達公司抗衡。而在芯片設(shè)計領(lǐng)域，除了美國Synopsys 、Cadence和Mentor（被德國公司收購但總部仍然在美國）三大霸主之外，加拿大的EDA依然有自己的地盤，如Solido Design。主攻存儲器、模擬/射頻和標(biāo)準(zhǔn)單元的變化感知設(shè)計軟件的Crosslight（原為Beamtek）則是全球首家推出量子阱激光二極管仿真軟件的商業(yè)公司。

在熱門的人工智能領(lǐng)域，加拿大的表現(xiàn)也令人矚目，人工智能的學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化均極為強大。在2020年，加拿大已經(jīng)擁有60多個AI實驗室、大約650家AI初創(chuàng)企業(yè)、40多個加速器和孵化器。著名的人工智能專家理查德·薩頓，是強化學(xué)習(xí)的開創(chuàng)者，他的學(xué)生后來締造了“阿爾法狗”，讓人工智能由此享譽天下，成為新一輪AI的起點。來自多倫多大學(xué)的深度學(xué)習(xí)鼻祖杰弗里·辛頓則幾乎憑一己之力，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從邊緣課題變成人工智能的中心舞臺。憑借如此雄厚的人才基礎(chǔ)，加拿大有可能成為下一個矚目的全球人工智能中心。

加拿大是全球最富裕的國家之一，2019年人均GDP達到4.6萬美元，在發(fā)達國家G7集團中僅次于美國。這與它得天獨厚的自然資源相關(guān)，加拿大的原油儲量高達1730億桶，位居世界第三，同時也是第三大礦業(yè)國。

人口不多而資源豐富，就容易走上貿(mào)易立國的路線，外貿(mào)依存度會相當(dāng)大，對鄰國尤其如此。加拿大的對外出口地區(qū)相對單一，美國、中國、墨西哥、英國和日本這五大出口國合計占據(jù)了加拿大85%以上總出口份額。2020年加拿大出口美國的貿(mào)易產(chǎn)值達到了2870億美元，占整個加拿大出口總產(chǎn)值的73%以上。向中國出口雖然排第二位，但只占加拿大出口總產(chǎn)值的4.8%。美國人口約為3.3億，幾乎是加拿大的十倍，而且美國是一個龐大而成熟的市場。這為加拿大本來就非常活躍的技術(shù)創(chuàng)新，留下了充足發(fā)揮的空間。它的技術(shù)發(fā)展，有著穩(wěn)固的后方市場。

能源、制造、礦業(yè)是加拿大國民產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的重要支柱。加拿大是世界第三大飛機制造國，第十大汽車制造國。加拿大麥格納公司，是全球最大的汽車代工制造商，以制造的汽車數(shù)量而言，它是全球第三大汽車制造商。這些行業(yè)優(yōu)勢，都被加拿大轉(zhuǎn)換為工業(yè)軟件的優(yōu)勢。

加拿大是全球排名第六的發(fā)電量大國，發(fā)電量僅次于中國、美國、印度、俄羅斯和日本，在電力工業(yè)軟件也頗有造詣。電力仿真軟件、電力系統(tǒng)軟件幾乎都曾經(jīng)是加拿大的天下。加拿大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。加拿大的HYPERSIM則是基于魁北克水電公司（Hydro-Quebec）多年研究開發(fā)的超大型電力系統(tǒng)的仿真測試軟件和硬件。

電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析方面以加拿大的PSCAD軟件較為知名。隨著電網(wǎng)發(fā)展，純粹依靠軟件仿真已不能滿足要求，于是出現(xiàn)了實時數(shù)字仿真、數(shù)模混合仿真，其中有代表性的是RTDS。作為同類產(chǎn)品中的第一款，RTDS模擬器是執(zhí)行實時電力系統(tǒng)仿真的全球基準(zhǔn)。

加拿大的龐巴迪工業(yè)集團曾經(jīng)是世界第三大飛機制造商，僅次于波音和空客。加拿大軟件最大的特點，就是積極配合產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。有龐巴迪，就有全球最大的飛行模擬器生產(chǎn)商CAE公司。CAE 公司的航空飛行模擬平臺Presagis，為全球飛行員提供訓(xùn)練，很多軍事及工業(yè)巨頭如波音、空客、洛克希德·馬丁等都是它的用戶。它在汽車建模、仿真和嵌入式顯示圖形方面都有解決方案。至于作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、仿真軟件，很多也都是加拿大的。加拿大的FlightSim是高精度的標(biāo)準(zhǔn)飛行仿真平臺，能夠仿真固定翼飛行器的多種動力學(xué)特性。

加拿大石油資源豐富，截至2018年底，世界原油探明儲量1.672萬億桶，加拿大儲量位列第三，占全球總量的10%。盡管如此，加拿大的能源行業(yè)卻走了一條與中東石油國完全不同的路線。后者是資源密集型，而加拿大的路線是“高科技密集型能源開發(fā)”。加拿大在向世界其他地方出口石油天然氣的同時，在本國大力提倡清潔能源，其可再生能源發(fā)電比例已經(jīng)達到66%。“高科技型密集型能源開發(fā)”的背后有著豐富的軟件支撐。

加拿大的石油化工的建模與仿真軟件CMG Suite，則是全球最大的油藏數(shù)值模擬軟件，可以對地球化學(xué)、地質(zhì)力學(xué)等進行分析，也得到了中石油、中石化和中海油等公司的廣泛使用。在石油化工的流程模擬領(lǐng)域，主流軟件有美國的PRO/II、Aspen Plus和英國的gPROMS，加拿大的HYSYS也很早就在石化行業(yè)確立了自己的地位，在油氣處理及石油化工領(lǐng)域把工藝與設(shè)備進行集成仿真，模擬實戰(zhàn)狀態(tài)。

流程模擬軟件的開發(fā)和應(yīng)用至今已發(fā)展到第四代產(chǎn)品，其中美國的Aspen Plus主要應(yīng)用于化工，法國的PRO/II主要應(yīng)用于煉油，加拿大的HYSYS主要應(yīng)用于油田及天然氣處理。21世紀(jì)初才推出的加拿大軟件VMGSim是后起之秀，由開發(fā)HYSYS的核心技術(shù)人員完成，但已可以跟美國的Aspen Plus、法國的 PRO/II等抗衡。

后發(fā)企業(yè)需要更好地進行知識集成。VMGSim在全球廣泛的建立技術(shù)聯(lián)盟，包括美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究院熱力學(xué)研究中心（NIST/TRC）、世界氣體加工協(xié)會（GPSA）、世界硫磺工程協(xié)會（SRE）等，這使得它在專業(yè)分工上有獨到的優(yōu)勢，例如脫硫技術(shù)非常有競爭力。

實際上，這也是加拿大軟件企業(yè)的一個特點，即愿意抱團。加拿大軟件公司大多數(shù)是微型企業(yè)，企業(yè)的員工一般不超過10人，通常依附大公司開展設(shè)計與開發(fā)。可能意識到了軟件業(yè)生態(tài)的重要性，加拿大的軟件戰(zhàn)略聯(lián)盟比較普遍。例如，兩個軟件企業(yè)簽訂協(xié)議一起進行開發(fā)，相互嵌套但獨立實施銷售、產(chǎn)品開發(fā)等。這是一個結(jié)伴而行的策略。

加拿大軟件發(fā)展得成功有很多原因。第一是工業(yè)基礎(chǔ)強大，成為工業(yè)軟件發(fā)展的肥沃土壤；第二是所緊鄰的美國這個關(guān)鍵市場，無論在職業(yè)人才還是產(chǎn)品應(yīng)用方面，都為工業(yè)軟件的發(fā)展提供了重要的支撐。值得關(guān)注的還有加拿大的基礎(chǔ)教育與社會環(huán)境形成了良好的互動。這是一個整體聯(lián)動的創(chuàng)新體系。

軟件工程是計算機領(lǐng)域發(fā)展最快的分支學(xué)科之一，加拿大重視軟件行業(yè)的發(fā)展，對軟件人才的培養(yǎng)給予非常優(yōu)惠的政策。花大力氣培養(yǎng)掌握計算機軟件基本理論知識、熟悉軟件開發(fā)和管理技術(shù)、能夠從事軟件設(shè)計、開發(fā)和管理的高級人才。加拿大軟件開發(fā)專業(yè)排名第一的高校是滑鐵盧大學(xué)，實時微內(nèi)核操作系統(tǒng)QNX正是起源于這所大學(xué)。

加拿大的公共和商業(yè)部門，重視不斷發(fā)展的創(chuàng)業(yè)家社區(qū)，并把它們與商業(yè)和學(xué)術(shù)機構(gòu)聯(lián)接起來。目前多倫多、溫哥華和蒙特利爾正在成長為加拿大初創(chuàng)企業(yè)的中心。

加拿大的創(chuàng)新體系比較完善，積極鼓勵軟件業(yè)的發(fā)展。加拿大制定了豐富多樣的研發(fā)稅收減免政策。加拿大小企業(yè)有很多獲得風(fēng)險資本和公共資金資助的機會，這為加拿大的初創(chuàng)企業(yè)成長創(chuàng)造了環(huán)境。擁有豐富工業(yè)軟件的加拿大，也成為跨國軟件巨鱷吞吃并購的好場所。Infolytica作為第一個商業(yè)電磁場有限元分析軟件，在航空航天、汽車、電器、電力、醫(yī)療設(shè)備、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的低頻電磁設(shè)計工程師中有很好的口碑。在創(chuàng)建五十年之后，Infolytica于2017年被西門子公司收購，被并入其旗下的EDA軟件Mentor系列中。

加拿大聯(lián)邦政府設(shè)有縱橫交錯的研發(fā)項目和資金。中小企業(yè)稅收比較低，如果公司進行了研發(fā)投入，則投入的一半左右，由政府直接買單。很多中小企業(yè)都得益于政府的多重扶持。2019年，加拿大ICT領(lǐng)域共有4.3萬個公司。其中，86%以上的企業(yè)，雇員在10人以下；員工多于500人的公司，即使把國際公司的分支機構(gòu)計算在內(nèi)，也就100個左右。成熟的商業(yè)環(huán)境，成為工業(yè)軟件最為稀缺的資源。當(dāng)然，加拿大也存在工業(yè)軟件的發(fā)展劣勢，那就是不斷減小的市場規(guī)模。加拿大技術(shù)落地美國成為最好的選擇，但加拿大也在尋找更多備選市場。

一個國家大學(xué)的基礎(chǔ)教育強大、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)深厚，就可能會擁有很多軟件，如法國、加拿大、英國。但英國，則呈現(xiàn)了與它們不同的趨勢。

英國軟件產(chǎn)業(yè)具有悠久的傳統(tǒng)和基礎(chǔ)，比如，在數(shù)據(jù)庫、支撐軟件包、虛擬現(xiàn)實、金融財務(wù)軟件和娛樂軟件等領(lǐng)域。實際上，英國一直是歐洲獨角獸中心，在打造快速發(fā)展的全球公司方面，緊隨美國和中國之后。根據(jù)億歐數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019 年有 8 家英國公司邁入獨角獸公司陣營，這意味著英國已經(jīng)產(chǎn)生了 77 家估值10億美元以上的公司，總數(shù)達到了德國（34家）的兩倍、以色列（20家）的三倍。

在工業(yè)軟件領(lǐng)域，也能看到非常顯赫的英國創(chuàng)立者榮光。目前全球商業(yè)化的CAD軟件主流幾何引擎，是Parasolid和ACIS，由英國劍橋大學(xué)的同一個教授開發(fā)，當(dāng)時被看作是一代和二代產(chǎn)品。在計算機輔助設(shè)計制造（CAM）領(lǐng)域，英國也有著非常悠久的傳統(tǒng)。如英國達爾康（Delcam）公司的CAM軟件PowerMILL廣受贊譽。根據(jù)美國調(diào)研機構(gòu)CIMdata 2012年的報告，其銷售額連續(xù)第13年保持全球領(lǐng)先的桂冠。2013年，歐特克公司收購英國達爾康公司，被認(rèn)為是CAM軟件領(lǐng)域的一次出人意料的事件。此后，英國的許多CAM軟件被大肆并購。第二年，營業(yè)額約計8000萬歐元的英國CAM軟件公司Vero被海克斯康公司全面并購，成為后者測量檢測和質(zhì)量管理部門的一部分。經(jīng)過多年的并購，Vero已擁有很多響當(dāng)當(dāng)?shù)钠放栖浖鏓dgecam、SurfCAM和 WorkNC等。

被國外公司收購像是一曲主旋律，一直在英國工業(yè)軟件界回響。2020年，海克斯康再次收購英國齒輪設(shè)計技術(shù)公司Romax，后者在旋轉(zhuǎn)機械如風(fēng)機齒輪箱、電動汽車變速箱等的仿真技術(shù)領(lǐng)域具有獨特的地位。Romax的軟件被用來補充海克斯康的仿真軟件MSC的產(chǎn)品線，加強海克斯康在低碳新能源和電氣化方面的發(fā)展。

1988年，英國Flomerics公司成立，旗下的 FloTHERM軟件成為電子與工程行業(yè)的空氣流及熱傳遞的標(biāo)準(zhǔn)分析程序。2008年Flomerics公司被美國Mentor并購。同年，英國最大的工業(yè)軟件公司AVEVA被施耐德電氣反向收購。英國工業(yè)軟件又失去了一顆耀眼的明珠。

比較少的例外之一，是流體與傳熱仿真軟件Phoenics。它1981年的第一個版本Phoenics-81程序是世界最早的流體與傳熱計算仿真商用軟件。它是國際計算流體與計算傳熱的主要創(chuàng)始人、英國皇家工程院院士D. B．斯波爾丁（D.B. Spalding）教授的經(jīng)典之作，跟Star CD和 Fluent一起成為流體動力仿真軟件領(lǐng)域并駕齊驅(qū)的三駕馬車。

英國至今保持著高度的創(chuàng)新活力。然而，工業(yè)軟件行業(yè)的成長需要工業(yè)產(chǎn)業(yè)的土壤。去工業(yè)化曾經(jīng)是英國的國策，導(dǎo)致英國制造業(yè)一直在衰落。英國制造業(yè)增加值從1994年GDP占比達到16.4%的高點之后，一路下滑，2019年只有8.6%。早年領(lǐng)先的汽車行業(yè)、機床行業(yè)都逐漸在走下坡路。隨著制造業(yè)的落敗，英國機床行業(yè)的品牌相繼陷落，比如，在中國改革開放初期一度走紅的英國橋堡機床（Bridgeport）于2004年被美國哈挺公司收購。這些都會對CAM軟件的發(fā)展帶來深遠的影響。整體而言，不可逆轉(zhuǎn)的去工業(yè)化，給英國工業(yè)軟件的發(fā)展也帶來了損傷。

只有強大的制造業(yè)伴行，才能讓工業(yè)軟件更好地發(fā)展。法國、加拿大是正面的例子，英國則讓我們看到了另外一面。這再次驗證了，一個國家的制造對工業(yè)軟件所起到的支撐性作用。

或許值得回響一遍：只有強大的制造業(yè)伴行，才能讓工業(yè)軟件更好地發(fā)展。法國、加拿大是正面的例子，英國則讓我們看到了另外一面。這再次驗證了，一個國家的制造對工業(yè)軟件所起到的支撐性作用。