作者：林雪萍 来源：知识自动化本文由知识自动化（zhishipai）授权转载写在前面（文中超链接仅在微信公众号“智能制造之家”有效）前面我们聊到了西门子、达索等工业软件巨头，通过多年的收购，构建了自身强大的工业软件产品体系：解读西门子的工业软件帝国，巨头的数字化工业战略工业软件巨头解读：西门子是一家软件公司，达索是一家“3D体验”公司也说到了国内工业软件的尴尬境地：西门子、罗克韦尔、达索、PTC等工业巨头围殴下的国内工业软件江湖大家有没有想过，我们熟知的CAD/CAE/CAM等工业软件，究竟是如何来的？今天的主要内容：史上最昂贵的软件与最早的网络战达索、洛克希德：两家顶级军机制造商的工程融合西门子、PTC、达索等工业软件寡头的形成工业软件30年工业软件就是一笔最秘密的军火生意史上最昂贵的软件与最早的网络战工业软件，正是美国国防部一手扶持起来的。
二战一结束，所有围绕枪炮和导弹的工业软件，似乎都可以消停了。
然而，就在美国于日本投下两颗原子弹之后的同一个月份，苏联也引爆了自己的原子弹。
这是一个同归于尽的概念。
整个世界，立刻变得哇凉哇凉。
这次引爆，对计算机和软件的发展，意外地产生了极其重要的影响。
为了抗衡苏联的原子弹，美国决定引入一个大型防空系统SAGE（Semi-Automatic Ground Environment），保护美国本土不受敌方远程轰炸机携带核弹的突然侵袭。
这是最早的网络战的思路，通过美国各地的雷达站，将监测到的敌机动向传送到空军总部。
空军指挥员则通过总部的显示器来跟踪敌机的行踪，进而命令就近军分区进行拦截。
SAGE整个技术方案是由MIT林肯实验室负责制定的，于1957年投入试运行。
在一系列的竞标中，IBM战胜了雷神等竞争对手，被委托开发SAGE系统。
IBM重新搭建新班子、租用新场地完成开发。
最初的SAGE，采用低级语言（汇编语言）编写，达到50万行代码，使其成为最大的软件应用。
实际上，这个系统吸引了很多公司参与开发。
SAGE软件开发计划成了软件工程开发中最“崇高”的事业之一。
当时美国程序员的数目大约为1200名，而有700人为SAGE项目工作。
著名的智囊公司兰德（Rand）在1959年也加入其中，并成立了独立的公司——系统开发公司（SDC），以进一步开发这个估计需要100万行代码的软件。
从五十年代开始，SAGE是当时最大的计算机和军用软件的应用程序，是军事预算的饥饿巨兽。
到了六十年代，这个项目投入达到了惊人的120亿美元（按可比价格算，投入规模相当于2014年的1000亿美元）。
这种巨量投入，使得SAGE成为彻底颠覆三观的软件野蛮人。
作为当时世界上最大的计算机及军用软件应用，SAGE防空系统集成了计算机、工业软件、通信和网络的成就，一时也是独霸一方。
它正在预示着全新的现代信息战争的曙光。
然而SAGE系统高昂的费用，让它无法持续太久。
SAGE计划并未完全实施，到了60年代中期就下马了。
此时，军民合用的概念也开始出现。
后来出现的联合监视系统，就是为了减轻SAGE系统造成的沉重经济负担。
军、民用雷达尽可能兼用，以减少雷达运行费用，并用13个空军和联邦防空局的联合控制中心替代了SAGE系统的控制中心。
此举据说减少了6000名工作人员，大大节省了开支。
SAGE系统一直使用到1983年才得以退役。
这个庞大的软件系统推动了一个里程碑的变化，真正改变了美国国家对国防部的预算态度，从此以后，武器的软件开支，也成为国家预算最为重要的支出。
这是一个典型的军民融合的故事。
然而最精彩的地方，依然是SAGE带来的工业软件技术的孵化。
它的研究成果在民用工业中发扬光大，导致传统的工程设计绘图方法发生了革命性变化。
达索、洛克希德：两家顶级军机制造商的工程融合1950年，美国麻省理工学院MIT在旋风Ⅰ型计算机显示器上生成了简单图形。
接着MIT主持了美国国防部防空系统SAGE的方案研制。
当时一种全新的人机交互工具——光笔，开始诞生。
光笔可以对屏幕上的字符串进行控制，这种交互操作方式，就像是使用鼠标器来选择菜单。
将SAGE计划中的光笔交互图形技术应用到工程绘图中来，要归功于麻省的伊凡（Ivan E. Sutherland）。
他在1963年完成了博士论文，并完成了使用光笔在计算机屏幕上选取、定位图形要素的Sketch-Pad系统，实现了人机对话式的交互作业。
同时提出将图形分解为子图和图元的层次数据结构，为60年代中至70年代末计算机辅助绘图（此时CAD还停留在“绘图”而非“设计”的意义上）技术的大发展，奠定了原型示范基础。
与此同时，1964年秋IBM公司着手开发交互图形终端的第一代产品IBM2250，最早采用光笔作为交互输入手段，并配有一组32个功能键，以便执行画直线、圆弧、虚线、标注尺寸、提取子图等宏命令。
CAD像一只要出窍的小鸡，啄食着最后要穿破的蛋壳。
而此时，美国工业正处于突飞猛进的时期，最具象征性的两大行业迅速做出反应。
首先是汽车工业，美国通用汽车公司与IBM合作，开发了DAC-1计算机设计加强系统(Design Augmented by Computer)。
与此同时，美国洛克希德飞机公司和麦克唐纳飞机公司也各自独立在IBM2250上开发二维绘图系统，前者称为CADAM，后者则称为CADD。
从60年代末起，逐渐在这些系统中增加曲线和曲面功能、数控加工编程功能等，形成了最早的计算机辅助设计、制造（简称CAD/CAM）系统。
从1974年起CADAM正式作为商品对外出售，成为70年代至80年代中期IBM主机上应用最广的第一代CAD/CAM软件产品。
欧洲也做出了反应。
以幻影2000和阵风战斗机而闻名的法国达索航空的CAD/CAM部门开发了知名的CATIA软件，随后软件部门分离出来并形成独立的达索系统公司。
达索航空首先是CATIA的开发者，随后是坚定的用户和支持者。
达索同时还积极引进洛克希德马丁公司的CADAM软件进行学习。
时运轮流转，1989年洛克希德飞机公司缺少资金开发新型战斗机，决定出售CADAM子公司。
作为老合作方，IBM在1990年1月用2.7亿美元收购CADAM，并于1992年起托付达索管理。
这种跨国之间的工程知识融合，带有强烈的军方色彩，造就了来日辉煌的三大高端CAD软件之一的CATIA。
它继承了法国达索和美国洛克希德两家顶级军机制造商的传统，因此也成为当前航空工业中必不可少的软件。
西门子、PTC、达索等工业软件寡头的形成80年代初，CAD系统价格依然令一般企业望而却步，这使得CAD技术无法拥有更广阔的市场。
当时CAD、CAE技术价格极其昂贵(也许还有人记得，曾几何时，在国内租用一套CATIA的年租金即需15～20万美元；而MSC NASTRAN仿真软件在1988年第一次进入中国时， IBM4381大型机版本，三年租期就是19万美元)。
另外，软件商品化程度一般都很低。
由于开发者本身也是CAD大用户，因此彼此之间技术保密。
只有少数几家受到国家财政支持的军火商，在70年代冷战时期才有条件独立开发或依托某厂商发展CAD技术。
例如CADAM 由美国洛克希德公司支持，CALMA 由美国通用电气公司开发，CV 得到了波音、麦道、GE和罗罗发动机等的支持。
I-DEAS 由美国国家航空及宇航局支持，UG 由美国麦道公司开发，CATIA则由法国达索航空开发。
此一刻，除了军工行业之外，CAD技术同样吸引了如日中天的民用汽车制造巨头。
汽车制造商纷纷开始摸索开发一些曲面系统为自己服务，如大众汽车公司 SURF、福特汽车公司 PDGS、雷诺汽车公司EUCLID。
还有丰田、通用汽车公司等都开发了自己的CAD系统。
然而，由于无军方支持，开发经费及经验不足，其开发出来的软件商品化程度都较军方支持的系统要低，功能覆盖面和软件水平亦相差较大。
这些喧闹的公司，经过几十年的发展和上百次的并购，最后被合并同类项之后，形成了今天的工业软件寡头垄断的局面。
一个简明扼要的印象是，在高端CAD的三家企业中，与波音交往密集的 CV公司所出走的管理层创立了独树一帜的PTC公司，达索飞机直接诞生了CATIA，麦道公司一手成就了UG（现在的西门子PLM部门）。
如果为了简化复杂的历史轮廓，抛开曲折的并购商业史，可以得出一句干脆的结论：没有军方支持的CAD软件，最后不可能活下来。
同样在中国，某型号军机也是CATIA V5在全球的第一个用户。
来自中国军机用户者的大量建议使得V5得以快速完善。
商业化之路，更加稳健。
同样，如果去翻看仿真软件CAE的历史，也写满了军方和航空航天的强烈印记。
除了软件产品本身，美国军方在制定工业软件的标准上，从未有过迟钝的时候。
随着各种计算软件的使用，相互交换产品信息成为一种必须。
许多国家纷纷开始制定数字化产品的格式标准。
这其中最有影响力的，当属于美国提出的原始图形交换规范IGES（Initial Graphics Exchange Specification）。
它是由美国空军提出集成计算机辅助制造ICAM计划，由美国国家标准局NBS组织波音公司、通用电气等共同商议制定。
1980年初公布第一版，它已经成为事实上的国际标准，几乎所有的CAD系统都配置IGES接口。
它也极大地促进了其他格式的发展。
1982年美国空军再次以麦道军机部为主，形成了产品数据交换规范，并成为ISO制定的STEP标准的重要支撑。
顺便提一句，美国空军的这个ICAM计划，一方面对分析设计方法影响深远，IDEF方法论风靡一时；更重要的是，它带动了另外一个宏大的柔性制造的计划，那就是CIMS工程。
它被纳入到863计划，成为中国制造业走向信息化的重要契机，甩图板成为信息化的启蒙课本，对中国当前的从业人员影响深远。
不妨可以说，中国的CAD行业，还带有一点点遥远的美国军部的气息。
工业软件30年随后三十年，我们可以按下快进键一闪而过。
这些被国防军工所孵化、养大、送上马的工业软件商们，都已经乐滋滋地走上了市场化的道路。
有了国防军工大把经费的多年滋养，通过并购、国际化的路线，他们已经完全走向成熟的企业。
然而，军方依然像一个不离不弃的大奶妈，继续毫不动摇地支持工业软件的发展。
在2018年7月份，国防部推动的“电子复兴计划ERI”所公开的五年项目中，电子设计软件EDA毫不意外地获得了同级项目中金额最多的扶持。
像在EDA领域稳坐头把交椅的CADENCE公司，一年研发投入近60亿人民币，依然享受军方的呵护有加，额外掏钱支持工业软件做面向未来的创新设计。
这奶妈当的，自然也是天下无敌。
这就是美国军方的思路：要让电子产业更强，电子设计软件先行。
工业软件的成功，固然离不开工业巨头的抚养，而更重要的是知识产权的转换机制，需要精心设计、无缝衔接。
诞生于波音公司的EASY5，最早其实是为军方开发使用的，随后由波音公司完成了商业化，包含了飞机设计过程中实战而来的各种数据,将近500多个数据库模块。
经过近30年的不断积累和大量工程问题的检验，可谓是波音公司工程仿真经验的结晶。
而在2002年，当时还是独立的仿真软件公司 MSC，从波音手中收购EASY5，随后升级为Windows版本，并推向市场。
一时间，从军方的项目扶持，到主机厂的接手丰富，再到独立软件公司的彻底商业化，产权转换轻松自如。
反观中国，也有很多好的产品，例如中国空气动力研究与发展中心的风雷软件PHengLei、航空623所的大型结构分析软件HAJIF。
早在1985年，623主导的HAJIF有限元分析软件获国家科技进步一等奖。
工程师们花费数十年的心血，造就了锋利的宝剑。
而它们的命运却多是趴窝守家而已，呆在原地不动。
就像嵌在墙壁上的魔法棒，闪闪发光，却无人敢于从体制高墙摘下来挥舞。
然而， 没有新的动力源引入，魔法棒也会失效。
没有商业化的环境，这些体系内的封闭专业软件（In-house）只能在奄奄一息中勉强续命，饿得皮包骨头，勉强为少得可怜的用户进行服务。
一方面地里缺种少苗，一方面让仅存的庄稼苗饿着。
一时间也是中国工业软件的无边尴尬。
工业软件就是一笔最秘密的军火生意可能会让所有人都感到惊讶的是，美国国防部（DoD）其实是全世界最大的软件拥有者。
在美国，军事软件一直就是可以独立成章的单独类别。
在最近几十年的商业史中，密密麻麻写满了软件的传奇故事：无论是Windows 95开创的个人PC机的巅峰时代，还是辉煌一时的互联网，或者是打爆天下的移动互联网、云计算、人工智能、APP软件时代。
然而，从1990年开始到现在的三十年间，即使应用软件数量经历了大爆炸般地爆发，美国军事和国防应用软件的数量，依然牢牢地占据了16%的比例。
然而，任你游戏荣耀、任你娱乐致死、任你雨后春笋APP，大小软件多如牛毛，美国国防军工的应用软件的发展势头，从不减速。
表1 工业软件就是一笔军火生意（作图：林雪萍；数据来源：《软件工程通史》）如此来看，从代码的数量而言，全球头号军火商洛克希德马丁很早就超越微软成为最大的软件商，也就毫不奇怪了。
随着美军向“网络中心战NCW”转移，各类武器统一上网，指挥中心将一统天下。
软件大鳄洛马自然也成为最大赢家。
一个单兵就是全系统，这才是未来的武器之王。

而这背后需要多少软件的支持？落雨知时节，润物细无声，美国军工行业一直高调而持久地推动着民用工业软件的发展。
工业软件其实就是一笔看不见的军火生意。
军工，才是工业软件之母。
作者简介林雪萍：南山工业书院发起人，北京联讯动力咨询公司总经理鸣谢：中智浩云总裁戚国焕、杭州新迪数字总经理彭维、航空工业信息中心原首席顾问宁振波给予的指导。
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