航天慧海：國產VVP空間系統分析工具箱“1+4把劍”

根據訪談素材，整理出以下內容：

1 當初進入該行業的背景與契機

Q：你們的產品專業性非常強，是典型的航天工業軟件，工業重器。14 年前，您是在怎樣一個狀態下進入這個行業的？或者說當初進入該行業的契機是什么？

A：公司成立之前，利用3 年多時間做了國內工業仿真和工業軟件市場調研。分析發現，航天領域“工業軟件分析工具”市場存在著該領域關鍵核心技術空心化、短板化、空白化難題，預示著我國航天領域硬核技術分析工具軟件市場巨大。這為14 年前航天慧海直接進入該行業奠定了基礎。

2008 年，國內頂級航天單位中電科院和航天測量通信所，因航天型號研制和試驗基地外場試驗亟需國產STK 支撐。于是，公司集中兩家單位師資力量，進入該行業，并于2010 年發布中國首款STKv1.0 提交用戶使用。2017 年11月22 日，我國首個中國STK 在全國三大視頻網站發布（VVPSTK 衛星仿真工具5.0 宣傳片）。恰逢中美貿易戰的高科技封鎖，公司終于抓住了我國大力發展自主可控技術這個契機，實現第一個夢想：中國航天領域工業軟件VVPSTK 完成商業化階段。

2 團隊研發人員專業背景

Q：能介紹一下您團隊研發人員的專業背景嗎？

A：團隊核心人員來自于9 個技術領域，大多歷經10～20 年專業職業歷練。軌道空間動力學、衛星仿真、雷達仿真、通信仿真、鏈路分析、空間通信網絡、光電仿真、電磁環境仿真、星座通信頻率干擾、二維GIS 引擎、太空三維GIS引擎、航空仿真等各專業背景人員，遵循一套先進的仿組件框架體制，按統一的VVP 仿組件開發集成機制執行。當然，還需有從事工業工藝與工業美術研究的專業人士參與，因為做工業軟件其實也是在做工業藝術品，對工業工藝的理解、分析及設計，體現了工業工藝的人機交互藝術感。

3 軟件自主研發和企業應用的瓶頸及應對

Q：跨學科、專業性極強的專業軟件開發，最大的特點和難點在哪里？您公司在這個過程中是如何克服的？

A：引用行業內一個典型的理論：即任何一個工業軟件的成功，都可以分成3 個階段：0-1 階段，軟件出生期；1-10階段，軟件商業化；10-100階段，軟件市場化。

（1）軟件出生期（0-1 階段）。指將一個算法寫成代碼，封裝成一個可以運行的程序。在這個階段，算法本身的優劣占有重要地位。該階段的輸出，是一個可以運行的程序，可能是用MATLAB 編寫，也可能是用C 等語言編寫。最大的問題：一是使用比較困難，只能是體制內/行業內/專業用戶室/特定組或個人使用，很多時候除編制者能使用，第二個人都無法使用；二是軟件比較簡單，實現的是單一場景應用，因此軟件無需架構，不需要大型工業軟件團隊的介入。

國內大部分新興工業軟件企業，都處于0-1 軟件出生期這個階段，都在講著算法的故事。要突破0-1 軟件出生期這個階段瓶頸，至少需要4～5 年時間，考驗重重，還要看專注程度。

（2）軟件商業化（1-10 階段）。指軟件從只能一個人使用變成其他單位/人員也能使用，從單一場景變為一個行業相對普適的場景（至少需要5～6年時間）。

在這個階段，整個工業軟件的職業化開發團隊需要建立起來，至少應包括架構師、產品經理、開發經理、測試經理、通用UI、算法開發等專業團隊。軟件的需求場景被定義清楚，軟件的模塊和架構被清晰定義，軟件的使用場景和UI 界面也被確認，軟件的每個模塊被分解開發，包含軟件說明書、使用手冊、宣傳資料、培訓案例等在內的軟件安裝包也同時被制作。算法專家已經不是最核心的成員，產品經理和相對完整的職業化軟件開發團隊才是公司的主力隊伍。

由于職業化開發團隊和配套行政人力管理團隊的擴大，公司開支急劇增加，完成軟件商業化，基本需要幾千萬量級的資金投入。一般而言，很少有依靠自身資金能夠跨越這個階段的企業，基本都需要依靠外部資金輸血（融資）起步，也有上市公司收購創業小團隊。

本階段的輸出是一個商業化、易用性很好的軟件產品，配備有完整的軟件手冊和售后服務材料。同時，至少具備10 個軟件產品的貨架模式采購，并有使用軟件5 年以上的用戶，才算1-10 軟件商業化歷練試點（技術服務案例）。

本階段結合產品特性、目標市場（通常是通過市場上10 個商業化軟件產品的采購合同交付歷程進行墊底）進行定位、分析，再經過5～6 年的市場培育，形成市場對軟件產品的認知（類似MATLAB 這類成品）才算完成軟件商業化入門。

（3）軟件市場化10-100 階段。軟件商業化并不是終點，客戶大規模的自發使用才是軟件市場化10-100階段。

在完成軟件商業化入門后，再經過2～3 年的銷售工作，產生第一批規模化訂單（至少二、三十個商業化軟件產品的采購）；再經過2～3 年的市場發酵（包括國內一流頂級客戶重復采購），至少具備四、五十個工具軟件采購并使用的用戶（類似MATLAB、UPDM/Rational/Telelogic/Raphsody、OpNet/QualNet、STK 等國外壟斷工業軟件成品采購），工業軟件的萬里長征依然才只完成一小半（10-30 階段），而真正的挑戰剛剛到來。

第一是軟件市場化的生存挑戰。一是經歷4～6 年時間中九死一生、死亡飛車的場景：期間產品不能出現定位差錯（死）；不能出現現金流斷裂（死）；不能因為盜版國外軟件沖擊、出現銷售瓶頸（死）；不能因為“穿個自主可控馬甲”的國外代碼打壓而進入回款絕境（死）；不能因為盜版源碼市場打壓導致出現管理團隊散伙（死）；不能因為國外代碼包裝成國產而被封殺，進而出現核心技術骨干離職（半死）；不能出現市場天花板太早（半死）；不能出現由于團隊堅持太久而放棄（死）；不能因為要達到業績要求而改成項目實施（半死）；不能因為沖刺銷售額而退回到0-1 階段，進而陷入各類項目定制開發階段（半死）。這個階段，所謂創業者十者去其九。二是市場出現用國外軟件界面參數項的“畫皮”長期打壓“原創新的國產”自主可控技術產品投標（九死一生）。三是市場出現用“破解版國外軟件”長期低價直接鋪撒市場，導致國內工業軟件面臨極其殘酷的生存環境（十者去其九）。四是受疫情靜默工作環境約束，考驗能否提供云化服務和遠程云服務，以完成軟件交付、驗收回款（死亡飛車）。

第二是軟件大規模應用。首先說規模，若企業能夠依靠自身資金（不靠外部輸血）通過累計50個STK 合同用戶，方能談大規模應用。若要歷經市場化大規模應用磨練，需累計100個國產STK 合同交付。

第三是通過免費使用體驗，實現自發。市場化后的國產STK 工具軟件，要能夠放在網上，接受市場大規模用戶的免費測試使用，實現自發。

總而言之，利用十年磨一劍在突破第一個階段障礙基礎上，再突破第二階段瓶頸，進入第三階段的軟件市場化階段。最重要的是能夠堅持得住，這種冷板凳一坐就是10年（與客戶進行聯合應用驗證，通過市場采購進行市場化規模應用檢驗）。

圖1 2014年基于VVPSTK進行國網星座低軌通信衛星組網仿真

4 公司“走出軟件作坊”的獨特模式

Q：你們是如何“走出軟件作坊”模式的呢？對于軟件工程的作用，您能談談嗎？

A：2008-2012 年，即0-1 階段軟件出生期，公司利用5年時間完成“走出軟件作坊”，共發布3 個版本的VVPSTK工具軟件。VVP 軟件工程模式的特征是按照“走出軟件作坊”行動指南和借鑒微軟研究院在中電科研究所實施的軟件工程規范流程，并參考網絡安全軟件產品的版本控制與發布機制，硬拷貝出一套“PMD 每日構建開發任務管理平臺”，解決“走出軟件作坊”難題。

“走出軟件作坊”挑戰的特征是：開放式框架迭代速度快，框架先進性體現為創新自主可控，且支持與國際接軌，VVP 仿組件統一開發集成框架，遵循全球三大通用開發體系之一COM+組件機制（遵循“自主可控+與國際標準接軌”）。同時，要能夠擺脫微軟操作系統與開發框架約束，支持Linux 及其衍生操作系統環境運行，并能夠在嵌入式操作系統如VxWorks這類環境下通過裁剪編譯運行。

2013-2017 年，即1-10 軟件商業化階段，公司利用又一個5 年時間，進行“軟件商業化”。在“走出軟件作坊”基礎上，實現“麥當勞模式”“立等可取”的軟件商業化階段，實現標準貨架產品的標準化、模塊化、系列化的軟件商業化。國內沒有第二家能夠專注一個國產STK 工具軟件、十年磨一劍堅持研究下來。主要簽約用戶包括：中科院軟件所、衛星工程研究所、航天空氣動力研究院、宇航系統工程所、北京機電工程所、航天恒星、華清瑞達、裝備學院、江無廠等。

圖2 2017年公司取得的創新性成果：VVPSTK系統分析工具仿真國網星座能力

2018-2022 年，公司進入10-70 軟件市場化階段。VVPSTK 利用2 年時間，即2020 年10 月，航天慧海在官網宣傳：向國內航天用戶提供WEBSTK 微服務，實現大規模應用。

2018 年（軟件市場化10-20 階段）開始，VPSTK 實現市場批量銷售/貨架產品簽約即可交付+批量定制服務。

2019 年（軟件市場化20-40 階段），海內外同步發布VVPSTKv6.0 中文版和英文版，實現VVPSTK 自主可控技術+與國際接軌，使用習慣與國外禁運軟件一樣，實現“無縫切換”（國內獨此一家）。

2020 年（軟件市場化40-60 階段），海內外市場同步發布宣傳VVPSTK7.0 版，并直接在航天慧海公司官網進行VVPSTK 的B/S 版的云模式WEBSTK 空間系統分析計算服務的云服務仿真平臺網絡部署，提供VVPSTK 科普版/免費測試與使用（國內沒有第二家）。

2021 年（軟件市場化60-70 階段），實現1 千顆星座的VVPSTK 測控分析工具，以貨架產品模式，交付航天工程研究所使用。VVPSTK 標準版發布，突破4 千顆大規模衛星組網星座仿真性能瓶頸，提供多域空間系統仿真建模服務。

2022 年（軟件市場化70-80 階段），VVPSTK 專業版發布，突破在貨架PC 機上實現8 千顆衛星組網仿真性能瓶頸，實現巨型星座測控分析。能夠進行多域空間通信網絡系統仿真建模與電磁環境仿真驗證，具備星座構型、網絡架構“一鍵生成”能力，技術成熟度預期達到7 級。能夠實現與OpNet/QualNet、Matlab 進行聯合仿真。

圖3 突破AGISTK筆記本電腦200顆星/高性能PC機700顆星仿真運行瓶頸

2023 年，公司擬進入軟件市場化80-90 階段。計劃發布VVPSTK.adv版，在突破8千顆衛星組網運行仿真性能瓶頸基礎上，進行1.2 萬顆衛星組網仿真性能瓶頸攻關，實現巨型星座仿真瓶頸突破性效果。

之前，航天慧海公司基于國產STK 系統分析工具，參與了載人空間站的設計論證、仿真試驗，以及嫦娥發射空間碎片碰撞預警分析系統建設、北斗導航低軌星座增強試驗仿真、高分對地天基信息支援規劃分析、月球通信衛星組網設計仿真、智能衛星任務規劃分析系統等。后續航天行業的機遇將更多。

5 公司核心技術、產品等與國外的差距及追趕舉措

Q：您公司核心技術、產品已實現自主可控并與國際接軌，那您覺得與國外相比，有哪些差距？

A：（1）版本時間差距。實現國產STK 替代AGISTK 的v9.1/10.1/11.1 版本之后，美國又推出AGISTKv12.1 版本，有版本時間差距。比如，美國AGISTK 的v11.1 版是2017 年發布的C/S 模式傳統版本，同時發布Java 編寫的WEB 模式的B/S 云服務版本；而國產VVPSTK 是2020 年10 月，發布VVPSTKv7.0 版本時，才同時推出傳統模式C/S +WEBSTK云服務模式的B/S 版本VVPSTK 科普版，部署在航天慧海官網（阿里云）上，免費給我國航天工程師使用。

（2）版本功能差距。公司已實現國產STK 替代AGISTK 的教育版、基礎版、專業版常用功能，但是針對AGISTK 專家版的高級分析模塊，如EOIR、RAE、MMT、SEET 等，還有很大差距。

Q：您認為要如何去追趕呢？

A：（1）雖然投入14 年時間，實現國產STK 替代AGISTK 的教育版、基礎版、專業版常用功能，但是要挑戰AGISTK 專家版的高級分析模塊，還需要“十年磨一劍“的投入，實現國產航天分析工業軟件國際先進技術的跟隨、創新、集成、應用、市場檢驗。發現國外在該領域的短板，實現發明創新、改進創新、實用新型創新。

（2）接受融資，吸引能夠攻克技術短板的高深專業技術人才骨干加盟，對標STK 專家版的高級分析模塊，通過14 年成熟經驗復制工業軟件三階段的成熟模式，集成至國產STK 平臺上，形成STK 專家版高級分析擴展分析工具包。

（3）企業家精神是企業創新發展的決定性因素之一。每個企業的發展都是九死一生的過程，今天的成功企業，都至少有十幾次站在死亡邊緣的狀態。帶領大家走過這種狀態，竭盡個人所能撐過企業危機的，需要企業家精神。

6 對工業軟件人才培養的建議

Q：在工業軟件人才培養方面，您有什么建議？

A：工業軟件開發需要多學科、跨學科人才共同參與，其人才培養也需多方共同努力。就航天系統級分析而言，其涉及跨專業領域算法模型集成難題，跨領域、跨多個技術域的領頭人統一在一套先進技術的集成框架下，實現“自主可控+與國際接軌”。而目前，國內高校、研究所、實驗室、教研室等，都是按單一技術專業劃分，造成專業領域的限制。并且，也存在這樣一種情況，計算機專業畢業的學生去做程序開發一點問題都沒有，但如果讓他半路去學雷達方面的課程，那就跟聽天書一樣；而雷達專業畢業的學生去學編程，往往能夠很快上手。因此，高校在課程設置與教學改革上可將此考慮進去。

此外，要想更高效地培養工軟企業所需人才，一種好的做法是把他放到創客公司去鍛煉，接觸大量客戶，經歷市場化磨練，別的地方一般練不出來，因為缺乏工業軟件公司的天然環境基因。

7 對國產工業軟件發展的期許

Q：在國產工業軟件發展方面，想對大家說點什么？

A：在科技封鎖局面越發嚴峻的形勢下，國產工業軟件需求會逐漸增大，發展機遇也前所未有。

國務院新聞辦發布《2021 中國的航天》白皮書，提出面向未來五年全面建設航天強國主要任務。國產STK 多域空間系統分析工具，將在空間科學、空間技術、空間應用等外空領域的國家航天戰略上，發揮國產STK 空間系統分析工具箱規模性應用的支撐優勢。

希望根據中國市場需求，按照航天領域發展規劃，提供能夠進一步填補國內空白、打破國外技術壟斷的系列工業軟件和航天領域分析工具，助力未來五年全面建設“航天強國”。

公司簡介：北京航天慧海系統仿真科技有限公司于2008 年8 月成立于北理工留學生科技創業園，是國內領先的衛星仿真整體方案提供商。2011 年在鄭州設立分公司，2016 年在南京設立子公司。擁有衛星仿真創客60 余名（其中，本科以上95%，碩士13人，博士以上8人），主要由國內航天領域專家和衛星仿真技術總師，以及國防科大、南京大學天文系、北理工和北航宇航學院等骨干精英+師資力量組成，為航天領域/衛星應用/天基仿真等國內一流用戶提供空間系統分析工具及專業化的技術服務。