打造新質生產力 變工業軟件“軟肋”為盔甲

2023年9月，習近平總書記在黑龍江考察調研期間，提出一個令人耳目一新的詞匯——“新質生產力”。此后不久的2024年1月，在參加中共中央政治局第十一次集體學習時，習近平總書記再次強調，要加快發展新質生產力，扎實推進高質量發展。而在3月份全國兩會期間，“新質生產力”更是首次被寫入《政府工作報告》——至此，“新質生產力”成為了當仁不讓的2024年度熱詞。

何為“新質生產力”？在南方科技大學機械與工程系，深耕計算機輔助產品設計及集成制造領域多年的馬永勝的理解中，就是以科技創新為主的生產力，是擺脫了傳統增長路徑、符合高質量發展要求的生產力，是數字時代更具融合性、更體現新內涵的生產力。

“最近這些年，通過順應數字化、智能化、網絡化發展趨勢，我們國家正在加緊完成從互聯網時代‘后來者’到新一輪信息革命‘引領者’的蛻變”。在馬永勝看來，這個關鍵節點，新質生產力的提出，無疑進一步為以科技創新推動產業創新、以產業升級構筑競爭優勢指明了方向與路徑。“通過在工業軟件核心技術攻堅、拔尖創新人才高質培養、產學研促科技成果轉化應用等多個維度同時布局發力，不斷提升我國工業軟件核心技術儲備與人才儲備，加快形成新質生產力，全力推動科技成果向現實生產力轉化，為中國經濟高質量發展提供核心競爭力和持久動力，正是我和我的團隊在做的事情。”

出走半生 遠渡重洋求真知

時間回到3年前的夏天。

2021年7月，深圳的天氣悶熱潮濕，一如往年。然而，對剛剛攜家眷從大洋彼岸歸來的馬永勝來說，空氣里彌漫的，更多的是歸國的喜悅和干一番事業的壯懷——此次歸國后，他將以機械與能源工程系長聘教授的身份，加入南方科技大學。而這距離1987年他以公派留學生身份出國深造已經過去了34年。

馬永勝出生于內蒙古烏蘭察布市科布爾鎮。“科布爾”是蒙古語，意為沼澤地，科布爾鎮正是因為境內原為一片沼澤地而得名。在親友的印象中，馬永勝自小就是個聰穎過人的孩子。而馬永勝回憶起少年時期的自己，印象最深的則是那時總對科布爾鎮外面的世界有著莫名的向往。早慧的他也深知，想要走出科爾布鎮去外面觸摸更大的世界，除了讀書，沒有更好的辦法。

1979年，對馬永勝來說是具有特殊意義的一年。這年，他考入了內蒙古集寧一中——這是烏蘭察布市當時最好的高中。如果說進入這所高中為少年走向更廣闊的天地提供了可能性，那么三年后，當一流學府清華大學的錄取通知書遞交到馬永勝手上那一刻，這個少年終于成功用難以計數的書本與無數個埋頭苦讀的晝夜，為自己鋪就了一條通往外面世界的道路。

此后多年間，以清華大學為新起點，以所就讀的精密儀器系“精益求精，止于至善”的理念為宗旨，馬永勝馬不停蹄踏上了新的逐夢之旅，并最終憑借本科期間出色的表現，在1987年爭取到了去英國曼徹斯特理工大學（UMIST）公派留學的機會，踏上了漫長的海外求學深造之路。

20世紀80年代，正是中國科學技術奮起直追的年代。1986年，工業軟件被列入國家“863”計劃。結合時代需求與個人興趣，馬永勝最終將工業軟件確定為自己的研究方向。進入曼徹斯特理工大學后，他師從在該領域造詣頗深的Dr.G. Barrow和Dr.S. Hinduja兩位教授，開始系統學習CAD/CAM（計算機輔助設計和計算機輔助制造）基本理論。從1988年到1994年，他用了整整7年時間在計算機輔助智能加工早期軟件技術理論與系統開發領域深扎根系，迅速躋身這一領域的新起之秀，并順利取得曼徹斯特理工大學碩士、博士學位。

完成曼徹斯特理工大學的學業后，馬永勝沒有停下鉆研技術的腳步，也沒有收回對世界向往的目光。為了有機會接觸和實踐最先進的理念，在這期間，他先是加入新加坡義安理工學院從事教學和研究工作，通過理論實踐相結合，他成功利用關聯特征的概念完成CAD/CAPP/CAM集成，解決了計算機輔助模具設計與制造集成中的復雜幾何曲面與刀具軌跡生成的依賴關系建模中一系列難題；1996年，加入新加坡制造技術研究院后，他開始模具方面的軟件設計工作。在這期間，他帶領團隊花費兩年實踐開發出注塑模具設計軟件產品QuickMould。據悉，這一產品只需3～4個星期就可完成一套模具的三維設計。與當時普遍需耗時3個多月的傳統設計方法相比，極大提高了效率，帶來的經濟效益不言而喻。憑借出色的表現，QuickMould在1998年被Unigraphics（現西門子NX PLM）收購。緊接著，馬永勝又領導完成了QuickMould到MouldWizard的商品化研發。MouldWizard軟件一經上市，便成為模具自動設計領域的寵兒，從1998年至今，20多年過去了，MouldWizard軟件仍然暢銷于國際市場。

在馬永勝的科研生涯中，QuickMould、MouldWizard的成功無疑具有里程碑式的意義。“我做了一個不錯的工作，鍛煉自己的同時也收獲了領導團隊科研和產品化經驗，這不僅是從做學問到實踐應用的變化，也是一次從軟件應用研究到軟件設計師的角色轉變。”

一般來說，開發軟件的工作通常由軟件專業工程師完成，而馬永勝學的是機械制造，所以他是從制造的角度出發研究軟件技術，然后又用軟件的技術來解決工程問題。至此，一個全新的領域——工程信息學展現在了馬永勝的面前，他的研究因而走入了新的階段。此后多年間，馬永勝先后在南洋理工大學、加拿大阿爾伯塔大學擔任教職，不斷拓寬工程信息學的理論深度與實踐邊界，依托一系列開創性的研究成果，成為一位在學術理論、技術研發、工業應用多方面研究全面均衡發展的資深教授，并在2013年取得終身全職正教授的身份。

幾十年的海外經歷倏忽而過，然而想要回到生于茲長于茲的這片熱土的念頭不僅從未從馬永勝的心中淡去，反而隨著年歲漸長而變得更加強烈。“雖然這些年在國外事業上有一定發展，但始終覺得自己的根在中國。也越來越清晰地感知到，只有把個人事業追求與國家發展需求相結合，才算真正實現自己的人生價值”，談到回國這一抉擇時，馬永勝目光灼灼。

科研攻堅 構建工業軟件自主核心技術

歸國伊始，充斥在馬永勝胸懷的除了要以所學干一番業績的壯志豪情，更多的是緊迫感。至于這種緊迫感源自何處，馬永勝坦言：“我本來就是個急性子，特別著急怎樣才能又好又快出成果。再一個，考慮到年齡問題，這種緊迫感難免會進一步加劇。”

除了源自內部的壓力，讓馬永勝產生時不我待緊迫感的，是我國工業軟件領域正面臨的復雜環境。

眾所周知，工業軟件是工業制造的“大腦和神經”，大力發展工業軟件，推動核心工業軟件自主可控，是中國建設“制造強國”的必由之路和提升產業國際競爭力的重要抓手。然而縱觀全球，工業軟件巨頭均誕生于工業制造強國。關鍵技術缺失、產業規模較小、核心競爭力較弱等因素作用下，多年來，我國工業軟件的大部分市場份額被國外優勢工業軟件廠商牢牢把控。長此以往，就導致我國工業企業在使用國外工業軟件時，常常無法獲得深層服務，也無法將積累的工業知識和工業軟件進行深度融合，影響數轉智改的進程。

更糟糕的是，近年來，隨著國際局勢日趨復雜，以美國為代表的工業強國在工業軟件領域對中國企業以制裁之名頻頻揮錘。在“軟件定義世界”的時代背景下，過度依賴國外工業軟件，失去的不僅是軟件市場，更存在喪失產業發展主動權和影響產業信息安全的風險。基于此，馬永勝深刻意識到，構建自主可控的核心技術，建立“護城河”解決工業軟件“卡脖子”問題已經刻不容緩！

緊迫感驅使下，加入南科大后，馬永勝馬不停蹄行動起來。他重點要做的一件事，是借鑒美國工業軟件人才培養方法，加大對工業軟件核心技術——建模和仿真技術的投入力度，在南科大建設起一個市、省乃至國家級的工程設計分析仿真軟件研發重點實驗室。

與此同時，針對國內工業軟件現狀的深刻理解，他將主攻方向定位在“核心智能設計分析優化”的關鍵工業軟件的研發上。該工作的最終目標是實現核心CAD/CAE/CAx智能工業軟件產業化，推動更多中國自主開發的工業軟件工具和技術走向市場，為早日實現制造強國的戰略目標作出貢獻。

此外，他還計劃把工程語義學與網絡化、服務化、復雜化，以及智能化的算法與多物理交叉科學結合起來，集中攻克微粒度通用特征核心模型及應用擴展機制的難題，為建立真正的通用無間隙數字物理孿生內核模型和多學科多體系應用共享信息平臺界面而努力。

在具體研究中，馬永勝側重于激光雷達、溫度傳感器，以及機器視覺三方面，尤其激光雷達團隊已經突破了技術瓶頸，在光學、電子電路設計，以及傳感器的標定，到算法數據中采集和數據處理方面都有達到國際先進水平，并獲得了國家授權專利。

在科研教學之余，2022年，馬永勝又有了新身份：2022年10月，他被任命為天臺智能制造研究院院長——天臺智能制造研究院是南科大與浙江天臺縣聯合打造的產學研結合、旨在推動高校人才創新創業、產業技術快速革新的新實踐。作為研究院院長，馬永勝的工作目標是 “五個中心”和 “兩個基地”建設，即重點圍繞智能制造，依托天臺大車配產業，以南科大專家團隊為核心，逐步建設智能傳感與 AI視覺、先進增材制造、智慧城市與工業大數據、計算機工業仿真、精密加工與高端機器人裝備的“五個中心 ”和技術轉移及孵化的“兩個基地”。

其中五個基地分別是由南科大馬永勝教授領銜的精密加工與高端機器人裝備研究中心、南科大劉偉教授領銜的智能傳感與AI視覺研究中心、南科大陳柔羲教授領銜的先進增材制造研究中心、北京大學吳越博士領銜的智慧城市與工業大數據研究中心、南科大萬敏平教授領銜的計算機工業仿真研究中心。

天臺智能制造研究院自成立以來，始終堅持以科技創新為核心，致力于智能制造技術的研究與應用。在馬永勝院長的帶領下，研究院匯聚了一批國內外頂尖的科研人才，形成了一支強大的研發團隊。他們不僅在理論研究上取得了突破，更在實際應用中實現了多項技術革新，為智能制造行業的發展注入了新的活力。研究院副院長陳柔羲指出科技是第一生產力！天臺智能制造研究院將持續深耕，致力于將最新科研成果轉化為推動天臺縣企業高質量發展的強大引擎。研究院副院長王巍錚指出要把握數字化、智能化的發展機遇，加強合作創新，推動制造業向智能化、高端化發展。通過院校企三方的共同努力，為天臺經濟發展和產業升級做出更大貢獻。

近年來，天臺智能制造研究院在智能制造領域取得了一系列令人矚目的成就。他們研發的智能機器人、自動化生產線等產品，已經在多家知名企業中得到應用，極大地提高了生產效率和產品質量。此外，研究院還與多家高校和科研機構建立了合作關系，共同推動智能制造技術的發展和人才培養。

基于各研究中心五大技術領域，且在充分調研天臺產業發展的基礎上，積極推進大學生實踐基地、研究生聯合培養實踐基地、臺州市博士后實踐基地的創建。

研究院引進項目人才團隊，孵化2家項目公司，其中一家是500精英B類創業人才企業，2023年通過省級科技型中小企業、國家級科技型中小企業認定；另一家通過臺州市“500精英”創業人才C類認定。

研究院自成立以來，在洽談科技成果落地應用備案等事宜，通過對企業調研、技術交流及供應實驗樣品等互動方式，分別與浙江銀輪、浙江明豐實業、浙江赤心實業、浙江理工大學等多家企事業單位建立了技術開發合作或戰略合作關系；與浙江天臺山天華儀表、浙江天臺山九川、浙江康和機械、浙江英飛實業分別簽訂技術開發合作合同。參與制定了6個行業團體標準，6個團標均已由全國團體標準信息平臺發布。

為切實搭建校企交流渠道，促進技術研討和創新交流合作，推動合作科研項目落地見效，研究院已舉辦數場科技項目路演，組織專家團隊調研走訪企業有30場次以上，多次開展天臺“科技賦能、益企同行”系列活動，服務天臺企業數達50家以上。

研究院旨在通過技術交流，分享最新的技術研究成果，解決各企業在生產工藝和技術創新上的存在痛點與難點，促成科研團隊與企業在技術領域開發合作。

未來，天臺智能制造研究院將繼續加大研發投入，推動智能制造技術的創新和應用。他們計劃在未來幾年內，推出更多具有國際競爭力的智能制造產品。

院長馬永勝寄語：

“在智能制造的浪潮中，天臺智能制造研究院始終站在科技創新的前沿。我們的目標不僅是推動技術的革新，更是引領整個行業的進步。我們深知，智能制造是實現工業4.0的關鍵，它將深刻改變我們的生產方式和生活方式。作為院長，我深感榮幸能與一群卓越的同事一起工作，共同面對挑戰，實現夢想。我們將繼續致力于智能制造技術的研究與應用，為國家的工業發展貢獻我們的智慧和力量。我相信，通過我們的不懈努力，天臺智能制造研究院將成為全球智能制造領域的佼佼者。”

副院長陳柔羲寄語：

“智能制造不僅僅是技術的革新，它更是一場深刻的產業革命。作為天臺智能制造研究院的副院長，我有幸見證了我們團隊在這一領域的成長和突破。我們的成就，是團隊智慧和汗水的結晶，也是我們對創新不懈追求的結果。在未來，我們將繼續攜手合作，不斷探索智能制造的新領域，培養更多的專業人才，為推動中國制造業的轉型升級貢獻我們的力量。我們相信，智能制造將為人類社會帶來更加美好的未來。”

副院長王巍錚寄語：

“在智能制造的世界里，創新是永恒的主題。作為天臺智能制造研究院的副院長，我深感我們肩負的責任重大。我們不僅要在技術上不斷突破，更要在應用上不斷拓展，讓智能制造技術真正服務于社會，造福于人民。在未來的工作中，我們將繼續秉承開放合作的精神，與國內外的合作伙伴共同推進智能制造技術的發展。我們期待與更多的有識之士攜手，共同開啟智能制造的新篇章。”

多管齊下 深挖工業軟件人才“護城河”

工業軟件的發展不僅依賴于技術的驅動，也離不開人才的底層支撐。很長時間以來，我國工業軟件發展疲軟，人才短板是一個不容忽略的因素。工業軟件本身就是慢賽道、小眾產業，對于人才的要求又是高素質、復合型，不僅要具備物理、數學等基礎學科背景，還要掌握機械工程、自動化、軟件工程等學科知識，學習曲線陡峭，培養難度極大。與之形成強烈對比的是市場對人才的強烈渴望。預測數據顯示，到2025年，我國關鍵軟件人才新增缺口將達到83萬，其中工業軟件人才缺口高達約12萬，入列人才緊缺度最高的行業之一。

關于該如何緩解工業軟件領域人才培養難這一隱憂，在國外高校深耕多年的馬永勝有自己獨到的見解。在馬永勝看來，人才不是教出來的，想要從“中國制造”發展為“中國創造”，教育必須做出改變，得從學生思維抓起，要在想象中成長、在創新中突破。

馬永勝是這么想的，也是這么干的。在南科大機械與能源工程系，他主導進行了一系列教學體制與教育方法改革方案的探索，推動工業軟件人才培養創新生態建設。比如，在夯實機械與能源系基礎專業課方面，針對機械工程設計課教學效果待提升、學生面臨考研接軌挑戰、教師負擔過重的難題，馬永勝在系領導的支持下，主導了《機械原理》《機械設計》和《機械原理設計實驗》三門課的內容調整與規劃，并與其他老師一道深度梳理了課程內容的模塊與關聯，合理布局權重，在降低學生、教師負擔的同時大大提升了課程效果；比如，為了克服重理論輕實踐的短板，將學生和產業界的需求更深入、更貼切的結合起來，他建議安排學生長時間到產業實習，深入了解產業需求。同時請產業界的工程師或專家進入到高校，指導學生的工程實踐。通過“走出去、請進來”，將人才培養與產行業需求深度嵌合，很好的避免了人才需求端與供給端的錯位。

教育改革探索收獲頗豐的同時，在一線教育工作中，馬永勝也是碩果累累。據悉，他開設的《創新設計理論和實踐》獲得了學生們的一致好評。在教學中，他還提出了如何以項目為導向的機械設計畢業設計的教學方法，并于2022年與融亦鳴教授共同出版了教學專著《高級機械設計項目》，該書作為他自2009年以來的課程的總結，提出了很多真知灼見，受到業內師生和領導的高度評價。此外，他還把《高級機械設計項目》先在南方科技大學應用于學生項目的指導，并推廣應用到清華大學深圳國際研究生院、北京理工大學等高校，成為我國工業軟件教育陣地強有力的理論武器，為產業熱人才培養不斷鋪路架橋。

作為南方科技大學工學院機械與能源工程系分管教學的副系主任，馬永勝帶領路冬、柯文德、黃淵建等扎根教學一線的老師，為培養優秀人才不斷進行教學探索與改革。相關教學成果獲得了教育部門及行業內的高度認可。其中，路冬老師主持，馬永勝指導的“需求牽引-校企共育-國際對標的機械行業卓越工程人才培養”獲首屆“科德杯”中國機械行業產教融合教育教學創新大賽一等獎。路冬老師主持，馬永勝指導的“‘活知識、激思維、升能力、塑價值’的一體化工程創新人才培養實踐”獲2024年深圳市第五屆教學成果一等獎。以上教學成果的取得，是對機械與能源工程系教學探索與改革的高度認可。未來他們將秉承教育的初心不變，繼續前行，不斷探索在人工智能背景下教學與科技深度融合的新模式。

后記：

在我國工業發展向高質量發展轉型的關鍵階段，產業升級正當時，工業企業對技術賦能有著強烈而迫切的需求。在這個背景下，國產工業軟件是長坡厚雪的典型產業，它的發展關系著企業的數轉智改進程，進而影響著我國工業的未來。

《中國工業軟件產業發展研究報告（2024）》顯示，我國工業軟件市場規模僅占全球份額的6.7%。在各細分領域國內產品市場占比均有一定增加，但是企業綜合實力仍與國外存在差距。

將馬永勝科研生涯的軌跡為觀察對象，從技術攻關到成果轉化，從教學引領到產學研驅動，多年來，馬永勝在工程信息領域的持續深耕無不體現了其長期主義的堅持。這也從一個側面讓我們有理由相信，國產工業軟件從被壓制圍剿到突出重圍絕不會是一個空想。

但馬永勝的野望遠不止于此，他想要的是助力中國軟件工業實現全面趕超。誠然，這是一條挑戰重重、荊棘叢生的道路，但馬永勝始終堅信，伴隨荊棘與挑戰的一定是無限的風光與收獲。所以，他還是會像幾十年前從科爾布鎮不斷向外走的少年一樣，不會停下前進的腳步。