一文看懂世界工业软件格局与我国工业软件现状
The following article is from 制造前沿 Author 田真
工业软件已经渗透和广泛应用于几乎所有工业领域的核心环节。
我国工业软件基础薄弱，核心被“卡”，国产替代刻不容缓！
了解世界工业软件格局与我国工业软件现状
工业软件的创新、研发、应用和普及已成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。工业软件已经渗透和广泛应用于几乎所有工业领域的核心环节，工业软件是现代产业体系之“魂”，是制造强国之重器。
近些年，中国经济已经由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。工业软件作为工业和软件产业的重要组成部分，是推动我国智能制造高质量发展的核心要素和重要支撑。发展工业软件是工业智能化的前提，是工业实现要素驱动向创新驱动转变的动力，是推动我国由工业大国向工业强国转变的助推器，是提升工业国际竞争力的重要抓手，是确保工业产业链安全与韧性的根本所在。
对企业而言，工业软件已经成为企业的研发利器，机器与产品的大脑，软件能力正在成为企业的核心竞争力之一。无论是重工业、轻工业还是高端装备业，工业软件的应用贯穿制造业整个价值链，从研发、工艺、制造、采购、营销、物流供应链到服务；从车间层的生产控制到企业运营；从企业内部到外部，实现与客户、供应商和合作伙伴的互联和供应链协同，企业所有的经营活动都离不开工业软件的全面应用。特别是在科技创新领域，工业软件承载着最先进的技术和工业know-how，是几乎所有细分行业都绕不过去的必经之路。
工业软件覆盖了企业生产经营活动的方方面面，既是企业运用信息技术提升效率的工具，又是企业开展提升智能化、网络化、数字化水平的重要基础。在当前制造业转型升级的大背景下，数量众多的制造企业对工业软件的主动关注和内生需求也愈发旺盛。
图/工业软件的应用贯穿制造业整个价值链
工业软件是工业制造的“大脑和神经”，大力发展工业软件，推动核心工业软件自主可控，是中国建设“制造强国”的必由之路和提升产业国际竞争力的重要抓手。
从全球范围看，工业制造强国主要分布在欧洲(德国、法国、瑞士、俄罗斯)、美国和日韩等。从产业发展规律的角度看，一般是一个国家的工业进入高端制造阶段，继而诞生对生产效率和精细化管理的需求，通过软件提升工业制造和管理效率是最重要也是最有效的途径。纵观全球，工业软件巨头均诞生于工业制造强国，全球工业软件产业生态系统呈现出寡头垄断市场格局。
图/全球工业软件巨头均诞生于工业制造强国
工业软件产业链可分为上游、中游和下游三个环节。工业软件产业链全景如下图所示。
图/工业软件产业链全景
◆上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件，如计算机设备、操作系统、开发工具和中间件。
◆中游主要包括研发设计软件、生产控制软件、业务管理软件及嵌入式软件。其中，研发设计类软件主要应用于设计环节，是数字化研发创新的主要工具，能够提升产品开发效率、降低开发成本、提高产品质量；生产控制类软件主要应用于产品生产过程，帮助企业提高制造过程的管控水平，改善生产设备的效率和利用率；业务管理类软件主要用于提升企业的管理治理水平和运营效率；嵌入式软件是基于嵌入式系统设计的软件，用于实现其他设备的控制、监视、管理等功能。
◆在下游应用方面，工业软件广泛应用于机械装备、汽车制造、能源电力、航空航天、工业通信和安防电子等领域与环节中。
目前，在我国市场中，工业软件产业链上游及中游占据主导地位的是国外厂商，如上游的苹果、微软，中游的SAP、西门子，这些企业通过频繁横向扩展和纵向积累，拥有最尖端的人才、科技与创新资源，控制着整个生态系统。
纵观全球，工业软件巨头均诞生于工业制造强国，我国作为全球唯一完整工业体系的国家，具备诞生全球工业软件巨头的基础。然而现实情况却不容乐观。
工信部信息技术发展司副司长王威伟曾公开表示：“我国工业软件基础仍然薄弱，关键核心技术的瓶颈没有得到根本解决。企业小而散、产业弱的现象特征依旧很明显，产业链供应链的韧性和安全水平亟待提升。”
作为制造大国，工业软件是中国产业的“短板”，与发达国家差距较大，主要表现在以下几个方面:
一是工业软件自给率低。据不完全统计，目前中国高端制造业中电子、航空、机械领域的研发设计软件大多为外购，自给率分别只有10%、15%及 30%。进入 21 世纪后，国内制造业仅采购CAD软件及升级所支付的费用就超过20亿美元。
二是工业软件领军企业少。相比于达索、PTC、SAP 等国际巨头，中国工业软件领域领军企业相对较少，大部分都是中小型企业，在研发投入、产品性能和整体实力上无法与国际巨头相抗衡。
三是工业软件生态尚不健全。国内工业软件的产品和服务供给能力不够，大型制造企业习惯于购买和应用国外工业软件，庞大的应用市场最后却成了国外软件发展壮大的沃土。
四是关键核心技术受制于人。中国制造业大而不强，关键工艺流程和工业技术数据缺乏长期研发积累，工业软件核心技术空心化，高端工业软件供给被国外厂商牢牢把持。
中国工程院院士倪光南曾警告，遏制我国制造业发展的最大短板是工业软件。
中国95%的研发设计类工业软件依赖进口，国产可用的研发设计类产品主要应用于工业机理简单、系统功能单行业复杂度低的领域。核心的研发设计类工业软件几乎都被美欧巨头所垄断，其中CAD市场被法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk占据达90%以上份额；CAE市场被美国ANSYS、美国ALTAIR、美国MSC等公司占据几乎全部市场份额；CAM高端市场被德国SAP与美国ORACEL公司垄断90%以上。EDA工具是芯片设计与生产的核心，然而，Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家占据近八成市场份额。
可以说核心研发设计类软件，我们被卡的死死的。它们“吼一吼”，我们就得“抖三抖”！
图/中国工业软件市场自给率低
生产制造类工业软件在部分领域已经具备一定实力，涌现了上海宝信、和利时、浙大中控等行业领军企业，但在高端市场中还不占优势。
经营管理软件高端市场领域仍以 SAP、Oracle 为主。但调研发现，国内有些企业在创建初期使用国产 ERP 软件，但当企业发展到一定规模时，因国产软件功能难以支撑业务需求，企业将国产ERP 软件替换成SAP，出现了逆国产化现象。
70%的运维服务类工业软件依赖进口，国内运维服务类工业软件较多关注数据采集与数据监控以及简单的评估预测能能力，缺少成熟工程应用，缺乏数据和经验积累。
从行业应用来看，流程行业生产制造类工业软件国产化应用已相对成熟。石化、钢铁等流程类生产企业业务耦合性强，在生产管理方面经验积累丰富，自主研发优势明显，具有剥离培育行业国产工业软件公司的天然优势。例如，浙大中控的控制系统在化工行业的国内市场占有率达到40.7%。
家具服贸行业国产化进程加快。家具服贸行业对精度要求不高，同时，数码大方、中望龙腾等工业软件企业在家具服贸行业具有长时间积累，能够满足行业应用需求，具备一定竞争力，这也促进了家具服贸行业企业敢试敢用国产软件。
船舶行业国产化基础相对较好。船舶产品型号多、批量小、体型大，但对精度要求不高，产品个性化强，且国产船舶工业软件基础相对较好，在推动国产化应用方面具有很大潜力。
电子行业开始推进国产化。电子行业对国外工业软件依赖度相对较高，面对工业软件供应链面临的禁用风险，电子行业企业国产化意识逐步提高，开始主动寻找国内厂商合作，提早化解断供风险。
汽车、航空、航天等复杂装备行业国产化程度不容乐观。复杂装备行业装配复杂、建模精度要求高、产品安全责任大。当前，航空、航天、汽车行业中使用的传统的复杂设计类软件、仿真模拟类软件和流体计算类软件等关键软件几乎全部采购国外产品。但航天由于长期被国外封锁，工业知识自主化程度高，在系统设计与仿真软件牵引发展方面取得显著成果；在管理软件方面大多基于国外 ERP 等基础平台做二次开发，自主可控程度较低，面临较大的“卡脖子”风险。
总结一下，当前，国产工业现状:“管理软件强、工程软件弱，低端软件多、高端软件少”。
我国工业软件存在关键技术缺失、产业规模较小、核心竞争力较弱等问题。过度依赖国外工业软件，失去的不仅是软件市场，更存在丧失产业发展主动权和影响产业信息安全的风险。
早在1999年，时任科技部部长的徐冠华就说，“中国信息产业缺芯少魂”。这里的“芯”指的是芯片，“魂”就是操作系统。25年过去了，“缺芯少魂”的现状依然没有彻底改变。更糟糕的是，其中的“魂”所代表的软件短板，随着美国无端发起的一次次制裁，已经从信息产业的基础软件，扩展到各行各业的工业设计、产品开发、生产制造、运维服务、经营管理等领域的更多基础类、工具类软件。
工业软件已经在过去几年的贸易战中被外方用作断供、“卡脖子”的具体手段，直接关系到中国大批企业和重点产品的生存与发展，关系到产业链供应链安全稳定，关系到中国工业实现创新驱动转变的成败与否。
2024年4月11日，美国再将6家中企列入实体清单，让人不难联想到近几年，美国在工业软件领域对中国企业以制裁之名，频频挥锤。华为芯片设计工具EDA被禁用、哈工大的MATLAB被禁用、国产CAE头部厂商-安世亚太、北京天圣华信息两家工业软件厂商被列入“实体清单”。在这个“软件定义世界”的时代背景下，我们猛然间发现我们的“软肋”还有很多，解决“卡脖子”问题已经刻不容缓！国产工业软件的崛起之路显得尤为迫切与重要！
世界第一大工业国，需要有与之相匹配的工业软件地位。近年来，世界范围内产业格局迅速变化，在产业智能化、绿色化、融合化等新形势下，工业软件面临新的机遇和挑战，加快工业软件自主创新已经成为提高制造业核心竞争力、保障工业供应链安全、支撑产业高质量发展的战略性任务。
道阻且长，行则将至。
参考资料：
[1]郭朝先，苗雨菲，许婷婷.全球工业软件产业生态与中国工业软件产业竞争力评估.西安交通大学学报(社会科学版)
[2]沙利文.2023年中国工业数字化软件白皮书
[3]中国工业技术软件化产业联盟.中国工业软件产业白皮书(2020)
[4]华西证券.工业软件，中国制造崛起的关键
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