2022制造业转型之路：工业技术软件化迎来爆发期
制造业数字化改造的关键之处在哪里？“一个行业智能制造水平的高低，实际上很大程度是看相关的软件。”中国工程院院士、中科曙光董事长李国杰表示，而工业软件中最难“啃”的CAD/CAE/CAM软件对我国工业制造智能化水平起着决定性影响作用。
近年来，工业软件发展逐步进入国家级规划文件。2021年，工业和信息化部已出台《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》等3份规划文件，支持工业技术软件化发展。
“过去中国工业在短缺经济刺激下经历了超高速发展阶段，但大规模生产导致目前中低端产品市场已经饱和，所以各行各业都在 探索 转型，突破行业传统发展瓶颈。”达索系统大中华区首席技术官赵文功表示。
在席卷而来的数字化浪潮中，工业软件扮演重要角色。“我们在调研乎唤巧中发现，在包括制造业、建筑业等各行业的数字化转型实践中，核心工业软件都是数字化转型的技术基础。”广州中望龙腾软件股份有限公司常务副总裁刘玉峰说，“一个生产型企业需要使用的工业设计软件就高达上百种，不同的工业软件应用在不同方案中，没有这些软件就谈不上数字化转型。”
《中国工业软件产业白皮书（2020）》披露数据显示，2020年全球工业软件产业规模预计达4358亿美元，增长率约为6.1%，其中中国工业软件产业规模预计达1974亿元，同比增长14.8%。
“国内市场规模虽然不大，但增速远超全球平均水平，2021年市场规模预计将达2600亿元。随着我国数字化转型进一步推进，相信在不久的未来，工业软件的市场规模将迎来一次大的爆发期。”中国电子信息产业发展研究院信软所信息技术研究室主任许亚倩说。
当前云计算、大数据、人工智能、新一代信息技术与工业软件的融合日益紧密，这给工业软件产业发展带来新的变革和机遇。
值得注意的是，工业软件发展既是数字化转型的基石，也可能是“探路者”。
李国杰指出，智能化是EDA工业软件发展的重要趋势之一，其最终目标是实现“全自动设计”，实现人工智能全流程设计芯片，大幅度降低芯片设计门槛，提升芯片设计效率，实现端到端的快速无人化芯片设计，“采用机器学习做芯片可能是一条发展芯片产业的‘柳暗花明又一村’的蹊径”。
商汤 科技 副总裁刘强也对人工智能突破人类认知边界，赋能工业发展的可能性抱持积极态度。
他提出，机器的猜想能力可以和工业经济的创新范式结合在一起，“比如我们推出的SenseMARS火星混合现实平台，可以基于人工智能软件的高性能运算和学习能力，对现实工业视频、生活视频进行视觉分析，通过机器猜想寻找更多算法，甚至是模型，去重塑工业流程，真正让人工智能赋能行业发展。”
值得注意的是，迎着全国数字化转型浪潮席卷而上的工业软件产业，也面临诸多困境亟待解决。
“工业软件领域高端人才短缺，同时行业主体以中小企业为主，没有形成体系化平台，缺乏体系化竞争力。”国创会中国文明和中国道路研究中心主任谢茂松指出，“还有就是与工业技术需求结合不足，产业化程度不够。”
“纵观全球，工业软件企业和工业企业、尤其是龙头工业企业一定是伴生成长的。”刘玉峰表示，“未来中国工业体系的数字化转型，工业软件产业和工业产业也一定要实现深度战略集成和结盟，各司其职，工业软件做好核心技术，工业企业要真的给机会，一起打造企业数字化平台，进而推动整个行业的数字化。”
固高 科技 股份有限公司董事吕恕则认为，未来工业数字化转型趋势不单单是工业企业和软件企业的协同合作，而是通过资本嫁接等渠道形成两者的有机结合体。
“随着制造业前端业态发生改变，纯做制造的公司，坦率地说是慢慢会被淘汰的，从OEM到ODM，再往前走可能要做自主产品的定义和设计，岁键这就要求企业必须具备软件能力。”吕恕表示， 工业技术软件化是制造业企业、行业向前发展的必然趋势。
“另外，最近也有一批专门做工业软件的创业型公司正在涌现，这些团队想生存也必须融入工业场景。与互联网企业生态不同，工业软件公司纯做软件是很难生存的链纤，它必须往制造端延伸。”吕恕表示，发展到一定阶段后，制造业企业和软件企业两者将结合形成全链条组合体。
与许多创新产业一样，工业软件产业发展也面临基础研究环节薄弱的问题，吕恕表示，“基础研究很难靠商业化公司长时间、大量的融资实现，期待政府能够在基础研究部分投入更多支持，减少企业开发迭代周期。”
值得注意的是，论坛现场，多位学者及企业家指出，在制造业转型发展过程中，粤港澳大湾区因为其特殊的地理位置和完备产业链条，存在率先突破的机遇。
吕恕表示，大湾区制造产业链非常完整，物流转运体系也非常好，“在应用场景足够丰富的情况下，只要有相应好的政策迭代，有人才储备梯队，再加上不断激活引入新技术，大湾区工业软件产业发展具有良好的发展机遇。”
作为制造业大省，近年广东先后出台《广东省发展软件与信息服务战略性支柱产业集群行动计划(2021-2025年)》等系列政策举措。据悉，广东将以本次论坛为契机，进一步加大对工业软件的政策支持力度，为工业软件产业发展营造良好的环境，推动构建自主可控的产业生态，力争打造成为我国核心工业软件的重要一极。
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国内工业软件发展状况怎么样？工业软件对智能制造有何重大作用？
工业软件:推动制造业由大变强的关键
工业软件是现代工业的灵魂，代表着制造业先进生产力的发展方向。工业软件强，国家制造业竞争力才能强。
工业软件是国家制造业竞争力根本所在
发展工业软件是推进智能制造的必要基础。现代信息通信技术和制造技术深度融合是智能制造的关键所在，其中涉及硬件、软件、网络、计算等多种技术和制造技术的融合，而工业软件是其中最为关键的技术，无论是硬件、网络、计算等技术和制造工艺融合，都离不开软件定义、编码和封装。
发展工业软件是提升制造业国际竞争力的重要抓手。工业软件的核心是工业基础数据，有数据支撑的工业软件功能才强大。例如，飞机、船舶等领域，工业软件可以让软件模式测试和样机测试做得一模一样，大大降低样机错误设计概率。目前制造业发达国家愿意将大型高端装备工厂建设在海外，设计、组装、测试、维修等环节都愿意输出，正是由于工业软件较好地保证了技术被充分应用的情况下，技术工艺又不被泄露。
发展工业软件是推动制造业生产和商业模式变革创新的前提。企业研发设计、生产控制、组装测试、售后运维、远程服务等各环节信息化建设都离不开工业软件的支撑，工业软件定义了研发设计基础理论体系、生产控制流程、产品组装顺序、产品测试机理、运维模式等等，甚至定义了制造业的商业模式，协同研发、个性化定制、网络制造、在线运维、分时租赁等新商业模式都离不开工业软件支撑。
我国工业软件发展存在的问题
制造业对国外工业软件形成长期依赖，关键工艺流程和工业技术数据缺乏长期研发积累，制造业在一些领域呈现技术空心化。我国飞机、船舶、冶金、化工、生物医药、电子信息制造等重点制造领域长期以来习惯用国外工业软件，对于背后的设计原理了解不够，而且缺乏基础工艺研发数据的长期积累，导致基础技术原理数据积累存在明显差距。国外根本不可能出售含有最新创新成果数据的工业软件，能出售的工业软件里面固化的数据往往是上一代甚至上几代的数据。
软件业和制造业融合程度不高，大型制造企业缺乏主动布局，纯软件企业向工业软件企业转型难度大。纯软件企业进入工业软件领域存在天然专业技术屏障，工业软件不同于普通网络应用软件，是工业流程和技术的程序化封装，背后需要工业流程和庞大技术数据作支撑，这绝非纯软件公司单独所能为。目前国内大型制造企业缺乏对智能制造时代工业软件重要性的深度理解和认识，习惯于购买和应用国外企业的工业软件，不会主动布局加强对企业关键核心工艺流程、工艺和技术的软件化封装，来提高工艺数据应用的便捷性和工业核心技术输出的安全保障。
国内工业软件市场被国外企业垄断，国产工业软件发展严重滞后，产业生态基础还很薄弱。重点工业领域关键核心技术被国外企业掌握，关键核心工业辅助设计、工艺流程控制、模拟测试等软件几乎都是清一色的国外企业软件。工业软件研发需要生态系统作支撑，然而目前我国工业操作系统、工业软件开发平台等重要国产工业基础软件是全产业链缺失，这也直接导致了运行于国产工业操作系统的国产工业控制应用软件几乎是空白。
工业软件国内标准缺失，综合集成应用程度不高，工业软件作用发挥有限。近几年来，西门子、通用电气等大型制造企业都纷纷加大了工业技术和软件技术融合力度，通过大力收购软件企业，强化企业在智能工业时代的核心竞争力。目前国内工业软件市场的事实标准都是由国外大型制造企业主导着，国外企业在标准上互掐，导致国内市场同时采用国外企业产品时，不同厂商产品程序兼容和互联互通存在很大问题。由于我国在重点制造业领域的国产智能产品体系化程度不高，大部分情况都处于主动需求与对方产品互联，因此只能被动遵守对方产品标准。
工业软件对制造业模式的变革创新作用尚未发挥，制造业微笑曲线受制于工业软件短板。由于国内工业软件应用还普遍处在研发设计、工业控制等若干单项应用环节，贯穿整个制造业研发设计、流程控制等全环节的综合集成应用还较少，不同厂商工业软件程序兼容存在较大问题，工业软件综合集成效应尚未显现。
推进工业软件发展的相关建议
成立工业软件产业投资基金，加大工业软件产业扶持力度。鼓励大型制造企业投资和并购国外工业软件服务公司，促进技术引进、消化、吸收和再创新；工业信息服务工程公司发展标准化、通用型、平台型的行业工业信息服务软件产品；工业大数据服务企业梳理、挖掘、共享和开放工业大数据；高等院校、科研院所制造业相关专业研究人员建立和开放工业技术工艺数据库，为工业软件开发提供公共数据支撑。
开展工业软件服务企业认定等相关工作，实施更加优惠的工业软件产业财税、投融资、知识产权扶持政策。开展工业软件服务企业认定专项工作，实施比软件产业更加优惠的工业软件产业税收减免政策。分行业成立钢铁、冶金、船舶、飞机、汽车、高铁、生物医药、电子信息制造等重点制造业领域若干工业软件国家工程实验室，鼓励行业大型制造企业和软件企业联合牵头成立。对于国内企业投资和并购国外工业软件企业，简化海外投资审批程序，实施相关税收减免政策。对于工业软件企业上市融资行为，降低上市准入门槛，对于面向工业软件企业的投资行为，降低或减免相关税收。对于经认定的工业软件企业申请相关财政资金项目，在营业收入、缴纳税收、人才资源方面降低申请门槛。
以制造行业龙头企业为核心组建行业工业软件联盟，打造工业软件产业生态圈。发挥制造业各行业协会和软件行业协会作用，鼓励制造企业、软件企业、工业数据分析企业等联合成立细分行业工业软件联盟，加强工业软件联合开发和推广应用。发挥工业软件联盟作用，重点推进钢铁、冶金、船舶、飞机、汽车等重点行业工业软件的开发、推广和应用力度。培育工业操作系统、工业数据库、工业软件开发平台、工业软件编程语言等基础软件信息服务提供商。鼓励高等院校、科研院所加强对工业操作系统、工业数据库、工业软件开发平台等基础软件平台关键技术研究，提倡产学研联合攻关。加强工业软件企业和互联网企业的合作，鼓励发展平台型、网络型工业软件，为中小制造企业提供廉价的工业软件云服务。
加快制定工业软件行业标准，推进制造业工业软件综合集成应用。制定工业操作系统相关标准，形成应用接口丰富多样、运行安全高效、系统吞吐量大、响应时间小、容错能力强、用户界面友好、可移植的工业操作系统标准。制定工业数据库相关标准，形成能支撑工业大数据存储、高并发量连接、查询范式多样、搜索查找高效、技术安全可靠的工业数据库标准。制定工业软件开发平台相关标准，形成能支撑跨平台、应用接口丰富、编译运行高效、程序安全可信、安装部署快捷的工业软件开发平台标准。制定工业软件编程语言标准，形成一套标准、通用、高效、安全、可移植、易学的工业软件编程语言标准，加大信息科技类院校教育力度。
（工信部赛迪研究院 陆峰博士）
