工業軟件產業發展現狀與機遇

作為“兩化融合”的抓手與突破口，工業軟件的普及和廣泛應用，涵蓋了幾乎每個工業領域的核心環節，構筑成了當今產業體系的“靈魂”。在生產上，工業軟件使用數字化手段進行變革，以此促進了生產力與生產效率在一定幅度上的提升，在推動我國制造業轉型升級、提升產業水平和促進經濟增長等方面具有重要意義，高端工業軟件是實現我國從制造大國走向制造強國目標的重器之一。

1、國外工業軟件發展現狀

1.1 德國

德國擁有世界第五大信息與通信技術市場，同時也是歐洲最大的軟件市場。2020年收入達到 276億歐元，是歐洲軟件收入最高的國家，德國軟件業 2007-2020 年收入情況如圖 1 所示。德國基礎軟件行業有 3 萬多家公司，專門從事軟件開發與銷售，約占 ICT 行業公司總數的 46%。在歐洲前 5 名軟件公司中，德國占據了 3 個席位，前 100 名軟件公司中，德國有 14 家公司入選，公司收入達到總收入的 49.4%，具有非常高的市場集中度。不管是客戶群還是制造商，德國軟件業擁有歐盟國家最大的所有權。

圖1 德國軟件業2007-2020年收入(10億歐元)

德國作為歐洲的軟件第一大國，擁有 SAP、西門子等頂級工業軟件企業。SAP 是全球最大的企業管理和協同化電子商務解決方案供應商、全球第三大獨立軟件供應商和世界上最大的商業應用、企業資源規劃(ERP)解決方案獨立軟件供應商，在全球企業應用軟件市場上占有率超過三成。西門子通過對 UGS 公司和 Mentor 等一系列仿真軟件公司的收購，實現了生產控制類、研發設計類和嵌入式3個大類的覆蓋，產品包含 MES、CAD、CAE、PLM 等多個細分品類。作為工業軟件和自動化的巨頭，西門子的產品廣泛應用于世界各個高精尖產業，西門子 PLM 工業軟件是NASA 開發與設計“好奇號”火星探測器的平臺軟件系統、NX 和 Teamcenter 軟件實現了對蘇-27 戰斗機的氣動布局與機動性的整體優化，西門子數控系統代表世界數控系統的最高水平。

1.2 美國

20 世紀 60 年代，人工繪圖逐漸無法滿足更加高級化與復雜化的產品需要，為了更好地表達產品需求，美國航天巨頭開始研發出繪圖更精準的工業軟件替代人工制圖。在美國對工業軟件開發的重視與支持下，美國工業軟件在每個細分領域都逐漸處于領先水平，成為工業軟件全球領先的國家之一，擁有洛克希德·馬丁、谷歌、蘋果、波音等軟件和制造業等巨頭公司，其中洛克希德是世界上最大的工業軟件公司。

在 CAE 領域，美國是最早開發 CAE 的國家，NASA 開發的有限元分析軟件 Nastran 是美國仿真軟件的鼻祖，在CAE 的市場上，Ansys(美國安斯科技)、Altair(美國澳汰爾軟件)、MSC(美國諾世創)基本壟斷了 CAE 領域。在 CAD的 4 家頭部企業中，有兩家公司——Autodesk(歐特克)、PTC(美國參數技術公司)屬于美國。在 EDA領域，EDA軟件的三巨頭中——Cadence(美國鏗騰電子)、Synopsys(美國新思科技)、Mentor(德國西門子的子公司明導電子)，美國占據兩個席位。

1.3 日本

作為世界第三大經濟體，日本一向以高技術硬件產品聞名于世，但軟件產業卻普遍存在人才培養困難、利潤率低等諸多問題。在行業高技術人才流失、政府產業政策制約、企業文化差異以及語言障礙等多重因素制約下，日本多為軟件密集較低的產業，相較于美國和德國，日本工業軟件產品缺乏全球競爭力。日本雖然軟件競爭力不強，但是在嵌入式軟件的運用上卻具有較大優勢，數控機床、智能機器人和汽車，是日本嵌入式軟件的三大載體。日本帶有數字接口的設備幾乎都使用了嵌入式軟件，嵌入式軟件分布領域廣泛，在微小電子產品領域處于領先地位。

2、我國工業軟件產業現狀

2.1 我國工業軟件市場規模

信息化發展在農業、工業、軍事、金融、教育、醫療等各個行業起著重要作用，“積極推進國民經濟與社會信息化” 和“以信息化促進工業化”是我國提出的基本國策。國家統計局數字顯示，2014-2020年，我國軟件行業市場規模發展迅速，在軟件業務領域的收入逐年增長，如圖 2 所示。

圖2 我國軟件業務收入(億元)

作為信息產業的主導產業，軟件產業是國家重點發展扶持的產業，與傳統產業相比，軟件行業一直處于高速增長的勢態。2020年我國軟件業務收入為81 586億元，同比增速達到 13.2%，2014-2020年平均增速高達 14.1%。從統計數據看，雖然我國軟件業務收入增速受疫情影響有所回落，但總體有較高的增長水平，且運行平穩，軟件產業發展方興未艾。

圖3 我國工業軟件市場規模及占世界的比重

2014-2020年，我國工業軟件的市場規模在不斷增加， 從 2014 年的 695 億美元到 2020 年 1 974 億美元，6 年間翻了接近 2 番，增長勢頭迅猛。中商產業研究院數據顯示，我國工業軟件市場規模占世界市場總規模的比重也在逐漸上升(見圖 3)，2020 年占比已經達到 6.57%，2014-2020年世界工業軟件規模復合增長率為 7.5%，我國達到 19%，我國市場的增長速度明顯高于全球市場。在“中國制造2025”的大背景下，中國將從制造業大國向制造業強國不斷邁進，加快兩化緊密深度融合是大勢所趨。對于工業軟件和信息化服務的需求將持續增長，2016-2021 年我國工業軟件市場將保持持續增長態勢，未來繼續高速發展。

2.2 我國工業軟件產品市場占有分析
工業軟件作為智能制造的關鍵基礎和核心支柱，對于促進信息化和工業化的融合、推動我國制造業的轉型升級以及實現制造強國的目標具有十分重要的意義，是國家信息技術水平的重要綜合體現。前瞻產業研究院數據顯示，近年來，國內工業軟件市場保持快速增長，如經營管理類、生產制造類等軟件在國內已經得到了比較快速的發展，國產軟件占據市場的比重達到一半以上，如圖4所示。

圖4 工業軟件細分市場國產軟件占有率

當前，我國工業軟件總體表現為產品類別較全，但軟件企業整體實力不強，軟件產品主要集中在例如 OA(辦公自動化軟件)以及CRM(客戶關系管理)等多種低門檻的軟件類型，國外軟件產品仍是主流，稱霸軟件市場。《中國工業軟件產業白皮書(2020)》數據顯示，在研發設計類軟件中，國產軟件占比最低，只占到市場 5% 的比重，且多數研發設計類工業軟件僅應用于系統功能單一、工業機理簡單、產業復雜度較低的領域。而在生產制造類的軟件中，部分中國企業已經掌握了一定的技術，但是與國外工業軟件巨頭相比，仍然存在較大的差距。經營管理類軟件方面，國產軟件占比達到 67%，占據了中國中小企業大部分市場，但高端市場仍以SAP、Oracle為主。運維服務類軟件方面，國內軟件主要關注數據采集、監控等簡單能力，缺乏對數據應用和對決策的輔助，底層核心技術依賴國外。國內工業軟件產品無論是技術、性能，還是市場占有率，都與國外的產品存在一定的差距。國內外工業軟件主要品牌統計如表1所示。

表1 工業軟件主要品牌

3 我國工業軟件發展中存在的問題

3.1 技術受到限制，產品競爭力不強

工業軟件的發展需要長期的時間積累與技術進步，對工業化與信息化都有較高要求。歐美國家先后完成了三次工業革命，積累了豐富的工業經驗，為信息化的萌芽與發展提供了良好基礎，并促進了工業化、信息化的結合與工業軟件的誕生。在實踐中全面而充分的試錯以及對于經驗的總結，歐美地區的工業軟件產業在市場規模、知識以及人才儲備方面都具有較大優勢。我國工業化進程起步晚，基礎薄弱，在關鍵技術、工業需求結合方面，核心技術掌握不足，部分核心算法需向國外廠商購買。目前，我國面向工業軟件的開發生態尚未建立，數據采集和邊緣計算能力亟待提升，工業專業技術領域微服務功能模塊賦能不足，產品性能、穩定性與用戶體驗感仍有許多不足，工業軟件市場占有率較低，國產工業軟件競爭力不強。

3.2 研發投入不足，缺乏政策支持

技術進步離不開資金支持。我國工業軟件研發也曾取得一定成效，但隨著改革開放的深入，我國信息化開始走兩化融合道路，國家補貼的資金主要用于國外工業軟件的購買。在融資方面，輕資產因缺乏抵押品難以獲得銀行貸款，我國工業軟件存在融資難、融資渠道不暢的問題，資金缺乏不能滿足工業研發需求。與我國相比，美國則高度重視工業軟件研發，為大力扶持工業軟件產業，2018 年推出電子復興計劃(ERI)，計劃5年內投入15億美元，等同于中國三個“五年計劃”投入的 50 倍。在政策支持方面，中美差異較大，美國對工業軟件的重視與支持，是美國工業軟件產業得以快速發展的根本所在。

3.3 專業人才稀缺，人才流失嚴重

工業軟件的發展離不來人才支持，據《關鍵軟件人才需求預測報告》預測，到 2025 年，我國工業軟件人才缺口將為 12 萬。我國工業軟件人才短缺，一是現有的學歷教育體系和職業教育體系無法實現復合型人才培養。作為一個跨學科的應用方向，工業軟件涉及數學、機械、電氣傳動與控制、計算機與信息技術等多個領域的知識，這對人才能力要求較高，培養難度大。而目前大多數高校的專業設置存在偏差，一般為單一的某個專業，缺少復合型學院設置，每年培養的高素質工業軟件人才稀少。二是工業軟件行業收入低，人才流失嚴重。當前，我國工業軟件企業職工收入遠低于國外工業軟件公司或者國內游戲、互聯網企業，企業內部職工發展空間小，缺乏成長動力。職工付出與回報不能適配，行業高端人才流失嚴重。

3.4 知識產權保護滯后，創新能力受到制約

在用戶層面，很多企業知識產權保護意識薄弱，沒有認識到產權帶來的權利與義務，為了節省成本選擇使用盜版軟件或者支持員工使用盜版軟件，忽視了盜版軟件的風險性以及可能帶來的危害。在知識產權保護層面，法律保護也需要加強。目前，部分企業、高校、科研院所使用盜版軟件的成本近似于無，盜版軟件擠占正版軟件的生存空間，市場出現劣幣驅逐良幣的現象。知識產權保護意識缺乏、法律保護力度不夠，導致資本不愿流向工業軟件領域，嚴重打擊了國產工業軟件研發的積極性。軟件業保護嚴重滯后于軟件業快速發展和企業日趨強烈的保護需求，在一定程度上制約了國家工業軟件自主創新能力，工業軟件企業競爭力進一步減弱。

4 我國工業軟件發展機遇

4.1 國家層面高度重視工業軟件自主研發

雖然目前中國工業軟件核心技術薄弱，產品競爭力不強，但發展空間廣闊。中美經貿摩擦以來，多家中國企業與高校相繼被美國列入“實體清單”，EDA、MATLAB 等工程軟件先后被禁用，我國高端制造行業從設計、分析到生產管理全面存在“卡脖子”的風險。國際形勢的變化，讓國產化成為趨勢。國家層面開始意識到工業軟件的重要性，不斷提高對工業軟件的重視程度，在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》等多個重要文件中提出，要構建自主可控、安全可靠、高端先進的國產工業軟件產業體系，加快國產工業軟件發展速度勢在必行。與此同時，資本層面也開始將目光投向國產工業軟件領域，工業軟件研發將獲得更多的資金支持，工業企業與工業軟件企業合作不斷加深，國產工業軟件從研發到應用的整個流程會更加暢通，形成產研結合的完整鏈條。

4.2 需求的多樣化推動工業軟件發展

工業軟件覆蓋了產品的全生命周期，應用于所有工業行業，行業內細分領域眾多，客戶行業差異大，需求多種多樣，由此形成了工業軟件細分領域差異化的競爭格局。在中國從工業大國轉向工業強國的過程中，各個行業對于工業軟件專業性的要求將不斷提高，解決方案也將向專業化與定制化發展。目前，全品類工業軟件市場已經被國外工業軟件巨頭占領，對處于后發劣勢的中國工業軟件企業而言，專注于細分賽道，以鮮明的產品行業特色換取細分領域中較高的市場份額，也許是一種可行的選擇。另一方面，國際公司很難高度貼合我國復雜的精細化場景業務，國產軟件企業可以借此機遇，以滿足行業需求為出發點，以定制化為宗旨，研發出滿足國內特定環境下工業行業所需求的產品。通過根植細分賽道，或將實現中國工業軟件的崛起。

4.3 工業軟件架構調整提供彎道超車機會

中國正處于產業轉型升級的關鍵時期，工業企業技術賦能需求迫切，工業軟件起到重要作用。隨著大數據，人工智能、云計算的發展，工業軟件已經進入新的時代，軟件的開發與需求有了新的變化，工業軟件架構將會迎來新的調整。目前，工業軟件的技術呈現碎片化問題，應用落地路徑在不同領域產生巨大差異且不易快速復制，隨著工業軟件的發展，解耦與上云成為必然趨勢。工業軟件的產品模式將由單一化、孤島化向一體化、協作化轉變，開發模式逐漸向組件化、模塊化轉變，部署模式向云端遷移的步伐加快，原先的單機產品整體架構必然重建，軟件的開發與使用也將更加方便靈活。技術的巨大變化給傳統的工業軟件巨頭帶來了挑戰，削弱了其構筑的競爭優勢，也降低了工業軟件行業的準入門檻，為國內軟件的快速發展甚至彎道超車提供了寶貴的機會。

4.4 新技術為工業軟件架構調整提供支撐

在工業軟件解耦與上云的過程中，離不開新技術的支撐，工業軟件對于工業互聯網、5G、云計算等需求與融合發展正不斷增強。在我國新基建戰略的實施下，中國工業互聯網平臺在技術、管理、商業模式等方面都取得了一定進展;5G 研發支出遙遙領先，專利數量位居全球首位，5G 建設與商用探索也取得了一定突破和成果;云計算產業發展迅猛，保持 30% 以上的年均增長率，是全球增速最快的市場之一，在各個領域獲得廣泛應用。在中國新技術蓬勃發展背景下，工業互聯網、5G、云計算等智能信息技術的成熟，有利于推動我國工業軟件更好更快地發展。

5、結語

工業軟件在設計和制造活動中具有基礎性、承載性屬性，一旦出現技術封鎖或安全問題，相關短板將對國家產業安全構成重大危害。目前，國產工業軟件雖然數量不少，研發上也取得了一定成果，但是整體水平不強，技術上與國外軟件相比存在較大差距，缺乏行業主導能力。自經貿摩擦以來，國內多個科研機構和公司被禁止使用 EDA、MATLAB 等重要工業軟件，中國在工業軟件領域面臨“卡脖子”難題，發展國產工業軟件的重要性不言而喻。我國工業軟件廠商應當把握新技術新市場帶來的機遇，突破技術壁壘，提高產品競爭力，發展壯大國產工業軟件。

原文來源：新工業網