第四章　工業軟件

工業軟件是軟件化的工業技術，內含工業知識與流程，以軟件形式賦能工業企業，是現代制造業之魂。具體而言，工業軟件是針對工業領域應用開發的，面向工業企業研發設計、生產控制、經營管理、運維服務等工業領域各流程的指令集合。工業軟件既包括EDA、CAD、CAE、CAM、PLC、SCADA、DCS、MES 等傳統工業軟件，也包括在工業互聯網平臺上運行的工業應用（application, APP）等新型工業軟件。2023年12月，中央經濟工作會議再次提出，要以科技創新推動產業創新，發展新質生產力，實施制造業重點產業鏈高質量發展行動，提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平。工業軟件作為現代工業的關鍵組成部分，是實現新質生產力提升的重要工具和平臺。隨著工業軟件重要性逐漸被認識以及產業基礎再造等各項政策措施的落地實施，我國工業軟件供給能力持續優化，2023年工業軟件產品實現收入2824億元，同比增長12.3%，為建設現代化產業體系提供了關鍵共性基礎。

一、發展概況

（一）產業規模

2023年是全面貫徹黨的二十大精神的開局之年，黨中央和國務院在新時期為推動我國軟件產業的高質量發展，制定了一系列戰略規劃和關鍵措施，發布了包括《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》《“十四五”智能制造發展規劃》在內的多項政策文件。在這些政策中，工業軟件被定位為一個基礎性工程，其價值和重要性不斷得到提升。政策的重點包括加強工業軟件的共性基礎技術研究、提升核心產品的供應能力以及推動行業應用的持續創新。為了進一步推動工業軟件的發展，政策文件中強調了加強工業軟件基礎技術支撐的重要性，并明確了相關的重點任務。自2021年起，工業軟件首次被納入國家的重點研發計劃中，成為重點專項之一。隨著支持工業軟件發展的多項政策的相繼實施，工業軟件行業的發展勢頭日益強勁，正快速進入一個高速發展的階段。公開資料顯示，2017年至2022年中國工業軟件市場規模分別為1293億元、1477億元、1720億元、1974億元、2414億元和2407億元，2023年工業軟件市場規模繼續維持在2000億元以上，接近3000億元，達到2824億元，同比增長17.3%，如表4-1所示。

（二）產業結構

按應用場景和功能，將工業軟件劃分為研發設計類、生產控制類、信息管理類、嵌入式軟件四大類。其中，研發設計類工業軟件主要指的是一系列專門用于提升企業在產品研究開發和設計階段的效率和質量的軟件工具和系統，包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助制造（CAM）、電子設計自動化（EDA）、建筑信息模型（BIM）、產品生命周期管理（PLM）等；生產控制類工業軟件主要服務于工業企業生產制造，旨在優化生產流程、提高生產效率、降低成本、提升產品質量，并通過精確控制生產過程來增強企業競爭力，包括制造執行系統（MES）、數據采集與監控系統（SCADA）、集散式控制系統（DCS）、安全儀表系統（SIS）、可編程邏輯控制器（PLC）、現場總線控制系統（FCS）等；信息管理類工業軟件是企業日常經營管理中不可或缺的工具，幫助企業收集、處理、存儲和分析各類信息，以支持企業的決策制定、運營效率和戰略規劃，包括企業資源計劃（ERP）、企業資產管理系統（EAM）、客戶關系管理（CRM）、人力資源管理（HRM）、供應鏈管理（SCM）等；嵌入式工業軟件主要是指嵌入硬件產品或設備中的系統和軟件，包括通信設備、消費電子、工業控制和汽車電子四大類。

從細分領域看，我國研發設計類工業軟件基礎最為薄弱，國產化率最低，部分領域不足10%，中高端市場也主要依賴國外供給；嵌入式工業軟件發展較好，國產占比超過50%；生產控制類和信息管理類工業軟件依托國內巨大市場，其產品性能和穩定性，以及國產軟件市場占有率均持續提升。

二、發展特點

（一）政策推動特點

國家層面，重視工業軟件在推進現代化體系中的關鍵支撐作用。黨中央、國務院以及各部委、各省市高度重視工業軟件高質量發展。工業軟件作為國家工業發展和網絡建設的基礎工具，在推動新型工業化進程中扮演著關鍵角色，不僅對提升國家競爭優勢至關重要，也是實現制造業和網絡領域強國戰略的基石。“十四五”時期，國家深入實施制造強國戰略，實施產業基礎再造工程，2021年2月，首次將工業軟件納入科技部國家重點研發專項，工業軟件重要性被加強；2023年，我國持續在工業軟件領域出臺了一系列政策，以促進該行業的高質量發展。《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》強調了產業鏈供應鏈現代化水平的提升，提出了穩固上游、攻堅中游、做優下游的策略，以全面提升軟件產業鏈現代化水平。《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》旨在推動信息化與工業化的深度融合，促進工業軟件在工業生產中的應用，提高生產效率和智能化水平。《“十四五”智能制造發展規劃》聚焦智能制造領域，強調工業軟件作為智能制造的關鍵支撐，鼓勵工業軟件的創新和應用。工業和信息化部等八部門聯合印發《關于加快傳統制造業轉型升級的指導意見》，明確提出工業企業數字化研發設計工具普及率、關鍵工序數控化率的具體目標。科技部繼續實施國家重點研發計劃“工業軟件”重點專項，以支持工業軟件領域的技術創新和研發。

地方層面，重視工業軟件產業集聚發展和企業培育壯大。在貫徹落實制造強國、網絡強國和數字中國等關鍵戰略的過程中，各地區將工業軟件定位為智能制造和產業數字化轉型的核心工具，多個省市已經相繼推出支持工業軟件發展的政策措施。尤其是工業基礎扎實的地區，利用自身的優勢，加快工業軟件的創新應用，并促進軟件產業的集群發展，以擴大和強化工業軟件產業的規模。具有堅實工業基礎的城市，如上海、廣州和成都，制定并實施了旨在推動工業軟件高質量發展的行動計劃，通過增加對軟件產業的支持、培養行業領軍企業、支持基礎技術的研發等措施，打造國家級的工業軟件產業中心。江蘇、沈陽等多個省市也出臺了針對工業軟件發展的扶持政策，以促進當地工業軟件產業的自主創新和高質量發展，加大了資金獎補力度，通過科技和產業化重大專項引導資金支持工業軟件的攻關和應用推廣，并設置多個工業軟件重大專項，啟動科技攻關項目，調動資源開展基礎性、關鍵性工業軟件的科技攻關。

此外，工業軟件的創新發展，人才起基礎作用。國內工業軟件企業盈利水平有限，且企業內部人才成長動力不足，人才收入遠不如國外知名工業軟件企業及國內互聯網企業。據《關鍵軟件人才需求預測報告》預測，到2025年，我國關鍵軟件人才新增缺口將達到83萬人，其中工業軟件人才缺口將為12萬人。為應對我國工業軟件人才短缺問題，教育部與工業和信息化部聯合發布了《特色化示范性軟件學院建設指南（試行）》，旨在關鍵軟件領域，包括基礎軟件和工業軟件，打造一批示范性的軟件學院。該指南確立了學院的建設目標、方向、策略和管理體系，首批選定了14所高校，專注于工業軟件領域的教育和人才培養，以期培養出符合行業發展需求的特色化軟件人才。

（二）企業發展特點

工業市場需求龐大，帶動國產工業軟件產業發展。數據顯示，我國制造業增加值占全球制造業比重由2012年的22.5%增長至2023年的30%左右，制造業規模連續14年居全球首位，而工業軟件全球市場規模占比不足8%，與我國排名第一的制造業地位極為不符。當前，我國已經形成規模大、體系全、競爭力較強的制造業體系，并且我國已經明確提出要推動實體經濟與數字經濟的相互融合，著力發展實體經濟。隨著各項政策的深入實施，制造業市場有望進一步回暖，工業軟件市場需求預計將持續增長。但是，受國際復雜環境影響，美西方多次對我國關鍵軟件斷供，對我國重要工業軟件企業實施管制舉措，我國制造業高質量發展受到挑戰。關鍵技術的“卡脖子”風險以及國產化替代的潛力，為國內工業軟件企業提供了發展國產軟件、推動制造業智能化的機遇。缺少工業軟件，制造業的發展將局限于基礎的機械自動化；缺少先進的工業軟件，高端設備的設計與制造將難以進行；缺少自主研發的工業軟件，新型工業化的進程將難以推進。當前，我國正處于數字化轉型的緊要關頭，掌握工業軟件這一關鍵技術至關重要，這將為國內工業軟件的快速發展提供重要機遇。工業軟件的技術突破對于推動我國制造業的數字化轉型具有重要意義。

工業軟件企業加大投入，國產工業軟件企業在中低端市場的占比逐步提高。隨著智能制造、產業數字化轉型的實施，工業軟件作為推動制造業高質量發展的關鍵要素的戰略價值愈發凸顯。我國工業軟件企業發展勢頭強勁，持續加大研發投入，在關鍵技術突破、產品市場競爭力等方面取得了階段性成果。從企業供給能力看，依托我國龐大的工業場景需求，國產工業軟件企業在特定行業實現突破。例如，中控技術的核心產品集散式控制系統（DCS）在國內的市場占有率達到了33.8%，連續11年居DCS市場占有率第一。此外，在化工、石化、建材3個行業中，中控技術的 DCS 產品的市場占有率均排名第一，安全儀表系統（SIS）國內市場占有率為25%，在該領域排名第二。從資本市場看，工業軟件企業獲得了資本青睞，融資規模逐年提升，尤其是部分龍頭企業從規模優勢轉為技術優勢，逐步邁向高端市場。數十家設計仿真、生產控制等工業軟件企業登陸國內資本市場，企業融資能力得到增強。Wind數據顯示，僅2022年共17家工業軟件企業成功上市，募集資金總額高達200億元。

各類工業軟件產品性能存在較大差距，國產工業軟件發展道路任重道遠。整體而言，盡管我國本土工業軟件企業實力大幅提升，但是與國外相比，在市場規模和研發實力等方面還存在較大差距。高端市場基本以國外產品為主，被以達索、西門子、羅克韋爾、施耐德、Autodesk、PTC、SAP、Oracle、ABB等為首的國際工業軟件龍頭企業所占據，攫取我國市場大部分利潤。此外，國產工業軟件長期市場缺位，關鍵核心技術、工藝知識積累等方面無法與國外企業抗衡，國外早已形成軟硬件聯盟，提供一體化解決方案，國內企業早期“重硬輕軟”，軟件價值長期未被重視，“造不如買”軟件未跟隨機械硬件、裝備獲得長足發展。從細分市場看，各類工業軟件企業發展水平差別較大。其中，嵌入式、生產控制類、信息管理類工業軟件憑借龐大的工業企業市場，孕育出一批龍頭企業，在中低端市場迭代優化，占據一定的市場份額。例如，脫胎于鋼鐵行業的寶信軟件，借助在特定行業優勢，成為鋼鐵冶金 MES 領域的龍頭企業；石化行業工業軟件龍頭企業石化盈科背靠石油化工產業需求，提供專業化解決方案；在企業資源規劃（ERP）市場，用友和金蝶在中低端市場中的占有率約為70%，并正致力于向高端市場拓展。與此同時，研發設計類工業軟件領域，國產軟件的基礎相對薄弱，目前市場主要由海外產品主導，國產化比例相對較低，不足10%，這表明該領域有巨大的提升空間。

（三）技術發展特點

技術趨勢一：一體化集成發展。當前，CAD和CAE緊密聯系，一些工業軟件企業開始嘗試跨越、整合兩個領域，實現設計工具和仿真工具的無縫連接，即設計即仿真，成為工業領域的標配。①CAD向CAE領域延伸，當前主流CAD軟件，如SolidWorks、CATIA、Autodesk Fusion360、PTC Creo等提供 CAE 分析功能，制造端前置，在設計環節就加入仿真，承擔更多傳統上樣機與測試的功能。②CAE 向 CAD 領域兼容，實現 CAE 幾何模型向CAD系統轉移的能力，如Ansys CAE軟件不僅能夠進行精確的工程分析，還能夠與 CAD 工具緊密協作，形成高效的設計和工程工作流程，這種集成大大提升了設計和仿真的效率，減少了在不同系統間轉換模型的時間和復雜性。③CAD和CAE集成，如Siemens NX 是一款集成了CAD、CAE和CAM功能的綜合性軟件，允許用戶在同一平臺下進行產品設計、仿真和制造。此外，國外工業軟件巨頭通過并購重組，進一步完善產品線，向CAX+PLM一體化發展；我國工業軟件龍頭企業中望軟件也通過提升技術，打造集設計、制造、仿真于一體的 CAX 平臺。④工業軟件和人工智能的融合。主流工業軟件研發企業布局“工業軟件+AI”新技術賽道，如Synopsys與Ansys均開始布局人工智能大模型解決方案，其中Synopsys于2020年推出首個AI自主芯片設計解決方案DSO.ai，推動了EDA軟件利用機器學習和深度學習等AI技術；Ansys 也于2024年1月推出基于云技術的通用物理場平臺 Ansys SimAI，加快了復雜仿真場景性能預測速度。

技術趨勢二：從工具向平臺演進。工業軟件正發展為開放的平臺，支持與其他系統和工具的集成，提供模塊化和可擴展的解決方案，滿足不同行業和客戶的需求。工業軟件廠商試圖從整個設計-制造過程中進一步提取價值，將設計的前端和制造的后端直接連接起來，如PTC Windchill 是一款PLM軟件，與PTC的CAD軟件 Creo Parametric緊密集成，用于管理產品設計和相關文檔的整個生命周期；達索以4.25億美元的價格收購制造業 ERP 軟件公司 IQMS，進一步擴展其3DEXPERIENCE 平臺，向一體化集成商邁進。工業軟件正逐步擺脫單一的工具屬性，通過集成多種軟件技術，逐步發展為支撐企業多項業務的使能平臺。

技術趨勢三：軟件云化成為全球趨勢。工業軟件越來越多地部署在云端，提供基于訂閱的服務模式，使企業能夠按需使用軟件，降低初始投資成本，同時享受更靈活的服務。從供給側看，工業軟件云化成為全球趨勢，工業軟件國際巨頭紛紛推出云化工業軟件產品，趨勢正在改變工業軟件的提供、部署和使用方式。例如，全球領先的設計和制造軟件提供商Autodesk已經將其許多產品如 AutoCAD、Inventor、Fusion360等轉型為基于云的服務；西門子推出一套基于云的PLM解決方案；達索推出3DEXPERIENCE平臺等。通過云化，工業軟件的商業模式正在經歷從一次性購買到持續性訂閱服務的重大轉變。這種訂閱模式不僅促進了軟件開發商與客戶之間長期且穩固的伙伴關系，還有助于培養用戶對國產工業軟件的接受度，并逐步擴大國內用戶基礎。Autodesk是訂閱制轉型的一個典型例子，該公司經過超過十年的時間，基本完成了向訂閱模式的轉型。在我國，工業軟件企業如廣聯達也在部分地區開始實施訂閱模式，與應用企業建立了互利共贏的合作關系，并實現了產品的迭代優化。基于云的訂閱模式為傳統的本地軟件安裝提供了另一種可行的選擇，并且這種模式正日益受到市場的接受和青睞。