第四章　工业软件

工业软件是软件化的工业技术，内含工业知识与流程，以软件形式赋能工业企业，是现代制造业之魂。具体而言，工业软件是针对工业领域应用开发的，面向工业企业研发设计、生产控制、经营管理、运维服务等工业领域各流程的指令集合。工业软件既包括EDA、CAD、CAE、CAM、PLC、SCADA、DCS、MES 等传统工业软件，也包括在工业互联网平台上运行的工业应用（application, APP）等新型工业软件。2023年12月，中央经济工作会议再次提出，要以科技创新推动产业创新，发展新质生产力，实施制造业重点产业链高质量发展行动，提升产业链供应链韧性和安全水平。工业软件作为现代工业的关键组成部分，是实现新质生产力提升的重要工具和平台。随着工业软件重要性逐渐被认识以及产业基础再造等各项政策措施的落地实施，我国工业软件供给能力持续优化，2023年工业软件产品实现收入2824亿元，同比增长12.3%，为建设现代化产业体系提供了关键共性基础。

一、发展概况

（一）产业规模

2023年是全面贯彻党的二十大精神的开局之年，党中央和国务院在新时期为推动我国软件产业的高质量发展，制定了一系列战略规划和关键措施，发布了包括《“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》《“十四五”智能制造发展规划》在内的多项政策文件。在这些政策中，工业软件被定位为一个基础性工程，其价值和重要性不断得到提升。政策的重点包括加强工业软件的共性基础技术研究、提升核心产品的供应能力以及推动行业应用的持续创新。为了进一步推动工业软件的发展，政策文件中强调了加强工业软件基础技术支撑的重要性，并明确了相关的重点任务。自2021年起，工业软件首次被纳入国家的重点研发计划中，成为重点专项之一。随着支持工业软件发展的多项政策的相继实施，工业软件行业的发展势头日益强劲，正快速进入一个高速发展的阶段。公开资料显示，2017年至2022年中国工业软件市场规模分别为1293亿元、1477亿元、1720亿元、1974亿元、2414亿元和2407亿元，2023年工业软件市场规模继续维持在2000亿元以上，接近3000亿元，达到2824亿元，同比增长17.3%，如表4-1所示。

（二）产业结构

按应用场景和功能，将工业软件划分为研发设计类、生产控制类、信息管理类、嵌入式软件四大类。其中，研发设计类工业软件主要指的是一系列专门用于提升企业在产品研究开发和设计阶段的效率和质量的软件工具和系统，包括计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）、电子设计自动化（EDA）、建筑信息模型（BIM）、产品生命周期管理（PLM）等；生产控制类工业软件主要服务于工业企业生产制造，旨在优化生产流程、提高生产效率、降低成本、提升产品质量，并通过精确控制生产过程来增强企业竞争力，包括制造执行系统（MES）、数据采集与监控系统（SCADA）、集散式控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）、可编程逻辑控制器（PLC）、现场总线控制系统（FCS）等；信息管理类工业软件是企业日常经营管理中不可或缺的工具，帮助企业收集、处理、存储和分析各类信息，以支持企业的决策制定、运营效率和战略规划，包括企业资源计划（ERP）、企业资产管理系统（EAM）、客户关系管理（CRM）、人力资源管理（HRM）、供应链管理（SCM）等；嵌入式工业软件主要是指嵌入硬件产品或设备中的系统和软件，包括通信设备、消费电子、工业控制和汽车电子四大类。

从细分领域看，我国研发设计类工业软件基础最为薄弱，国产化率最低，部分领域不足10%，中高端市场也主要依赖国外供给；嵌入式工业软件发展较好，国产占比超过50%；生产控制类和信息管理类工业软件依托国内巨大市场，其产品性能和稳定性，以及国产软件市场占有率均持续提升。

二、发展特点

（一）政策推动特点

国家层面，重视工业软件在推进现代化体系中的关键支撑作用。党中央、国务院以及各部委、各省市高度重视工业软件高质量发展。工业软件作为国家工业发展和网络建设的基础工具，在推动新型工业化进程中扮演着关键角色，不仅对提升国家竞争优势至关重要，也是实现制造业和网络领域强国战略的基石。“十四五”时期，国家深入实施制造强国战略，实施产业基础再造工程，2021年2月，首次将工业软件纳入科技部国家重点研发专项，工业软件重要性被加强；2023年，我国持续在工业软件领域出台了一系列政策，以促进该行业的高质量发展。《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》强调了产业链供应链现代化水平的提升，提出了稳固上游、攻坚中游、做优下游的策略，以全面提升软件产业链现代化水平。《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》旨在推动信息化与工业化的深度融合，促进工业软件在工业生产中的应用，提高生产效率和智能化水平。《“十四五”智能制造发展规划》聚焦智能制造领域，强调工业软件作为智能制造的关键支撑，鼓励工业软件的创新和应用。工业和信息化部等八部门联合印发《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》，明确提出工业企业数字化研发设计工具普及率、关键工序数控化率的具体目标。科技部继续实施国家重点研发计划“工业软件”重点专项，以支持工业软件领域的技术创新和研发。

地方层面，重视工业软件产业集聚发展和企业培育壮大。在贯彻落实制造强国、网络强国和数字中国等关键战略的过程中，各地区将工业软件定位为智能制造和产业数字化转型的核心工具，多个省市已经相继推出支持工业软件发展的政策措施。尤其是工业基础扎实的地区，利用自身的优势，加快工业软件的创新应用，并促进软件产业的集群发展，以扩大和强化工业软件产业的规模。具有坚实工业基础的城市，如上海、广州和成都，制定并实施了旨在推动工业软件高质量发展的行动计划，通过增加对软件产业的支持、培养行业领军企业、支持基础技术的研发等措施，打造国家级的工业软件产业中心。江苏、沈阳等多个省市也出台了针对工业软件发展的扶持政策，以促进当地工业软件产业的自主创新和高质量发展，加大了资金奖补力度，通过科技和产业化重大专项引导资金支持工业软件的攻关和应用推广，并设置多个工业软件重大专项，启动科技攻关项目，调动资源开展基础性、关键性工业软件的科技攻关。

此外，工业软件的创新发展，人才起基础作用。国内工业软件企业盈利水平有限，且企业内部人才成长动力不足，人才收入远不如国外知名工业软件企业及国内互联网企业。据《关键软件人才需求预测报告》预测，到2025年，我国关键软件人才新增缺口将达到83万人，其中工业软件人才缺口将为12万人。为应对我国工业软件人才短缺问题，教育部与工业和信息化部联合发布了《特色化示范性软件学院建设指南（试行）》，旨在关键软件领域，包括基础软件和工业软件，打造一批示范性的软件学院。该指南确立了学院的建设目标、方向、策略和管理体系，首批选定了14所高校，专注于工业软件领域的教育和人才培养，以期培养出符合行业发展需求的特色化软件人才。

（二）企业发展特点

工业市场需求庞大，带动国产工业软件产业发展。数据显示，我国制造业增加值占全球制造业比重由2012年的22.5%增长至2023年的30%左右，制造业规模连续14年居全球首位，而工业软件全球市场规模占比不足8%，与我国排名第一的制造业地位极为不符。当前，我国已经形成规模大、体系全、竞争力较强的制造业体系，并且我国已经明确提出要推动实体经济与数字经济的相互融合，着力发展实体经济。随着各项政策的深入实施，制造业市场有望进一步回暖，工业软件市场需求预计将持续增长。但是，受国际复杂环境影响，美西方多次对我国关键软件断供，对我国重要工业软件企业实施管制举措，我国制造业高质量发展受到挑战。关键技术的“卡脖子”风险以及国产化替代的潜力，为国内工业软件企业提供了发展国产软件、推动制造业智能化的机遇。缺少工业软件，制造业的发展将局限于基础的机械自动化；缺少先进的工业软件，高端设备的设计与制造将难以进行；缺少自主研发的工业软件，新型工业化的进程将难以推进。当前，我国正处于数字化转型的紧要关头，掌握工业软件这一关键技术至关重要，这将为国内工业软件的快速发展提供重要机遇。工业软件的技术突破对于推动我国制造业的数字化转型具有重要意义。

工业软件企业加大投入，国产工业软件企业在中低端市场的占比逐步提高。随着智能制造、产业数字化转型的实施，工业软件作为推动制造业高质量发展的关键要素的战略价值愈发凸显。我国工业软件企业发展势头强劲，持续加大研发投入，在关键技术突破、产品市场竞争力等方面取得了阶段性成果。从企业供给能力看，依托我国庞大的工业场景需求，国产工业软件企业在特定行业实现突破。例如，中控技术的核心产品集散式控制系统（DCS）在国内的市场占有率达到了33.8%，连续11年居DCS市场占有率第一。此外，在化工、石化、建材3个行业中，中控技术的 DCS 产品的市场占有率均排名第一，安全仪表系统（SIS）国内市场占有率为25%，在该领域排名第二。从资本市场看，工业软件企业获得了资本青睐，融资规模逐年提升，尤其是部分龙头企业从规模优势转为技术优势，逐步迈向高端市场。数十家设计仿真、生产控制等工业软件企业登陆国内资本市场，企业融资能力得到增强。Wind数据显示，仅2022年共17家工业软件企业成功上市，募集资金总额高达200亿元。

各类工业软件产品性能存在较大差距，国产工业软件发展道路任重道远。整体而言，尽管我国本土工业软件企业实力大幅提升，但是与国外相比，在市场规模和研发实力等方面还存在较大差距。高端市场基本以国外产品为主，被以达索、西门子、罗克韦尔、施耐德、Autodesk、PTC、SAP、Oracle、ABB等为首的国际工业软件龙头企业所占据，攫取我国市场大部分利润。此外，国产工业软件长期市场缺位，关键核心技术、工艺知识积累等方面无法与国外企业抗衡，国外早已形成软硬件联盟，提供一体化解决方案，国内企业早期“重硬轻软”，软件价值长期未被重视，“造不如买”软件未跟随机械硬件、装备获得长足发展。从细分市场看，各类工业软件企业发展水平差别较大。其中，嵌入式、生产控制类、信息管理类工业软件凭借庞大的工业企业市场，孕育出一批龙头企业，在中低端市场迭代优化，占据一定的市场份额。例如，脱胎于钢铁行业的宝信软件，借助在特定行业优势，成为钢铁冶金 MES 领域的龙头企业；石化行业工业软件龙头企业石化盈科背靠石油化工产业需求，提供专业化解决方案；在企业资源规划（ERP）市场，用友和金蝶在中低端市场中的占有率约为70%，并正致力于向高端市场拓展。与此同时，研发设计类工业软件领域，国产软件的基础相对薄弱，目前市场主要由海外产品主导，国产化比例相对较低，不足10%，这表明该领域有巨大的提升空间。

（三）技术发展特点

技术趋势一：一体化集成发展。当前，CAD和CAE紧密联系，一些工业软件企业开始尝试跨越、整合两个领域，实现设计工具和仿真工具的无缝连接，即设计即仿真，成为工业领域的标配。①CAD向CAE领域延伸，当前主流CAD软件，如SolidWorks、CATIA、Autodesk Fusion360、PTC Creo等提供 CAE 分析功能，制造端前置，在设计环节就加入仿真，承担更多传统上样机与测试的功能。②CAE 向 CAD 领域兼容，实现 CAE 几何模型向CAD系统转移的能力，如Ansys CAE软件不仅能够进行精确的工程分析，还能够与 CAD 工具紧密协作，形成高效的设计和工程工作流程，这种集成大大提升了设计和仿真的效率，减少了在不同系统间转换模型的时间和复杂性。③CAD和CAE集成，如Siemens NX 是一款集成了CAD、CAE和CAM功能的综合性软件，允许用户在同一平台下进行产品设计、仿真和制造。此外，国外工业软件巨头通过并购重组，进一步完善产品线，向CAX+PLM一体化发展；我国工业软件龙头企业中望软件也通过提升技术，打造集设计、制造、仿真于一体的 CAX 平台。④工业软件和人工智能的融合。主流工业软件研发企业布局“工业软件+AI”新技术赛道，如Synopsys与Ansys均开始布局人工智能大模型解决方案，其中Synopsys于2020年推出首个AI自主芯片设计解决方案DSO.ai，推动了EDA软件利用机器学习和深度学习等AI技术；Ansys 也于2024年1月推出基于云技术的通用物理场平台 Ansys SimAI，加快了复杂仿真场景性能预测速度。

技术趋势二：从工具向平台演进。工业软件正发展为开放的平台，支持与其他系统和工具的集成，提供模块化和可扩展的解决方案，满足不同行业和客户的需求。工业软件厂商试图从整个设计-制造过程中进一步提取价值，将设计的前端和制造的后端直接连接起来，如PTC Windchill 是一款PLM软件，与PTC的CAD软件 Creo Parametric紧密集成，用于管理产品设计和相关文档的整个生命周期；达索以4.25亿美元的价格收购制造业 ERP 软件公司 IQMS，进一步扩展其3DEXPERIENCE 平台，向一体化集成商迈进。工业软件正逐步摆脱单一的工具属性，通过集成多种软件技术，逐步发展为支撑企业多项业务的使能平台。

技术趋势三：软件云化成为全球趋势。工业软件越来越多地部署在云端，提供基于订阅的服务模式，使企业能够按需使用软件，降低初始投资成本，同时享受更灵活的服务。从供给侧看，工业软件云化成为全球趋势，工业软件国际巨头纷纷推出云化工业软件产品，趋势正在改变工业软件的提供、部署和使用方式。例如，全球领先的设计和制造软件提供商Autodesk已经将其许多产品如 AutoCAD、Inventor、Fusion360等转型为基于云的服务；西门子推出一套基于云的PLM解决方案；达索推出3DEXPERIENCE平台等。通过云化，工业软件的商业模式正在经历从一次性购买到持续性订阅服务的重大转变。这种订阅模式不仅促进了软件开发商与客户之间长期且稳固的伙伴关系，还有助于培养用户对国产工业软件的接受度，并逐步扩大国内用户基础。Autodesk是订阅制转型的一个典型例子，该公司经过超过十年的时间，基本完成了向订阅模式的转型。在我国，工业软件企业如广联达也在部分地区开始实施订阅模式，与应用企业建立了互利共赢的合作关系，并实现了产品的迭代优化。基于云的订阅模式为传统的本地软件安装提供了另一种可行的选择，并且这种模式正日益受到市场的接受和青睐。