工业软件迎换道超车关键机遇需突破哪些“卡脖子”技术？

《中国经济周刊》 记者 石青川 ｜ 重庆报道

视觉中国

自2013年汉诺威工业博览会上，工业4.0概念提出以后，信息开始成为生产要素之一。经过10年的拓展与成长，制造业的数字化已经不可逆。但在这个过程中，中国制造业的数字化也在不断遇到问题与解决问题。

2019年5月16日，华为进入美国实体清单，包括Oracle数据库和ERP软件、各种生产工具等软件的顾问开始撤离华为，过去几十年建立在商业软件之上的业务系统，危如累卵。

经过10年的工业生产数字化与4年的工业软件国产化，中国工业是否又站在了转折点？

工业软件困在哪儿？

6月20日，在第三届中国工业软件大会现场，华为工业软件及工业云CTO丘水平向工业企业发出号召：“共建新一代工业软件云，将让天下没有难做的产品。”

这一想法源自2019年5月16日，美国将华为列入实体清单，未经相关机构许可，美国企业不能向华为提供产品和技术。对华为来说，这是个黑色星期四，丘水平把那一天称为“非常重要的转折”，研发工具软件成为华为的乌江天险，华为开始审视自身在数字化方面到底多有底气。接下来的一个月时间，丘水平和团队梳理了所有软件后发现，之前华为90%以上的工业软件均来自国外。

一位从事过芯片制造工作的人士向《中国经济周刊》记者表示，从设计产品开始便需要用到EDA(电子设计自动化)软件工具，而EDA则由美国Synopsys、Cadence、Mentor等公司提供。

值得一提的是，美国的芯片设计软件极为复杂，由于芯片中有几十亿个晶体管，因此EDA工具的极限设计精度很难替代。

时至今日，丘水平提起当年依然深深叹了口气，“从今天来看，一方面‘卡脖子’问题意味着要国产化，另一方面也让我们无法回避没有替代的事实”。

在国内核心工业软件市场中，CAD研发设计类软件几乎被法国达索、德国西门子、美国PTC以及美国Autodesk公司占据，国内数码大方、中望软件、山大华天等公司的产品占比不足10%。CAE仿真软件市场领域，美国ANSYS、ALTAIR、MSC等公司占据了几乎全部市场份额。即使技术含量较低的生产管理类工业软件领域，高端市场也被德国SAP与美国Oracle公司所垄断。

中国的工业软件差在哪里？“中国工业软件的情况是：技不如人，人不如人，钱不如人。”丘水平曾这么下过结论。

随着国产软件的逐步面市，工业软件在推广中也会遇到问题，由于替换的过程需要消耗不少时间、精力与金钱，中小企业往往不愿意“折腾”。

作为工业软件的一部分，主营业务为工业互联网的忽米网，其相关负责人在接受《中国经济周刊》采访时表示，工业互联网行业市场层面一定程度出现了供给热、需求冷、落地难的现状，很多中小制造企业迫于生存压力，转型意愿不强、使用积极性不高，制约了产业链供应链现代化水平的提升。

从 “用软件” 到 “用服务”

尽管中国工业基础强大，但生产制造的数字化却推动缓慢。

传统工业软件为工业企业提供了极大便利，帮助众多工业企业迈出了数字化转型的第一步。但软件使用存在着壁垒。包括国外的软件在内，PDM、CAM、CAT、CAD、CAE、CAPP、MES、EDA、ERP等国内应用广的传统工业软件目前依然主要依托于物理机，具有封闭、孤岛的特点，难以支撑工业高质量发展。

这也造成软件开发门槛高、周期长、定制化不足的问题长期存在。软件系统异构、集成打通成本高昂也使得工业数字化成为国内工业企业的成本包袱。

从长远来看，目前的软件应用模式也给未来带来了制约。华为联合中国信通院发布的《工业数字化/智能化2030白皮书》中提到，面向未来，传统工业软件本地化部署、软件系统异构、工业知识封闭、购买授权等模式，给工业企业带来系统间集成打通成本高昂、动态配置弹性不足以及买方锁定等问题；工业软件开发者也面临工业知识沉淀的壁垒，难以迸发创新活力的问题。因此，工业界需要凝聚力量，探索理念创新与模式变革，循序渐进推动工业软件上云，从“用软件”过渡到“用服务”。

工业软件云可以发挥数据汇聚、分析、决策、反馈的作用，同时对于工业智能化改造中的数据打通与软件集成都有很大帮助，还可以SaaS形式帮助企业降低成本。

“工业软件是制造业工程师在研发、生产过程中的必备工具，是企业研发创新的核心能力承载。”丘水平表示，制造业的高质量发展需要建立产业韧性，打造新一代工业软件云正当其时。

国产工业软件技术的必争之地

据统计，我国工业软件产品收入从2016年的1194亿元增长到2022年的2407亿元，年复合增长率为12.4%；2022年全国工业软件产品收入占全国软件产品收入的9.1%，发展潜力巨大。

丘水平表示，制造业高质量发展离不开工业软件，当前业界正迎来用新技术、新架构、新方法来打造新一代工业软件实现换道超车的关键机遇。

中国工程院院士李培根也曾提到，很多人已意识到，软件定义世界，数据驱动未来。工业数字化显然已经成为工业领域的必然选择。

他表示，在中国，智能制造、企业数字化转型的热潮经年不减，很多企业在数字化的过程中顺利实现了转型升级。“但数字—智能技术的进展似乎超出了我们的想象力，人工智能大模型的出现即是。也就是说，企业的数字化、智能化之路没有止境，将永远在进程中，需要不断地洞察工业数字化的趋势。”

中国工程院院士杨华勇也认为智能制造趋势是不可逆的：“工业产品正在从机电产品向数字化智能网联产品转变。”

从杨华勇院士的统计数据可以看到，工业生产构成经历了从21世纪第一个十年80%的机械与20%的电子，到第二个十年60%机械+30%电子+10%嵌入式软件，再到第三个十年50%嵌入式软件+30%电子+15%机械+5%数据服务的过程，未来数据服务在工业生产中可能会占50%以上。

未来，国产工业软件或在智能制造底座技术领域将产生“必争之地”。工业软件云需要这种技术来解决兼容问题。

6月20日，杨华勇在第三届中国工业软件大会现场表示，虽然市场需求增长很快，企业数字化转型亦非常迫切，但工业软件产品供给却相对滞后，这需要我们完善智能制造底座技术。

杨华勇说，现在急需具有自主知识产权的智能制造集成底座，去对标西门子Xcelerator、微软PowerPlatform，并且要在他们的基础上开发出针对智能工厂的应用，使其功能更加丰富。他还建议，对中小型制造业，要加快打造系统级低成本解决方案，比如在开发区、产业园部署新型研发机构，汇聚产学研政多方力量。

此外，清华大学软件学院院长王建民还透露，三维几何引擎是工业软件领域的“光刻机”，三维几何引擎决定了CAD工具软件的功能与性能边界，贯穿生命周期工业软件的“操作系统”，是“卡脖子”的关键技术。

中国科学院院士毛明则引用了李培根院士的一句话：“制造业的研发者，一方面要睁大眼睛看着物理世界的装备，另一方面还需要冥想着孪生的世界。”