中國電氣傳動網 發表於 2020-12-15 13:52:41
當今中國的工業產能、工業出口規模已經領先世界，中國製造業增加值佔到了全球份額的28%以上，在聯合國劃定的所有工業門類和細分領域（41個工業大類，191個中類，525個小類）當中，中國企業都已是重量級玩家。可是中國工業企業要真正進入世界，至今仍面臨一個繞不過去的關鍵短板——工業軟體。
可能很多人不知道，中國現在最大的工業軟體公司是華為技術。即使華為如此強大，設計產品時也要用三家美國公司Synopsys、Cadence、Mentor提供的EDA（電子設計自動化）工具。晶片設計極其複雜，裡面幾十億的電晶體，EDA工具的極限設計精度是無可替代的。
工業軟體絕不是一般的IT軟體，更不是一般網際網路公司可以涉足的。僅就代碼行數而言，世界上最大的軟體公司不是微軟，不是 SAP，而是全球最大軍火商洛克希德·馬丁公司。去掉製造業的表皮，剩下的核心技術就是工業軟體，包括編程、數據建立分析、設備驅動、程序更改、傳感器應用等全要依賴軟體技術。近年，德國西門子、美國GE、法國施耐德為了維持傳統壟斷地位，使勁併購工業軟體公司。比如2016年11月，西門子就是以45億美元收購了全球三大電子設計自動化軟體EDA之一的Mentor。
目前進入中國工業領域的重要工業軟體，包括研發類的CAD、CAE、CAM、CAPP，信息管理類的ERP、CRM、HRM，以及生產控制類的MES、PCS、PLC，總共佔比接近40%。另外60%主要是嵌入式軟體（嵌入特定設備的專用軟體），因為工業企業對工業智能終端、工業傳感器、工業自動化裝備需求巨大。
工業軟體企業是各個工業領域的一流公司，是長期積累的工業知識、訣竅的寶貴沉澱，而非IT的產物。時至今日，幾乎每一件工業品的出產、每一臺工業設備的運行，都是先存在於工業軟體的數字世界中，然後才有實體的產品和運行。
可以這麼說，我國工業發展的最大瓶頸就是工業軟體，而工業軟體企業的發展瓶頸也會成為下遊工業企業極大的掣肘因素。比如中國核電技術已經是世界一流，國產「華龍一號」核電系統已經整體推向世界。可是業內人士透露：「如果德國西門子現在對中國民用核工業領域禁用NX軟體（西門子公司提供的產品工程解決方案），將是一場災難——所有用NX軟體設計的模型、生產製造過程的管理，都將被中斷，整個產業將受到巨大影響，甚至無法正常運轉。」
為何中國工業軟體企業目前難當大任，實現替代？通過分析工業軟體公司的發展現狀和面臨瓶頸，可以找出答案。
三個尷尬現實
至今，「中國製造」仍被認為是大而不強，那麼，具體是哪裡「不強」？工業軟體長期未能實現自主可控，這是未來產業升級繞不過去的最大弱點。目前看來，中國工業軟體企業至少面對三個尷尬現實：
工業軟體是中國工業企業「短板中的短板」
現今，中國工業體系當中產生的很多優勢技術、優勢產業開始競逐全球市場，但是，國內更多關注哪些短板要補？集成電路、數控工具機、工業軟體，已經是亟須突破的三大短板。
國內數控工具機和集成電路已經有了不小的創新突破，中國工具機產業至少在規模上是世界第一，華為海思設計的很多晶片產品也是世界一流水準，唯獨國產工業軟體（尤其是計算機輔助設計CAD、仿真軟體CAE、輔助製造CAM、電子設計自動化EDA），依然落後國際最高水平30年以上。國產工業軟體原本起步不晚，20世紀90年代中期甚至佔有國內市場25%的份額，可是，現今急劇萎縮到5%左右，技術和規模都沒有優勢。甚至有人認為，工業軟體是中國企業30年唯一沒有多少進步的工業細分領域。
根據賽迪顧問與中國工業軟體產業發展聯盟近年的研究數據，中國工業軟體公司普遍的營收規模集中在1億--100億元這個區間內。各個工業細分領域都有相對應的軟體公司存在，而且分布平均，但幾乎沒有接近世界一流水平（技術、規模）的國產工業軟體企業出現。
中國工業軟體企業數量不少，但完全沒有行業主導能力
曾經有人發問：為什麼晶片設計與製造、數控工具機、汽車、機器人、雷射、兵器、航空、航天以及鈑金、模具、機械製造等各個工業領域，中國企業用於設計、加工、分析的工業軟體，幾乎都是歐美產品，這些關鍵領域的國產軟體公司幾乎沒有聲音？
CAD研發設計領域，法國達索、德國西門子、美國PTC以及美國Autodesk公司在中國市場的份額超過90%，國內數碼大方、中望軟體、山大華天等只有不到10%的市場份額，神舟航天、金航數碼也僅僅在軍工航天領域擁有一定市場份額。CAE仿真軟體領域，美國公司ANSYS、ALTAIR、NASTRAN佔據的市場份額超過95%。目前，在汽車研發、建築CAD領域，中國工業軟體企業開始向國際對手發起衝擊。
生產管理領域，德國SAP與美國ORACEL公司佔有高端市場的90%以上，國內的用友、金蝶大概只能佔據中低端市場的80%左右。德國SAP公司現今的營收水平達到250億歐元上下，超過國內同行用友網絡15倍以上。生產控制領域，西門子、施耐德、GE、羅克韋爾也是優勢明顯。而國內的南瑞、寶信、石化盈科因為在電力、鋼鐵冶金和石化行業深耕多年，具有一定競爭實力。
中國工業軟體企業最缺乏技術訣竅的時間沉澱
中國很多網際網路公司可以在很短時間就擁有多位一流產品經理，開發幾款世界級的APP（比如微信、抖音）。可是，為什麼國內的工業軟體企業不行？因為需要時間沉澱。
工業軟體業內有兩個基本共識：第一，軟體是軟體（代碼+算法），工業軟體是工業軟體（典型的高端工業品），是工業知識、工作經驗和技術訣竅（Know-How）的集大成者。沒有工業知識，沒有製造業經驗，只學過計算機軟體的工程師，是設計不了先進工業軟體的。第二，很多鄉鎮企業、街道工廠甚至車庫裡誕生的網際網路公司，可以短短幾年快速崛起震驚世界，但工業軟體公司絕無這種可能。因為工業軟體是千萬聰明人無數的技術發明和經驗積累，被反覆證明有效，經年累月持續迭代、優化出來的。這個時間是多長呢，20年？30年？只會更長。哪怕蘋果、谷歌、亞馬遜這些市值過萬億美元的科技公司，也難以在工業軟體領域有所作為，你再有產品創意、再會集成那些炫酷科技，也跨不過成熟工業軟體的時間門檻。
工業軟體企業當然知道要忍受寂寞、要持續投入，比如全球最大的CAE公司ANSYS，每年研發投入3億美元左右。但問題是，工業軟體本來就難度極大，市場規模還很小，2018年中國工業軟體市場規模在1600億元左右，不如華為一個公司賣手機的營收規模。
瀋陽工具機曾經多次進入國產工業軟體公司10強榜單，歷經千辛萬苦開發出來的 i5 數控系統軟體也進入國際主流數控系統陣營。可是，因為商業模式一時難有可持續性，瀋陽工具機臨近破產邊緣。商業上的不成功，往往使很多工業軟體公司熬不起時間。
持續融合與迭代
為什麼工業軟體具有極廣泛的重要性？因為智能製造的核心技術就是工業軟體，中國智能製造的發展瓶頸也是工業軟體。
國內各個工業細分領域都在推進智能製造、機器換人，若是沒有成熟可靠的工業軟體支持，這一切都可能建立在失控的流沙之上。因為所有硬體技術、網絡技術、傳感技術要和製造工藝融合，都要有軟體定義、編碼和封裝。而且工廠是「重資產」，折舊快，產能利用率、技術效能稍微發揮不足，就可能面臨虧損。而工業軟體是資源調動、配置的核心大腦，決定了工廠運營（成本效率）是否可以持續。
為什麼中國工業軟體一直沒有做起來，瓶頸何在？缺錢、缺人才、缺技術都是原因，但最缺的是用力深耕。
中國工業軟體企業當中，神舟航天、金航數碼算是技術一流的。原本這些公司是沒多大機會的，中國航天工業曾長期使用美國Analytical Graphics公司開發的STK分析軟體，STK可以支持航天任務的全部過程，包括設計、測試、發射、運行和任務應用等。可是，美國政府從STK 7.0版本就開始對中國實施禁運，目前STK最高版本是11.0。中國航天工業只能轉向神舟航天、金航數碼這些國內公司，現實需求的倒逼之下，反而促使中國航天領域的自主研發、持續深耕，國產航天工業軟體已經達到相當高的技術水平。
工業軟體企業先天具有壟斷優勢，中國公司想要後發制人，那是很少見的，慢一步會步步皆輸。為什麼呢？工業軟體不像阿里巴巴的釘釘，或者微軟的Office，任何公司誰都能用，而是針對不同工業現場的專用定製。
工業軟體公司需要與很多不同的工業企業進行融合，工業流程和技術的程序化，要有強大工業流程和龐大技術數據做支撐，單打獨鬥的「純工業軟體公司」是活不下去的。可是，中國大型工業科技企業是否願意與本土工業軟體公司進行融合？比如華為技術過去在採購國產軟硬體產品時，往往會安排一個專家組，只要專家組當中有一人意見保留，生意就很大可能談不成。不過，美國商務部將華為公司納入「實體清單」以後，華為就開始主動培育本土供應鏈，並且與本土工業軟體企業（比如自主ERP公司用友網絡、自主EDA公司華大九天）深度融合。
用友已經與華為有過長期合作，與華為雲更是深度融合，華為的打磨極益於用友產品的迭代升級。用友已經完成NC Cloud、A++等產品與華為GaussDB資料庫、鯤鵬雲服務等IT基礎設施產品的適配工作，下一代ERP產品YonSuite也在測試與部署中。
EDA絕對是工業軟體的尖端領域，中國集成電路晶片技術的進化迭代，很大一個制約因素就是EDA。目前，三家美國公司Cadence、Synopsys和Mentor佔據了全球EDA行業營收的70%以上。哪怕是中國本土的華大九天，經過多年積累已經有了一批特色方案和工具，仍然與國際一流水平存在20年以上的技術差距。其中最難的地方在哪裡？融合與迭代。
EDA主要用於晶片設計，而且設計費用持續增長，大概從65nm（納米）的2800萬美元，上升至5nm的5.4億美元。而且從65nm、40nm、28nm、14/16nm，到10nm、7nm、5nm，每一次技術精度的迭代，軟體都會有30%-50%的代碼需要重新編寫。納米量級的很多物理現象以前沒有見過，運算的複雜度也極大提高。很多物理突破，軟體瓶頸是關鍵限制因素。
突破瓶頸的三個梯度
國內軟體企業相對擅長管理軟體（比如辦公軟體、財稅軟體），而工程軟體明顯偏弱，至今，國內80%的規劃軟體、50%的製作軟體、95%的效勞軟體無法做到自主可控。就算研發出來性能不錯的工業軟體，應用層面也需要時間打磨成熟。而且工業軟體的核心技術，需要建模、虛擬仿真、數學運算。可是國產工業軟體的內核，目前主要由國外授權（國內僅有一家工業軟體公司具有幾何建模引擎的智慧財產權），這更是國內工業軟體公司難以逾越的一道壁壘。
長期來看，國內工業軟體企業突破發展瓶頸要跨越三個梯度。
第一梯度：駕馭軟體工程本身的極端複雜性
工業軟體企業每天要面對的最大難題是什麼？無疑是製造業的複雜性問題。金山公司調整了一次WPS Office軟體代碼，就用了3年時間，而WPS Office的代碼行數不到微軟Windows 10系統軟體的十分之一，Windows軟體的代碼行數又跟洛克希德·馬丁公司、波音公司自己用的工業軟體不可同日而語。可見，工業軟體承載的是怎樣大尺度的工程量。
而且，寫代碼太容易出錯，代碼越寫越長，出錯的頻率指數級增加，總有一些錯誤藏匿在你不知道的角落裡。有程式設計師甚至直言，也許他的餘生，都要在糾正自己的錯誤中度過。Windows軟體出錯了，你大不了重啟系統。但工業軟體是不能容忍哪怕一點瑕疵的，程序中的各處關聯非常密集。比如發射火箭，軟體是要控制火箭做動作的，哪個細節不對，火箭立即失控。
工業軟體太過複雜，成本和可靠性就成了問題。你要確保這個東西不但能用，還得安全不出事，更要考慮成本和可行性，要讓企業客戶用得上、用得起。這就是為什麼蘋果手機每隔十幾個月就要更新換代，而一款飛機或者一型航空發動機可以有30-50年壽命。不說精細製造環節，就是升級一次工業軟體也是曠日持久的。
第二梯度：實現工業軟體與企業運行流程的協同應用和優化
工業軟體企業最大的生存價值是「融入應用場景」。比如谷歌、百度下大力氣投入的自動駕駛技術，核心技術就是嵌入式工業軟體——通過汽車上各種外置、內置傳感器把行駛環境的物理信息轉換成為計算機處理的數據，內置AI（人工智慧）算法快速處理，然後給車內的各種控制器發出正確的動作指令。而軟體、AI算法是不斷用路況場景數據訓練成熟的。
由工廠場景數據訓練出來的工業軟體算法，更是價值重大。中國工業企業數十年來積累起來的海量關鍵工藝流程和工業技術數據，很多是因為軟體能力孱弱，而無法沉澱下來、利用起來。很多核心技術、知識經驗和工業場景數據，大量散落、閉鎖在技術人員的頭腦中，隨著企業人員的流動而不斷耗散流失。企業裡面最聰明的永遠是流程和軟體，因為人再聰明也是會流動的，但所有人很多年的經驗、才智都會沉澱在流程和軟體裡。
德國或者美國的工業軟體都是航空航天、汽車領域的應用場景催生出來的。相比之下，中國工業軟體的應用場景要豐富得多，從核電到航空航天，從高鐵到船舶，從風電到光伏，從電子產品到汽車、共享單車，甚至電商物流……都廣泛使用工業軟體。工信部有數據顯示，2018年中國企業的數位化研發設計工具普及率和關鍵工序數控化比例分別達到68%和49%。
第三梯度：大範圍進入「工業雲」階段，軟體不再是單一的軟體，而是集成了多種軟體，並提供「軟體+服務」的整體解決方案
5G時代萬物互聯，工業軟體更不可能只是作為一種輔助的角色出現在特定的工業應用場景中。工業軟體將會以一種深度嵌入、隱秘內生的平臺方式主導工業企業的命運方向。尤其不同以往的一點，這可能是成熟企業的挑戰，新興企業的機會。
SaaS（軟體即服務）已經是大勢所趨，工業軟體大多已經不是被「採購」的，而是被「訂閱」的，工業軟體以增值服務的形式進入「雲」端。多年以前就有了「雲CAD」的概念，雲端大量的共用資源、成熟方法可以大大提高所有用戶的所有設計的品質效率。
可是，Autodesk的創始人Michael Riddle認為「雲CAD的複雜性是桌面CAD的十倍以上。」「這不完全是因為這類程序動輒數千萬行的代碼，而是指建模的難度，以及像西洋棋一樣複雜的可能性。當然，重建架構體系是必須的，而這簡直是成熟軟體廠商的夢魘。」很多成熟的軟體公司都有一種遺產的重負——做任何事都會建立在過去的、遺留下來的優勢資源之上。現在你要放棄遺產，重建軟體架構，這個痛苦是不可描述的。相反，國內新興的工業軟體公司得到了逆襲機會，而且反應迅速。比如浩辰、利馳加強了線上CAD的應用，而在CAE領域，北京雲道、上海數巧、藍威已經在市場的縫隙中有所突破。
有時，我們真的要冷靜下來思考一下，究竟什麼才是「中國製造」的中流砥柱。
當國內工業企業一直考慮機器換人的時候，你可能不知道，目前中國工業機器人的市場規模僅僅數十億美元，不及淘寶網紅一年的帶貨規模。中國已經是世界上最大的工業軟體市場，佔到全球份額的1/3以上，可是這個市場規模不及國內一家頭部手機品牌或者空調品牌一年的營收規模。哪怕工業軟體是一個小產業，但是，由於處於中國工業體系的咽喉位置，涉及各類工業企業的研發設計、生產調度控制、業務管理以及運營維護多個環節，哪裡稍微出現一點瑕疵，也一定是全局性的大問題，這就是牽一髮而動全身。
更重要的是，中國工業軟體產業的發展是面對一個相對成熟的存量市場，相比開拓一個全新需求的增量市場，其實難度更大。唯有沉潛下來，以國家整個產業體系的大局觀和安全觀為第一考量，精細投入、持久深耕，方能實現技術上、商業上的真正突圍。
責任編輯：YYX
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