“缺芯少魂”是制約我國邁向制造強國的重要瓶頸，其中，工業(yè)軟件不以實(shí)物形式存在，卻是工業(yè)企業(yè)運營(yíng)的“大腦”，是支撐現代產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展和創(chuàng )新的隱形“國之重器”，可謂“工業(yè)之魂”。目前我國工業(yè)軟件的創(chuàng )新和應用與制造業(yè)大國地位不相匹配，與制造強國的要求差距更大，不但成為我國獲得產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權的掣肘，也對產(chǎn)業(yè)信息安全造成了威脅?！袄鄯e效應”“鎖定效應”和“生態(tài)效應”是我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的三大壁壘，建議以加強技術(shù)創(chuàng )新和積累為基礎、以重大應用工程為牽引和以全球化平臺建設為依托，逐步破除三大壁壘并推動(dòng)我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展與應用。

　　一、工業(yè)軟件缺乏難成制造強國

　　(一)工業(yè)軟件發(fā)展與制造強國要求差距明顯

　　工業(yè)軟件發(fā)展和應用水平與制造大國地位不符。隨著(zhù)我國制造業(yè)向信息化和數字化轉型的加速，我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規模呈加速擴張態(tài)勢，2011年到2016年，增速保持在15%～17.5%左右，高于全球工業(yè)軟件5%～6%增長(cháng)水平。但從全球市場(chǎng)占比和自給率看，工業(yè)軟件的發(fā)展與應用水平與我國制造大國的地位不匹配，離制造強國差距更大。2016年，我國工業(yè)軟件市場(chǎng)規模為1247.3億元，其中非嵌入式軟件為461.4億元(《賽迪顧問(wèn)中國工業(yè)軟件發(fā)展白皮書(shū)2017》)，僅占全球市場(chǎng)份額的5.5%，與中國制造占世界20%的份額不匹配。

　　自主工業(yè)軟件自給率低。從細分市場(chǎng)自給率看，2016年我國研發(fā)設計類(lèi)軟件市場(chǎng)為103.5億元，80%被國外公司主導，其中達索系統和西門(mén)子PLM市場(chǎng)占有率分別19.05%和10.73%;生產(chǎn)控制類(lèi)軟件市場(chǎng)為164.6億元，60%市場(chǎng)份額被西門(mén)子、霍尼韋爾、GE等跨國企業(yè)占據;信息管理類(lèi)軟件市場(chǎng)規模為193.3億元，主要由浪潮、用友、金蝶等國內企業(yè)主導，Oracle、SAP等國外企業(yè)市場(chǎng)占有率在15%左右。同時(shí)，一些高端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)用工業(yè)軟件幾乎全部被國外公司壟斷，如國內集成電路設計公司的設計工作基本全部依靠Synopsys、Cadence、Mentor三家美國公司提供的芯片設計的電子自動(dòng)化軟件(EDA);90%的航空企業(yè)采用達索系統公司提供的飛機設計軟件。從軟件產(chǎn)品類(lèi)型上看，技術(shù)含量較高的研發(fā)設計類(lèi)軟件市場(chǎng)絕大多數被國外企業(yè)占領(lǐng)，而我國企業(yè)在開(kāi)發(fā)門(mén)檻較低的信息資源類(lèi)軟件方面市場(chǎng)占有率較高。

　　(二)自主工業(yè)軟件缺失暗藏產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險

　　工業(yè)軟件是以計算機及信息技術(shù)應用為特征的第三次工業(yè)革命中工業(yè)技術(shù)體系不斷演化和專(zhuān)業(yè)化分工的產(chǎn)物，已經(jīng)滲透和廣泛應用于幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)設計、生產(chǎn)控制、組裝測試、售后運維、遠程服務(wù)等環(huán)節，進(jìn)行數據的收集、分析和決策，已成為現代產(chǎn)業(yè)體系之“魂”。過(guò)度依賴(lài)國外工業(yè)軟件，失去的不僅是軟件市場(chǎng)，更存在喪失產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權和影響產(chǎn)業(yè)信息安全的風(fēng)險。

　　一是存在制造業(yè)被低端鎖定，失去產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權的風(fēng)險。一方面，工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)融合的載體，是工業(yè)知識、行業(yè)技術(shù)和管理經(jīng)驗的代碼化表達，過(guò)度依賴(lài)國外工業(yè)軟件，意味著(zhù)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)只能沿著(zhù)國外的知識體系、技術(shù)路線(xiàn)、設計思想和管理經(jīng)驗進(jìn)行，不利于我國工業(yè)技術(shù)的創(chuàng )新和積累，中國制造業(yè)也將只剩制造的“軀殼”，被鎖定在“微笑曲線(xiàn)”低端。另一方面，工業(yè)軟件，特別是研發(fā)設計類(lèi)軟件凝結了最先進(jìn)的研發(fā)設計理念、知識、方法和工具，國外企業(yè)不可能出售含有最新創(chuàng )新成果的工業(yè)軟件，可售的工業(yè)軟件里固化的往往是上一代甚至上幾代的技術(shù)和數據，甚至還存在禁售或高端模塊“禁運”等現象，阻礙我國企業(yè)創(chuàng )新進(jìn)程。例如波音公司787型飛機研制過(guò)程中，使用了8000多種軟件，只有不到1000種是商業(yè)軟件，其他僅為波音公司自用，是波音公司核心競爭力所在。目前我國80%的研發(fā)設計類(lèi)軟件依賴(lài)國外，相當于80%的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和創(chuàng )新能力由國外控制，長(cháng)此以往將存在創(chuàng )新空心化風(fēng)險。

　　二是存在產(chǎn)業(yè)信息安全風(fēng)險。工業(yè)軟件的使用過(guò)程中將產(chǎn)生大量的工業(yè)數據和商業(yè)信息，一旦丟失或被濫用將使企業(yè)蒙受?chē)乐亟?jīng)濟損失，甚至導致產(chǎn)業(yè)癱瘓，危及國家產(chǎn)業(yè)安全。例如，2011年達索系統公司的Solidworks軟件被曝存在泄露計算機信息的后門(mén)，達索系統公司的研發(fā)設計類(lèi)軟件被我國航空航天、汽車(chē)等行業(yè)廣泛應用，盡管公司說(shuō)明合法授權軟件不存在未經(jīng)客戶(hù)許可提供機密客戶(hù)數據的機制，但也為由軟件應用帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)信息安全提出了警示。

　　二、三大壁壘阻礙工業(yè)軟件創(chuàng )新發(fā)展

　　2017年，德國墨卡托研究院對中國面向工業(yè)4.0的工業(yè)機器人、工業(yè)軟件和3D打印等三大技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行了評估，認為工業(yè)軟件與國外技術(shù)差距最大，追趕和進(jìn)步速度最慢。我們研究認為工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)自身特點(diǎn)決定了產(chǎn)業(yè)在技術(shù)、市場(chǎng)、應用等上存在強大的“累積效應”“鎖定效應”和“生態(tài)效應”，對于工業(yè)軟件后來(lái)者而言沒(méi)有任何后發(fā)優(yōu)勢。

　　(一)工業(yè)基礎薄弱難以突破“累積效應”壁壘

　　回溯歷史可以看到，目前全球知名工業(yè)軟件企業(yè)的成立與發(fā)展基本與工業(yè)信息化的進(jìn)程同步，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷沉淀積累、升級和更新，已經(jīng)發(fā)展到了相當高的水平和層次，提高了后來(lái)者追趕的知識門(mén)檻，形成“累積效應”壁壘，成為我國工業(yè)軟件在短期內實(shí)現成熟度、穩定性和可用性提高難以逾越的鴻溝。一是工業(yè)軟件核心技術(shù)依賴(lài)國外。如國外廠(chǎng)商掌握CAE和CAD核心幾何內核，我國企業(yè)主要基于國外產(chǎn)品進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或定制化開(kāi)發(fā)，同時(shí)，部分工業(yè)軟件的核心算法尚未掌握，如CAD的幾何內核算法和CAE有限次元算法，國內軟件企業(yè)需通過(guò)授權經(jīng)營(yíng)或整體購買(mǎi)的方式進(jìn)行使用。二是工業(yè)知識和技術(shù)基礎薄弱。工業(yè)技術(shù)軟件化是工業(yè)知識、工藝經(jīng)驗、技術(shù)訣竅、制造知識和方法的顯性化、數字化和系統化的過(guò)程，其成熟度直接代表了一個(gè)國家工業(yè)化能力和水平。我國大部分制造業(yè)處于跟跑階段或價(jià)值鏈中低端，對背后的設計原理和工業(yè)機理了解不夠深入，關(guān)鍵基礎材料、核心基礎零部件、先進(jìn)基礎工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎等方面的知識和技術(shù)積累不足，缺乏可封裝入軟件的先進(jìn)工業(yè)知識和技術(shù)。再如，EDA工具的開(kāi)發(fā)是可靠的算法和工藝的結合，我國最先進(jìn)的工藝產(chǎn)線(xiàn)均為引進(jìn)，更不具備深亞微米級別的工藝能力，所以在EDA軟件中與工藝結合的工具開(kāi)發(fā)上短期不可能取得突破。另外，既懂信息技術(shù)又懂工業(yè)技術(shù)，還擁有一定管理知識的復合型人才積累不足，也是影響工業(yè)軟件創(chuàng )新能力提升的重要原因。

　　(二)轉換成本巨大構成“鎖定效應”壁壘

　　巨大的轉換成本帶來(lái)的“鎖定效應”使軟件用戶(hù)在軟件選擇時(shí)存在路徑依賴(lài)，成為我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)化道路上的重要障礙。目前，我國部分軟件企業(yè)已經(jīng)具備為國內工業(yè)企業(yè)用戶(hù)提供軟件配套和解決方案的能力，但是在市場(chǎng)推廣上存在較大障礙。究其原因，除了用戶(hù)對國外品牌的信賴(lài)之外，更重要的在于巨大的轉換成本，使得國產(chǎn)軟件難以對企業(yè)已用軟件進(jìn)行替代。企業(yè)更換軟件系統是昂貴和費時(shí)的系統工程，需要企業(yè)研發(fā)組織體系、組織管理模式、業(yè)務(wù)流程等方面的變革，同時(shí)，軟件操作和使用的員工需要進(jìn)行培訓和適應;另外，還要考慮到國產(chǎn)軟件與已有國外軟件之間的兼容問(wèn)題。

　　(三)平臺化構成“生態(tài)效應”壁壘

　　平臺之爭已經(jīng)成為智能制造時(shí)代競爭的制高點(diǎn)，國內外制造業(yè)和IT業(yè)的領(lǐng)導者均在自身已有優(yōu)勢基礎上，通過(guò)并購或研發(fā)等方式加速布局工業(yè)平臺，如GE的Predix平臺、西門(mén)子的Mindsphere平臺、SAP的HANA平臺等，平臺通過(guò)提供覆蓋研發(fā)設計、工藝仿真、原型測試、生產(chǎn)制造、遠程服務(wù)等各環(huán)節的工業(yè)軟件構建智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)。最典型的為西門(mén)子公司，自2005年以來(lái)陸續并購UGS、INNOTEC、CAMSTAR、Tesis等10余家軟件公司，同時(shí)集成SAP軟件和Oracle數據庫，從不同角度補齊了制造全流程的軟件支撐能力，并實(shí)現無(wú)縫對接，構建排他、封閉和壟斷的生態(tài)系統，率先成為全球唯一一家智能制造軟硬件整合解決方案提供商。相比而言，我國工業(yè)軟件企業(yè)以開(kāi)發(fā)研發(fā)設計、生產(chǎn)控制、信息資源等單環(huán)節軟件為主，貫穿整個(gè)制造業(yè)過(guò)程的生態(tài)化部署較少，為用戶(hù)提供整體解決方案的能力弱。

　　三、順應經(jīng)濟全球化和制造業(yè)智能化態(tài)勢，精準施策破除三大壁壘

　　(一)補足工業(yè)2.0和3.0時(shí)代的技術(shù)和人才短板，破除“累積效應”壁壘

　　盡管工業(yè)軟件以信息技術(shù)為基礎，但也離不開(kāi)工業(yè)知識和技術(shù)的支撐。我國工業(yè)技術(shù)創(chuàng )新能力已經(jīng)取得巨大的提升，但在“壓縮式”工業(yè)化發(fā)展模式下，工業(yè)知識和行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)等基礎仍不牢，需補工業(yè)2.0和3.0時(shí)代的短板。建議國家相關(guān)科技計劃繼續對工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新給予持續專(zhuān)門(mén)支持。在內容上，加強對算法等基礎技術(shù)支持;同時(shí)加強對關(guān)鍵基礎材料、核心基礎零部件、先進(jìn)基礎工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎等工業(yè)基礎知識和技術(shù)的支持力度，支持匯集技術(shù)規范，操作規范，國家標準、經(jīng)驗公式、模型算法等軟件核心內容及解決工具的行業(yè)知識庫、模型庫和算法庫的建設;在成果形式上，重視項目產(chǎn)出的知識和技術(shù)成果的軟件化，加強成果的擴散和應用;在項目組織上，探索以國內企業(yè)牽頭，國內外相關(guān)企業(yè)和機構共同參與的模式。

　　(二)以重大工程或項目為牽引，降低“鎖定效應”壁壘

　　工業(yè)軟件，尤其是高端研發(fā)設計與生產(chǎn)過(guò)程控制軟件是以領(lǐng)先用戶(hù)需求為驅動(dòng)的創(chuàng )新，需要依托于行業(yè)應用，若脫離了具體的行業(yè)需求與環(huán)境，應用效果有限。建議以新一輪產(chǎn)業(yè)革命智能化和綠色化發(fā)展為契機，在航空航天、軌道交通裝備、高檔數控機床與機器人、集成電路等重點(diǎn)領(lǐng)域，以智能制造示范工程或重大科技項目為牽引，由領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)牽頭，聯(lián)合國內外創(chuàng )新資源，開(kāi)發(fā)一批高端工業(yè)軟件并開(kāi)展示范應用，降低用戶(hù)的“鎖定效應”壁壘。

　　(三)以全球化平臺建設為依托，發(fā)揮“生態(tài)效應”優(yōu)勢

　　面向我國制造業(yè)轉型升級需求，支持國內外有實(shí)力的制造業(yè)企業(yè)和IT企業(yè)獨立或合作建立全球化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，吸納國內外傳統工業(yè)軟件和新型工業(yè)APP企業(yè)進(jìn)入平臺，加快與國際對接的相關(guān)平臺和軟件標準的制(修)定，發(fā)揮“生態(tài)效應”共生共享的優(yōu)勢，推動(dòng)我國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及在制造業(yè)的集成應用。

　　注：工業(yè)軟件包括非嵌入式軟件和嵌入式軟件。本文主要針對非嵌入式軟件進(jìn)行研究，主要包括研發(fā)設計、生產(chǎn)調度與過(guò)程控制和資源管理等三類(lèi)軟件。

　　本文是智庫專(zhuān)項“產(chǎn)業(yè)融合中的科技創(chuàng )新重大問(wèn)題研究”、戰略研究專(zhuān)項“促進(jìn)科技與經(jīng)濟融通發(fā)展重大問(wèn)題研究”階段性研究成果。