侯媛媛 夏辉 刘艳丽

摘要：工业软件是指应用于工业领域的各类软件。随着信息技术向工业领域的全面渗透和融合，工业软件已成为支撑研发设计、生产调度、业务管理和过程控制的隐形“工业之魂”。我国工业软件自主创新不足，将带来禁用风险、安全风险、制约可持续发展、阻碍创新超越等一系列问题。军工行业应抓住发展机遇，主动发挥排头兵作用，助力推进工业软件国产化进程。

关键词：军工行业；工业软件；国产化

当今我国工业产值全球领先，2020年工业增加值高达31.3万亿元，连续11年位居第一制造业大国。在联合国产业分类中，我国是唯一一个拥有全部工业门类的国家，形成了覆盖41个大类、207个中类、666个小类的现代工业体系。尽管我国制造业在规模上居全球之首，但大而不强、全而不优的局面并未得到根本改变，“缺芯少魂”问题依旧突出。工业软件作为高端装备研制生产全生命周期中数据源生成、加工、共享和增值不可或缺的工具和基础，是支撑研发设计、生产调度、业务管理和过程控制的隐形“工业之魂”，是中国制造向“智”造升级的利刃。工业软件技不如人、受制于人，将严重影响我国迈向制造强国的进程。

一、工业软件已成为阻碍我国制造业发展的瓶颈

（一）我国工业软件发展现状

我国工业软件起步不晚，但受历史时期“重硬轻软”思想的影响，国产软件发展严重滞后，国内市场长期被国外垄断。在研发设计类软件领域，法国达索、德国西门子、美国Autodesk在我国CAD市场的占有率达90%以上，自主拥有CAD核心技术——几何内核的国内企业极少，多数企业是通过授权许可方式获得经营权。国内CAE软件市场上，美国ANSYS、ALTAIR、NASTRAN等公司占据主导地位，所占市场份额高达95%。生产调度类软件领域，国内市场被西门子、施耐德、GE等国际巨头占据，南瑞集团、宝信软件、石化盈科等仅在电力、钢铁冶金、石化等细分行业有所突破。业务管理类软件领域， Salesforce借助云服务模式的优势发展迅猛，多年来始终占据全球CRM（客户关系管理）软件市场首位。德国SAP、美国ORACLE公司长期垄断ERP（企业资源计划）软件高端市场，用友网络、金蝶软件仅在中低端市场争得一席之地。

随着数字经济的发展，我国越来越意识到工业软件国产化的重要性。国产软件凭借需求理解、服务响应、产品价格等方面的优势，也逐渐展现出良好发展态势，特别是在特色行业和云端应用上表现优异。如数码大方自主研发的CAD软件，实现了包括华为、北汽福田、珠海格力在内的百万用户应用。和利时推出的面向过程自动化应用的HOLLiAS一体化解决方案，实现了现场智能仪表设备、控制系统、企业资源管理系统之间的信息传送和管控优化，已被成功推广应用于电力、化工、能源等多个领域。虽然取得一定成绩，但我们还应清楚认识到，国产工业软件还有很长的路要走，与国外领先企业相比，我国在关键技术研发、市场竞争力等方面仍差距悬殊，国产软件还处在“跟随者”位置。

（二）工业软件发展面临的难题及对我国制造业的影响

1.国产软件研发需要协同突破瓶颈技术

以研发设计类软件为例，功能模块一般包括可视化建模、底层计算求解、结果后处理三部分，其中底层计算求解引擎是CAD和CAE最基础的核心组件，引擎的求解策略适应性、计算精度与效率将直接影响到软件性能。底层计算求解引擎技术在国外发展较早，应用较为广泛的几何引擎ACIS和Parasolid、几何约束求解引擎DCM等早在市场上站稳脚跟。在近乎垄断的市场环境下，为数不多的国内技术团队将较难获得应用迭代、持续发展的机会。再加上求解引擎属于关键中间件产品，面临着研发周期长风险大、直接市场需求小、投入产出比不高等问题，技术团队自主研发的动力不足，坚持者寥寥无几。且由于技术研发难度较大，单靠一个或几个团队也难以真正实现瓶颈技术突破。

2.国产软件需要经历足够的应用锤炼

成熟工业软件需要时间门槛，需要在应用中持续研发、迭代、改进和重构。只有经过技术突破、产品开发、应用验证、推广应用，才能成为成熟的商业化软件。一般而言，从关键技术突破到形成功能完整、稳定运行的产品，再到实用于工业场景、经历工业应用锤炼，一般需要经过10～20年，而应用锤炼时间更是占到其中的一半，这足以看到应用锤炼的重要性。SolidWorks公司极为认同该观念，规定每年要定期召开全球用户大会，公布用户针对上一版本提出的改进需求，并将其作为软件版本更新的直接依据。相比而言，国内市场对国产软件不够信赖，国产软件缺少规模用户应用验证、需求反馈和迭代改进的机会，容错成长的环境尚未形成。

3.国产软件需要工业知识和技术诀窍的沉淀

工业软件是工业的结晶，而非仅仅是信息化工具。工业软件最为核心的是经过时间沉淀的工业知识、工业经验和技术诀窍。在工业场景应用中，专家智慧和数据经验被显化封装成可复用的组件，只有经历过知识与经验的淬火，工业软件才能真正实现与工业企业的融合。国外极为重视工业知识的积累和保护，波音787研制过程使用的8000余件软件中，仅1000余件属于商业软件，其余均属于多年积累形成的自主专用软件，并不对外销售。与国外相比，国内工业企业知识沉淀的意识薄弱，较多采用“拿来主义”，直接购买国外软件，导致长期积累的海量关键技术、工艺、流程、知识和经验被国外软件收集，工业软能力出现“空心化”问题。

4.业界使用的标准由国外大型软件企业主导

部分单位对国外软件存在较大依赖，为了与国外软件实现兼容使用和互联互通，只能被动遵循国外标准。目前广泛使用的标准较多由国外大型软件企业主导。如兵器行业的《兵器产品三维建模通用要求》，主要适用于使用美国Pro/E软件和Pro/NTRALINK软件进行的三维建模设计；航空工业的《航空产品数字化设计与制造系列标准》，重点面向基于法国达索CATIA软件的应用。部分单位模仿国外软件标准，盲目跟随国外知识体系、技术路线、工艺流程，导致标准与工业活动脱节。另外，由于工业软件标准制定缺乏顶层设计与统筹规划，单位之间各自为战，导致工业软件的可扩展性、可配置性、可重構性也较为不足。

5.我国工业软件知识产权保护环境尚不健全

个别单位由于习惯使然或者出于成本考虑，选择盗版软件或者放任员工使用盗版软件。对于单位自身来说，可能会带来被诉侵权、高额赔偿或者品牌形象受损害的风险。据统计，2017年以来法国达索因侵权先后起诉国内企业10余次，其中上海同捷由于非法使用CATIA软件，被判赔偿侵权费1505万元。对于整个竞争环境来说，过多使用盗版软件，也在一定程度上挤压了国产软件的生存空间，国内企业不再愿意高额投入进行自主研发，出现“劣币跨界驱逐良币”现象。除此之外，开源软件的违规使用问题也亟需警惕。由于不同开源软件的使用协议、授权范围存在较大差异，不同开源软件之间的兼容情况也较为复杂。对开源软件的管控不足，将增加知识产权侵权风险。

我国工业软件自主创新不足，将带来一定的风险：一是存在禁用风险。目前国外卫星工具包（STK）和部分空间环境分析工具已被禁用，部分高等院校被禁止使用MATLAB软件，华为被禁止与美国三大电子设计自动化公司（Synopsy、Cadence、Mentor）合作。软件一旦被禁用，将会影响到装备的正常研制生产过程。二是存在安全风险。部分国外软件应用较为复杂，对软件提供商技术支持的依赖性较强。软件使用中产生的大量数据存在丢失或被滥用的问题，亟需加以关注。三是制约可持续发展。不同厂商的软件之间存在兼容性障碍，一旦形成路径依赖，迁移或者替换将产生巨大代价；且部分软件的数据格式不开放，系统集成、数据提取存在较大难度。四是阻碍创新超越。工业软件即能力，长期使用国外软件，等同于将单位多年积累的业务流程、知识经验等核心能力无偿输出给国外公司，将造成“强他而非自强”的局面，不利于实现创新超越。

二、我国工业软件国产化进入发展关键期

当前工业互联网时代的到来，为工业软件国产化带来新的机遇和挑战。随着5G、云计算、大数据、人工智能等新兴技术与工业领域不断融合，数字经济浪潮驱动传统制造业加速变革。工业云、工业大数据、工业APP等新模式新业态涌现，传统工业软件将面临着整个架构体系的重建，这为国内企业缩短差距乃至弯道超车提供了机会。如工业云的出现，使SaaS（软件即服务）模式逐渐进入市场竞争，这种嵌入内生的平台方式，必然引起软件行业未来竞争格局的变化。软件不再仅仅是单一的软件，而是“软件+服务”的整体解决方案，工业软件以增值方式进入云端，用户以“订阅”方式共用云端的成熟资源，这种模式下企业之间的核心竞争点将会发生明显改变。另外，大数据、人工智能等技术的应用，也为工业软件发展带来新的活力。大数据驱动下的工业企业流程再造，为工业软件的灵活性、适应性提出更高的要求；大数据挖掘与关联分析技术，为工业软件的求解建模拓展了新的思路；人工智能和机器学习的强大特征表征能力，将显著提升模型的解释性和自我成长性；工业APP基于其微内核、高内聚、强专业性的特点，可以有效屏蔽机理模型类工业软件的通用技术门槛，为国产软件的后来居上提供了新的途径。

当今国产工业软件发展进入关键期，在看到机遇的同时，我們还应意识到，挑战始终与机遇并存。国内企业若不能抢占先机，一旦国际巨头基于云服务建成“工业数字平台”，将会加速国内工业企业经验和知识被“锁定”在平台上的过程，国内企业将被置于更加不利的市场地位。

三、军工行业助力工业软件国产化进程的有关建议

军工行业作为国家的支柱行业，需要把握新一轮工业革命带来的难得机遇，集合政府以及技术攻关、产品开发、软件应用、测评服务主体等多方力量，助力推动工业软件国产化进程。

（一）推进工业软件核心技术协同攻关

鼓励和支持骨干企业、科研院所、高校基于开放模式，提炼核心技术难点及行业关键问题，在瓶颈技术研发上发挥排头兵作用，提高对工业软件内核的贡献度。建立健全工业软件核心技术攻关新型举国体制，发挥集中力量办大事的优势，通过产学研合作、产业上下游联动和军民联动，打造联合开发、优势互补的产业技术创新联盟，协同推动核心技术攻关和集成适配优化。利用政府科技计划渠道，支持大型工业软件的系统架构技术、底层求解引擎技术研发与标准体系研究等，以重大工程实施、重大产品开发开展应用示范，带动工业软件发展，积累形成具有自主知识产权的核心成果。

（二）加快工业软件、工业云和工业大数据标准体系制定

加强工业软件标准体系的顶层设计与统筹规划，推动工业软件、工业云和工业大数据等标准制定。面向工业软件的实际应用场景需求，围绕通用基础、业务管理、基础产品研制鉴定和应用验证等，开展军工工业软件标准体系研究、标准框架构建。加快制定需求标准、基础编码、架构标准、测试评估、安全防护等共性支撑标准，以及工业设计、生产、管理、服务等环节的应用服务标准。鼓励骨干企业、科研院所、高校参与国际标准化组织、协会、联盟的标准化工作，提升国产软件在国际市场上的话语权。

（三）鼓励和支持国产工业软件的应用推广

鼓励在军工行业优先使用国产化工业软件，坚持边研边用、边用边改，通过应用将国产软件产品与解决方案迭代成熟，不断提高软件的稳定性、实用性和成熟度。健全涵盖基础理论研究、核心技术攻关、工业软件开发、工程应用实践的完整产业链，引导形成产用结合的生态体系，解决需求与技术相脱节的问题。支持基础软硬件厂商开展系统集成适配关键技术攻关，强化技术产品和终端应用的协同互动，面向应用需求体系化地提升关键基础软硬件的性能和可靠性。同时推进工业软件服务体系的健全完善，提升工业软件质量评测、适配验证、软件过程及能力成熟度评估的能力和水平。

（四）加大对国产工业软件的知识产权保护力度

一要营造良好知识产权保护生态。通过多部门协同联动，组织引导军工单位使用优秀国产工业软件，加强软件集中采购和软件资产管理；推动使用国产软件的宣传和培训，增强全员版权意识。二要提升国内企业知识产权保护意识和能力。引导将知识产权管理纳入软件企业研发全过程，鼓励软件企业提前进行有重点、有层次的知识产权布局，及时对自主研发成果进行确权，构建从核心到外围的知识产权保护体系。引导软件企业及时对成果进行技术价值评估、知识产权侵权风险排查、开源许可风险识别，以规避知识产权侵权风险，打造出自主可控的国产工业软件。

参考文献：

[1]周凡利.创新突破工业软件发展瓶颈[J].中国工业和信息化，2020（3）：26-34.

[2]高柏，朱兰.从“世界工厂”到工业互联网强国：打造智能制造时代的竞争优势[J].改革，2020（6）：30-43.

[3]周倩.中国工业软件企业发展现状与瓶颈突破梯度[J].中国工业和信息化，2020（3）：56-61.

（作者简介：侯媛媛，博士，国家国防科技工业局信息中心高级工程师；夏辉，国家国防科技工业局信息中心工程师；刘艳丽，国家国防科技工业局信息中心工程师）