工业软件的七大演进趋势-黄培-信息化博客

工业软件的七大演进趋势
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9月28日，e-works在深圳举行了第三届工业软件与制造业融合发展高峰论坛，我在论坛上发表了主题演讲，分析了工业软件的发展与演进趋势。

工业软件具有鲜明的行业特质，不同行业、不同生产模式、不同产品类型的制造企业，对工业软件的需求差异很大，因此，工业软件需要很强的可配置性，并具备二次开发能力。工业软件蕴含着业务流程和工艺流程，包含诸多算法，因此在企业应用需要结合企业的实际需求进行实施和落地。制造企业需要应用的工业软件类型众多，要取得实效，需要实现工业软件的集成应用，构建集成平台。

近年来，随着制造业竞争的加剧和客户需求的个性化，制造企业对工业软件提出了越来越高的要求；而互联网、物联网、移动通信的快速发展，计算和存储能力的迅速提升，软件开发技术的不断创新、虚拟现实/增强现实以及三维技术的普及，也为工业软件发展带来新的机遇。

在这种背景下，工业软件正在从以下七个方面进行演进。

第一，工业软件正在重塑制造业。

工业软件的重要程度不断提升。软件成为体现产品差异化的关键，70%的汽车创新来自汽车电子，而60%的汽车电子创新属于软件创新；智能手机的核心差异化主要体现在操作系统和应用软件，直接影响用户体验。工业物联网的广泛应用涉及到诸多工业软件，为工业设备插上了智慧的翅膀。

全球工业巨头高度重视工业软件，不断提升自身的工业软件整体解决方案。最近十多年，西门子公司斥资超过百亿美元并购了UGS、LMS、CD-Adapco、Camstar、Mentor等诸多工业软件，形成了工业软件+工业自动化的整体解决方案；著名测量设备制造企业海克斯康也投资数十亿美金，并购了MSC.Software、Q-DAS、SPRING TECHNOLOGY、VERO等CAD/CAM/CAE/质量管理和工厂仿真等领域的知名软件厂商；世界五百强施耐德电气先后并购了INVENSYS、Aveva，并将施耐德电气软件部合并到Aveva，今年年初还控股了电气设计软件公司IGE+XAO；最近，罗克韦尔自动化也投资10亿美元，参股PTC，共同推进工业物联网应用。工业巨头不断并购工业软件，说明了工业软件价值的迅速提升。我国的工业巨头宝钢、海尔、美的、三一重工、徐工等企业，也纷纷在开展工业软件和工业互联网平台建设的实践。

施耐德电气反向并购英国工业软件巨头Aveva

“软件定义”成为业界共识。软件定义的产品、软件定义的机器、软件定义的数据中心、软件定义的网络，软件定义的业务流程，数据驱动智能决策。对工业软件的开发与应用效果和掌控程度，已成为制造企业体现差异化竞争优势的关键。工业软件的应用贯穿企业的整个价值链，从研发、工艺、制造、采购、营销、物流供应链到服务，打通数字主线（Digital Thread）；从车间层的生产控制到企业运营，再到决策，建立产品、设备、产线到工厂的数字孪生模型（Digital Twin）；从企业内部到外部，实现与客户、供应商和合作伙伴的互联和供应链协同，企业所有的经营活动都离不开工业软件的全面应用。因此，工业软件正在重塑制造业，成为制造业的数字神经系统。

软件定义的机器

发达国家对工业软件的价值认同也远远高于工业企业。例如，ANSYS公司2017财年营业额约11亿美元，目前市值是150多亿美元；PTC公司2017财年营业额11.64亿美元，目前市值是125亿美元；Autodesk公司2018财年营业额20.5亿美元，目前市值达到340亿美元；达索系统公司2017财年营业额32.4亿欧元，目前市值达到387亿美元；Adobe公司2017财年营业额70亿美元，目前市值则高达1340亿美元。市销比达到10多倍，而工业企业的市销比一般只有一两倍。这些数据表明，发达国家高度重视工业软件，工业软件巨头拥有雄厚的资金实力和融资能力，因而可以确保自己实现可持续发展。

第二，工业软件的应用模式走向云端和设备端。

工业软件的应用模式从单机应用到C/S，B/S，走向云部署和边缘端部署（嵌入式软件）。早期的工业软件是基于PC机单机应用，很多软件带有“加密狗”。后来，软件应用出现了网络版。ERP、SCM等管理软件的应用是基于客户端/服务器的应用模式，时至今日，仍然有很多工业软件是C/S模式，需要在客户机和服务器上都安装软件，在服务器端安装数据库。互联网的兴起，使得越来越多的工业软件转向浏览器/服务器架构，不再需要在客户端安装软件，直接在浏览器上输入网址即可登录，这样使得软件的升级和迁移变得更加便捷。服务器虚拟化、桌面虚拟化等技术则可以帮助企业更好地利用服务器资源。

很多智能装备，例如无线通信基站和程控交换机内部，也部署了诸多嵌入式的控制、检测、计算、通讯等软件。这就是华为、中兴等企业位居中国最大的软件企业前列的原因之一。近年来，设备端的边缘计算能力迅速增强，一些原来PC上部署的软件也移植到设备端，更高效地进行数据处理和分析。

边缘计算与云计算的结合

第三，工业软件的部署方式从企业内部转移到外部。

工业软件的部署模式从On premise（企业内部部署）转向私有云、公有云，以及混合云。以往，制造企业购买的管理软件都是在企业内部自行部署、自行管理。而云计算技术的发展，使得企业可以更高效、安全地管理自己的计算能力和存储资源，建立私有云平台；中小企业可以直接应用公有云服务，不再自行维护服务器；大型企业则可以将涉及关键业务和数据的应用系统放在私有云，而将其它面向客户、供应商及合作伙伴，以及安全级别要求不高的应用系统放在外部的数据中心，实现混合云应用。

Salesforce提供完全基于公有云的CRM系统，取得了巨大的成功；原SolidWorks创业团队创建的Onshape，是一个完全基于公有云的三维CAD系统，可以在任何终端进行三维设计，方便地进行协作，已累计获得1.69亿美元的融资。国外管理软件公司纷纷加速向云部署转型，并购基于公有云的应用系统，向云服务转型，成为很多管理软件公司最大的增长点。很多软件公司已支持软件的灵活部署，可以在On Premise、私有云、公有云和混合云的模式之间动态调整。越来越多的用户企业开始接受基于公有云的部署方式，因为其最大的优势是管理方便，专业人做专业事，把复杂的IT运维工作交给大型的互联网IT公司，例如亚马逊云（AWS）、微软Azure云平台。我国的阿里云、华为云、腾讯云、京东云，以及三大电信运营商也都提供了多种形式的云服务。

完全基于公有云平台的三维设计软件Onshape

甲骨文公司已提供支持多租户的数据库，能够确保运行在公有云平台的应用系统能够彼此独立。一些公司还推出了托管服务（Managed service），帮助制造企业管理部署在企业内部的应用系统。

第四，工具类软件从销售许可证转向订阅模式。

工具类软件的销售方式从销售许可证（License）转向订阅模式（Subscription）。例如，Autodesk公司的CAD软件目前已经不再销售License，只支持订阅方式；PTC的CREO软件也在大力转向订阅模式。订阅模式的软件并不一定都是基于云部署，可以仍然是在企业内部安装，但是通过订阅定期获得授权密码。

Autodesk的软件订阅服务

订阅模式是一种对于用户企业和软件公司双赢的模式，用户企业可以根据应用需求，灵活增减用户数，还可以即时获得最新的软件版本。而对于软件公司而言，则可以确保用户产生持续的现金流，虽然当期某个用户企业带来的收入减少，但是几年下来，订阅服务的收入就会超过销售固定License的营收。同时，由于用户企业已经应用软件产生了大量数据，也不可能轻易改换门庭。正因为如此，一些软件企业在向订阅模式转型的过程中，尽管有几年时间营业收入下降，甚至出现亏损，股票价格反而节节攀升。

第五，工业软件走向平台化、组件化，解构为工业APP。

工业软件的架构从紧耦合转向松耦合，组件化、平台化、服务化，PAAS+SAAS。早期的工业软件是固化的整体，牵一发动全身，修改起来很麻烦。后来出现了面向对象的开发语言，进而产生了SOA架构，软件的功能模块演化为Web Service组件，通过对组件进行配置，将多个组件连接起来，完成业务功能。

互联网的浪潮催生了ASP(Application Service Provider)，即应用服务提供商，后来演化为SAAS服务。然而，单纯将软件服务化并不能满足企业客户差异化的需求，只有将软件开发的平台也迁移到互联网平台，才能授之以渔。PAAS平台是否强大，成为工业软件能否向云模式成功转型的关键。

近年来，又出现了微服务架构，每个微服务可以用不同的开发工具开发，可以独立进行运行和维护，通过轻量化的通信机制将微服务组合起来，完成特定功能。管理软件、尤其是电商平台在前台和后台之间，增加了中台系统，以便能够及时处理海量的并发需求和数据。

工业互联网平台架构（来源：中国信通院2017年发布的工业互联网平台白皮书）

工业软件正在解构为运行于工业云平台或者工业互联网平台上的工业APP，可以实现即插即用，操作简便易用，随需而变。工业APP蕴含了工业技术和Know-how。随着工业PAAS的标准不断完善，不同企业开发的工业APP将可以实现互操作，从而催生工业APP Store，方便地进行交易和应用。

工业APP参考模型（来源：工业互联网APP白皮书，工业技术软件化联盟，2018.4）

目前，阿里云、腾讯云、百度云、京东云、华为云，以及我国一些大型制造企业，以及专业的工业物联网厂商正在争先恐后建立工业互联网平台，平台之争一触即发。究竟哪些平台能够提供更好的工业PAAS功能，更高效地支持各类工业APP的运行，打造健康的工业互联网生态系统，答案不久的将来就会揭晓。

第六，工业软件的开发环境转向开放、开源。

工业软件的开发环境已从封闭、专用的平台走向开放和开源的平台。Linux操作系统的广泛应用显著降低了企业的IT成本；J**A以其跨平台应用的特点，得到了工业软件开发商的青睐；人工智能领域，Google推出了Tensorflow开源引擎，使得企业可以快速开展相关应用；智能机器人领域的开源操作系统ROS，使得IT专家能够快速开发机器人应用；ARM公司则发布了开源的物联网操作系统Mbed OS。在CAD软件领域，Intellicad Technology Consotium（ITC组织）提供了一个类似AutoCAD的CAD开源平台，也在全球吸引了很多软件开发商。