中国工业软件产业的真实现状与发展之道
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    近来,在“贸易战”愈演愈烈的大背景下,大力发展国产工业软件成为一个热门话题,一些反思我国工业软件产业发展滞后的文章引起热议,各方面也在呼吁加大投入,支持国产工业软件发展。作为一个28年来中国工业软件产业发展的亲历者和观察者,我想结合自己的从业经历和e-works的服务实践,在简析全球工业软件市场格局的基础上,客观地分析中国工业软件产业的实际发展现状,并为中国工业软件产业发展出谋划策,提出一些中肯建议。

一. 工业软件包含的范畴

     工业所包括的行业很广泛,包括制造业、采掘业和能源等行业。而制造业又分为离散制造行业(典型行业是机械、汽车、电子、电气、家电、造船等)、流程制造行业(典型行业包括钢铁、化工、石化、水泥等工业原材料制造)和混合制造行业(结合了离散和流程两种行业特点,生产是流程制造,包装是离散制造,主要包括制药、食品饮料、烟酒、日用消费品等)。

     e-works认为,工业软件主要包括三大类:

    1. 支持工业企业进行产品研发的工具类和管理类软件,即产品创新数字化软件领域。具体包括CAD(计算机辅助设计,主要包括MCAD和ECAD,以计算机服务机械和电气设计)、CAE(工程仿真)、CAM(计算机辅助制造,主要指数控编程软件)、CAPP(计算机辅助工艺规划)、EDA(电子设计自动化)、Digital manufacturing(数字化制造)、PDM/PLM(产品数据管理/产品全生命周期管理,涵盖了产品研发与制造、产品使用和报废回收再利用三个阶段),以及相关的专用软件,例如公差分析、软件代码管理(CASE/ALM)、MRO(大修维护管理)、三维浏览器、实验数据管理、设计成本管理、设计质量管理、三维模型检查、可制造性分析等。AEC行业(工程建设行业)也广泛应用CAD、CAE软件。CAD软件也包括工厂设计、船舶设计等专用软件,以及焊接CAD、模具设计等专用软件。数字化制造主要包括工厂的设备布局仿真、物流仿真、人因工程仿真等功能。CAE软件包含的门类很多,可以从多个维度进行划分,主要包括运动仿真、结构仿真、动力学仿真、流体力学仿真、热力学仿真、电磁场仿真、工艺仿真(涵盖铸造、注塑、焊接、增材制造、复合材料等多种制造工艺)、振动仿真、碰撞仿真、疲劳仿真等,以及设计优化、拓扑优化、多物理场仿真等软件,以及仿真数据管理软件。

    2. 支持企业进行业务运营的各类管理软件,即管理软件领域。具体包括ERP(企业资源计划)、MES(制造执行系统)、CRM(客户关系管理)、SCM(供应链管理)、SRM(供应商关系管理)、EAM(企业资产管理)、HCM(人力资产管理)、BI(业务智能分析)、APS(先进生产排程)、QMS(质量管理系统)、PM(项目管理)、EMS(能源管理)、MDM(主数据管理)、LIMS(实验室管理)、BPM(业务流程管理)、协同办公与企业门户等。其中,ERP是从MRP(物料需求计划)、MRPII(制造资源计划)发展起来的。其中,CRM、HCM、BI、PM、协同办公和企业门户应用于各行各业,但工业企业应用这些系统,也有特定的功能需求。例如,人力资产管理具体包括人力资源管理、人才管理和劳动力管理,其中,工业对劳动力管理有特定需求。

    3. 支持设备和自动化产线进行管控、数据采集和安全运行的工控软件领域。主要包括APC(先进过程控制)、DCS(集散控制系统)、PLC(可编程逻辑控制器)、SCADA(数据采集与监控系统)、组态软件、DNC/MDC(分布式数控与机器数据采集),以及工业网络安全软件等。其中,DCS、PLC和SCADA的控制软件与硬件设备紧密集成,是工业物联网应用的基础。

      工业软件的特质是包含复杂的算法和逻辑、融合工程实践经验、与硬件系统和设备集成、具有鲜明的行业特点、需要能够满足客户的个性化需求、需要提供二次开发平台、需要实现端到端的集成应用才能发挥预期价值等,因此,很多工业软件企业将软件进行配置,形成行业解决方案,以便缩短实施与交付的周期。

      有一些专用的软件,例如通信设备企业开发的用于通信网络管理和电信运营商的业务支持系统,一般不单独进行销售,我认为这些不属于工业软件的范畴,而用于汽车、家电等各个行业的电子与通信产品内部运行的嵌入式软件也不在本文讨论的范围。
    

二. 全球工业软件市场的发展格局

      历经半个多世纪的发展,全球工业软件已经发生了翻天覆地的变化,形成了相对稳定的市场格局。但是,伴随着计算速度的迅速提升、计算成本的快速下降、移动互联网的普及、工业物联网的广泛应用,以及新材料、新工艺的发展,人工智能技术的应用,工业软件领域也不断有技术突破。工业软件的应用模式走向云端和边缘端;软件的付费方式转向订阅模式;工业软件的架构走向组件化、微服务化;软件的开发平台走向开放与开源。详细内容参见我去年撰写的《工业软件的七大演进趋势》一文。

      随着物联网技术的普及应用,在工业领域产生了诸多应用,诞生了一批工业物联网平台,例如GE Digital的Predix、西门子的Mindsphere和PTC的Thingworx等。工业物联网平台提供了PAAS功能,可以集成各种SAAS应用,一些平台自身也提供部分SAAS应用功能。工业物联网(或工业互联网)平台是支撑工业软件运行的新型平台。

     在产品创新数字化软件领域,主流厂商包括达索系统(Dassault Systemes)、西门子数字工业软件、欧特克(Autodesk)、PTC、新思(Synopsys)、CADENCE、Aveva、ANSYS、Altair、海克斯康(Haxagon)、ESI、ZUKEN、Altium等,SAP、ORACLE、INFOR等管理软件主流厂商也有PLM相关软件,EPLAN是电气设计领域的领导厂商,CADENAS则是三维零件库领域的领导厂商。

     在管理软件领域,主流厂商包括SAP、ORACLE、INFOR、SAGE、EPICOR、微软Dynamics、IBM等,还有一批专注于细分制造行业的专业ERP厂商,例如IFS、QAD、EXACT、abas、MonitorERP等;在MES领域,西门子数字工业、罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)、GE等主流工业自动化厂商实力强劲,还有MPDV、FORCAM、PSI等专业厂商;Kronos是劳动力管理领域的领先厂商;Salesforce则是全球公认的CRM领导厂商,微软CRM软件市场占有率也很高;JDA则在供应链管理市场处于领先地位;在企业资产管理领域,IBM、INFOR实力强劲;Software AG则在业务流程管理和工业物联网领域占据领先地位。

     在工控软件领域,西门子、三菱电机、施耐德电气、罗克韦尔自动化、GE、霍尼韦尔、横河、艾默生电气、ABB(包括贝加莱)等老牌劲旅仍处于领先地位,而倍福自动化、菲尼克斯电气、研华工控等公司也发展迅速,德国3S公司的Codesys软件则在PLC编程软件领域占有重要地位,利乐则是食品包装行业的巨无霸,从设备到耗材到软件,无所不包。

     在全球企业推进数字化转型和智能制造的大背景下,主流厂商之间的战略合作成为主流趋势,例如达索系统与ABB结盟,PTC与罗克韦尔自动化结盟等。

     各个细分领域的主流厂商不断并购专业的软件公司,并购和自主发展(Organic Growth)成为全球工业软件的“双轮战略”。西门子在最近十多年投资超过百亿美元并购众多优秀的工业软件公司,如UGS、Mentor、LMS、CD-Adapco、Mendix等,构建自己的工业软件航母;测量机市场领导厂商海克斯康也也并购了包括MSC.Software(CAE软件老牌劲旅)、Integraph(工厂设计巨头)、Vero(系列CAM软件)、Spring Technology(数字化制造)、Q-DAS(质量管理)、Bricsys(CAD)等一系列知名的工业软件公司;达索系统也并购了包括MES(Apriso)、SCM(Qundiq)、ERP(IQMS)、CAE(Abaqus、Isight)等领域的诸多公司,还并购了时尚行业的管理软件公司Centric,2019年6月,达索系统宣布,将投资58亿美元并购了新药研发管理软件Medidata;CAE软件龙头企业ANSYS于2019年9月宣布以7.75亿美元并购全球著名的CAE软件公司LSTC,将著名的非线性仿真分析软件LS-DYNA收归旗下,进一步扩大自己在CAE市场的龙头地位;施耐德电气也并购了Invensys(英维思),控股了Aveva公司,并将施耐德电气的软件部合并到Aveva,把Aveva打造成为十亿美元级的工业软件巨头;INFOR公司则并购了众多老牌ERP软件,例如四班、SSA、Lawson、Mapics、Symix等。

     在全球工业软件的生态系统中,咨询与实施服务商发挥着十分重要的作用。IBM、埃森哲、德勤、凯捷等公司,以及印度INFOSYS、HCL、TATA等公司具有强大的实力。

     纵观全球工业软件市场,美国公司整体实力最强,厂商众多;其次是德国(SAP、西门子、Software AG、EPLAN、MPDV、FORCAM、PSI、CADENAS、AUCOTEC等);第三是法国(达索系统、施耐德电气、ESI、TOPSOLID等);英国(Aveva、ROMAX等)、荷兰(EXACT等)、瑞典(MonitorERP等)也具有较强实力。日本公司在工控软件领域实力强劲;韩国公司在ERP、MES领域也具有很强实力;印度公司除了在软件外包领域实力强大之外,工业软件领域也不容忽视;比利时在仿真技术和软件研究方面实力卓著(Numeca、Materialise等)。


三. 中国工业软件产业发展的“真实家底

    在中国工业软件市场上,有众多不同类型的厂商,包括国内涉及工业软件的泛行业大型软件公司、以研发自主版权工业软件为主的公司、以提供国外软件实施服务为主业的服务型工业软件公司、以分销和代理国外软件为主业的软件公司,以及国外独资的软件公司。本文提到的外资公司在中国都有分子公司。以下重点分析除国外独资企业之外的中国本土工业软件企业的发展态势。

    在产品创新数字化领域,有一批实力较强的中国本土软件企业,可以分为三类,第一类是发源于高校,第二类是隶属于大型央企,第三类是纯民营企业。大部分公司的成立时间都有十多年,有些超过二十年。

    其中,中望软件的二维CAD和三维CAD/CAM软件已在国际市场具有一定影响力,客户遍及制造业和AEC行业,近期也进入了电磁仿真领域;CAXA软件在二维CAD、三维CAD领域也有较大的市场份额;思普软件长期专注于PDM/PLM软件领域,实现了持续增长;开目软件是中国第一家推出商品化CAPP软件的公司,目前在CAPP和工艺管理方面实力很,PDM系统也有诸多用户;天喻软件(及苏州同元软控)在PDM和加密软件等领域具有较强的竞争力,在国内首创了系统仿真软件,还推出了三维浏览器;华天软件在三维CAD领域也具有较强实力,华天的三维浏览器SVIEW受到业界广泛关注,PDM/CAPP系统也有很多用户,目前正在研发完全基于云的三维CAD系统;天河智能不仅在CAD、CAPP领域实力强劲,而且也进入了智能物流和MES领域;中车信息(原清软英泰)提供一体化的PDM/PLM解决方案,转型后的中车信息致力于推动中车集团智能制造转型;神舟航天软件主要立足于航天和军工行业,在PDM领域有很强实力;浩辰软件在AEC行业和制造业拥有众多二维CAD用户,也进入了国际市场,浩辰CAD看图王有海量的下载;艾克斯特也有CAD/CAPP/PDM等完整的解决方案;深圳杰为最近发布了新一代基于云的PLM平台。用友、金蝶、鼎捷等管理软件龙头企业也有PDM产品,其它一提国产PDM品牌包括三品、华喜科技、浙大联科等;杭州新迪提供了三维零件库的云平台;上海望友专注于电子行业工艺设计与仿真软件,赢得了Intel等国际巨头的青睐;利驰成为国产电气CAD的领先企业;沪东中华造船集团旗下的上海东欣软件公司历经20多年自主研发的SPD船舶设计软件在业内有广泛的影响力;在AEC领域,有PKPM、广联达(A股上市公司:002410)、天正等知名软件公司。

    在仿真软件领域,安世亚太实力雄厚,是ANSYS在中国最大的合作伙伴,同时,自主研发了精益研发平台,开发了声学仿真、大尺度仿真、综合设计仿真、需求分析、MBSE(基于模型的系统工程)等软件,提供工程咨询,构建了仿真云平台,近期还进入了增材制造领域;瑞风协同近年来稳步发展,拥有试验数据管理、工程知识平台、协同仿真平台;索为系统公司致力于实现工业技术软件化和知识自动化,开发了工程中间件平台,构建了大量工业APP,能够快速构建针对特定产品的设计系统;安怀信近年来异军突起,倡导正向研发,提供自主研发的支撑软件和咨询服务,还拥有仿真结果验证和确认(V&V),以及DFM(可制造性分析)软件;上海索辰信息自主研发了仿真平台,提供一系列专用的仿真软件产品;海基科技从流体仿真起家,研发了企业工程数据中心、试验数据管理平台,提供面向多个物理场的仿真软件和工艺仿真软件;我国台湾的科盛科技(Moldex3D)是注塑仿真领域的全球主流厂商;天舟上元致力于高端装备产品数字化研发,最新推出了多学科设计/仿真协同系统; 杭州易泰达是国内为数不多从事电机设计和仿真的公司;上海致卓(T-solution)则专注于电磁仿真和工程领域;中仿科技将虚拟现实技术融入飞行模拟中,同时提供研发工具和系统仿真平台。

    我国还有一批自主研发仿真软件的科研院所。目前比较活跃的包括中航工业飞机强度研究所(623所),历经四十多年,不断完善航空结构强度分析与优化系统(HAJIF),成为国内航空界功能最为全面的大型CAE软件系统;中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心研发了一系列高性能计算和工程仿真的中间件,以及专用的高性能仿真软件;中船重工702所组建了奥蓝托无锡软件公司(ORIENT),该公司有工程仿真、数字化试验和科研业务管理三大系列软件,在工程仿真领域研发了CAE前后处理、工业APP集成和高性能计算软件,还开发了水动力学仿真软件。

    近年来,我国还有一批致力于自主研发CAE的软件公司,其中,大连英特自主研发了INTESIM仿真平台,并针对客户需求研发了一系列专用软件,在大型军工企业和华为、格力等知名企业得到应用。此外,还有大连集创、前沿动力、希格玛仿真、蓝威技术、运道智造等,大型的仿真软件及服务公司还包括艾迪捷、中智浩云和上海仿坤等。在虚拟仿真领域,有神州普惠、爱迪斯通等专业厂商。

    在产品创新数字化领域,还有一批优秀的服务厂商。他们一方面与国外工业软件合作,推广和实施知名的CAX和PLM软件,同时也开发了自主的软件和解决方案。例如,南京国睿信维形成了智能研发、智能生产、智能保障、智能管理和知识工程五大领域的自主软件;上海江达组建了甘棠软件,开发了BOM管理与成本管理软件,非常符合企业的需求;湃睿科技除销售和实施国外主流PLM软件以外,自主研发了3DCAPP等软件,受到客户欢迎;通力凯顿(UFC)除与西门子、ANSYS等国外公司合作之外,自主研发了Ablaze研发平台,已有一批客户应用;能科公司(股票代码:603859)也致力于研发数字孪生技术和高端制造装配系统,全资并购了西门子公司的合作伙伴联宏科技;南京维拓等公司也有很强实力,还有迅利(主要专注汽车行业)、安托、华宏信达、毕普科技、易立德等专业的PLM服务公司;适途科技拥有四大业务板块:数字化设计服务、PLM咨询和服务、KE知识工程和COLYST自主软件;智参科技专注于虚拟调试;美嘉林则专注于服务生命周期管理。


    在管理软件领域,以用友、金蝶、浪潮等为代表的ERP厂商是国内市场的主力军,近几年在加速云战略转型并取得了阶段性的成果;ERP仍是鼎捷软件的明星产品,在发展过程中加速转型至互联网支撑、大规模定制生产的智能制造领域;北自所、金思维、天心天思等老牌ERP厂商仍坚守在管理信息化领域,同时将业务延伸至更广泛的智能制造领域;并捷也是国内最早从事ERP开发和实施的软件商之一,在军工和机床行业拥有众多企业级客户;启明信息除了提供ERP产品,还致力于为汽车行业提供高级排程产品;传统的ERP软件厂商和佳则牵手赛伯乐成功转型为大数据解决方案提供商。

      目前,中国MES市场集中度非常低,国内厂商处于群雄并起、机遇与挑战并存的时代,云集了包含艾普工华、元工国际、兰光创新、佰思杰、易往、黑湖科技、明基逐鹿、盘古、锐制、华龙迅达、华磊讯拓、简睿捷、虎蜥、玖坤软件、利乐、金行数码等上百家MES软件厂商。同时MES厂商行业属性明显,如中软长期致力于烟草行业、启明信息专注于汽车行业、宝信软件则深耕于冶金行业;其他具有代表性还有汽车及零部件行业的易往信息、鑫海智桥;机械装备的赛意信息、佰思杰;电子电器行业的盘古信息等。

      在供应链管理(SCM)领域,唯智信息提供集私有云和公有云灵活部署的全面供应链解决方案,科箭软件是专业的物流供应链云服务(SaaS)提供商,富勒致力于提供精益的物流管理软件,飞力达致力于为制造企业提供一体化供应链解决方案。

      在商业智能(BI)领域,帆软产品体系覆盖企业全部的数据分析应用场景,为全球企业提供一站式商业智能解决方案;亦策是制造业领域专业且资深的BI解决方案供应商,同时为生物医药、零售、运输与物流等诸多行业提供大数据整体解决方案;永洪科技是一家专业国内实时大数据BI商业智能软件厂商;元年科技是以管理会计为核心发展起来的商业智能软件提供商;睿思科技帮助企业快速建立商业智能平台,以提高管理者决策及响应能力。

      客户关系管理(CRM)是另一个玩家众多的领域,销售易是移动CRM的先驱,也是当前国内CRM领域的标杆企业;受Salesforce在SaaS CRM领域所取得成功的影响,资本市场培养了一批包括纷享销客、红圈营销、小满科技、神州云动、环信等公司,该领域还有玄讯、XTools、外勤365、码客、前海圆舟、爱客CRM、八百客、六度人和等一系列厂商。

      在PLC/DCS编程软件方面,主要搭配硬件服务使用。国内DCS市场以和利时和浙大中控为代表,其中和利时前身是电子工业部第六研究所,除流程行业外还在核电、轨道交通等领域广泛使用,目前市场以HOLLiAS MACS系列为主;浙大中控DCS系统则偏化工与石化行业,主要包括JX-300XP、ECS-100、ECS-700系列。其它国产DCS系统厂商还包括南京科远、正泰中自、杭州优稳以及上海自动化仪表股份有限公司等。在PLC市场方面,国产厂商众多但市场占有率普遍较低,其中大陆地区的和利时、信捷、南大傲拓、安控以及台湾的台达、永宏、丰炜较为活跃受欢迎。值得一提的是,国内市场也有部分PLC品牌以海外产品替代为目标,虽然自主研发了硬件部分,但编程软件直接套用国外产品,如奥越信PLC使用的是西门子的编程软件。

     在组态软件方面,国内市场主要从九十年代初开始自主研发,经过长期发展,占据了较大的市场份额。其中组态王(KingView)独占鳌头,它由北京亚控科技开发,于1995年推出1.0版本后多次进行了迭代,每年销量在10,000套以上,在国产软件市场中占有率第一。其它著名组态软件还有初创于1992年的三维力控,以及昆仑通态的MCGS、纵横科技的Hmibuilder、宝信软件的iCentroView、紫金桥的Realinfo、世纪长秋的世纪星、九思易的易控组态软件系列等。

      近年来在工业互联网等热潮引领下,网络的开放性逐渐增加,这也促使工控安全领域引起人们的广泛关注,国内许多安全厂商也推出了相关配套的工业安全软件产品。如绿盟科技、奇安信、亚信安全、六方云、威努特、顶象、等推出专门针对工业安全的软件套件,满足企业的生产安全以及相关行业合规性要求。  

四. 中国工业软件产业发展,路在何方?

    产品创新数字化领域的热门技术包括创成设计(Generative Design)、无网格仿真(无需生成网格模型即可进行结构仿真)、数字孪生(Digital Twin)等。


本文作者:黄培、王阳、王聪
发表于: 2019-10-06 20:28 阅读(15) 评论(0) 收藏 好文推荐

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