中国工业软件产业白皮书(2019)2019 年11 月编写说明工业和信息化部部长苗圩指出,软件是新一代信息技术产业的灵魂。
工业软件作为软件产业的重要组成部分,是推动智能制造高质量发展的核心要素,是工业化和信息化融合的重要支撑,是推进我国工业化进程的重要手段。
在全球工业进入新旧动能加速转换的关键阶段,工业软件已经渗透和广泛应用于几乎所有工业领域的核心环节,工业软件是现代产业体系之“魂”,是制造强国之重器。
我国工业软件存在关键技术缺失、产业规模较小、核心竞争力较弱等问题。
过度依赖国外工业软件,失去的不仅是软件市场,更存在丧失产业发展主动权和影响产业信息安全的风险。
本白皮书旨在通过对部分大型工业软件的发展历程和现状进行分析,找出我国工业软件发展的瓶颈,并提出促进我国工业软件发展、摆脱“卡脖子”困境的建议。
本白皮书在工业和信息化部信息化和软件服务业司的指导下,凝聚业界专家力量,对不同类型企业展开调研,汇总多方需求,共编写六部分内容。
第一部分描述了工业软件的特点、分类和作用;第二部分阐述了我国工业软件的发展历程、现状以及工业软件的发展趋势;第三部分总结了我国工业软件发展面临的瓶颈;第四部分提出促进我国工业软件发展的建议;第五部分和第六部分作为附录,分别列出部分工业软件厂商、产品以及行业应用案例。
本白皮书的编写受到社会各界专家、企业及科研单位的关注和大力支持,在此特别感谢工业和信息化部信息化和软件服务业司谢少锋司长、李冠宇副司长、商超处长对白皮书的悉心指导。
特别感谢宁振波、赵敏、师艳平、冷文浩、王赞、宫琳等专家对白皮书架构把控和观点提炼所做的贡献。
同时,也特别感谢陈立平、雍俊海、朱铎先、刘晓明等专家提出的真知灼见和宝贵修改意见。
在白皮书编写过程中,陈立辉、王蕴辉、杨春晖等联盟领导在白皮书成稿过程中提出了许多建设性意见,在此一并致谢。
本白皮书对工业软件分类、数据统计以及技术架构等方面的研究有诸多不足之处,期待各方提供建设性意见和建议,我们将在此基础上不断修订和完善白皮书,为我国工业软件的发展贡献一份绵薄之力,共话工业软件未来!目录第一章工业软件概述 (1)一、工业软件特征 (1)二、工业软件分类 (3)三、工业软件作用 (5)第二章我国工业软件发展情况 (7)一、工业软件发展历程 (7)二、我国工业软件发展现状 (9)(一)研发设计类软件 (10)(二)生产制造类软件 (12)(三)经营管理类软件 (14)(四)运维服务类软件 (14)(五)工业软件新形态 (15)三、工业软件发展态势 (16)(一)数字化工业软件平台成为未来工业软件发展的重要趋势 (16)(二)低代码开发平台成为提高工业软件研发水平的重要推动力 (17)(三)行业巨头立足云化优势推动工业软件走向云部署 (17)第三章我国工业软件发展瓶颈 (19)一、CAX 软件核心关键技术缺失,产品竞争力较低.. 20I二、EDA 软件对先进工艺支撑能力弱,缺乏全流程的设计平台 (20)三、生产制造类软件缺乏整体解决方案,与先进工艺结合不足 (20)四、ERP 软件业务模型积累较少,智能化应用水平有待提高 (21)五、企业设备维修保护意识不强,存在多种系统重合现象 (22)第四章我国工业软件发展的对策建议 (23)一、持续推进工业化进程,加快工业技术软件化发展23二、突破技术壁垒,提升产品核心竞争力 (23)三、推动应用牵引,建立工业软件合作生态 (23)四、培养工业软件专业人才,建设工业软件相关交叉学科 (24)五、建立工业软件标准体系,优化工业软件发展环境25附录一部分工业软件厂商及产品(待补充) (26)一、研发设计类厂商及产品 (26)(一)广州中望龙腾软件股份有限公司 (26)(二)山东山大华天软件有限公司 (28)(三)北京数码大方科技股份有限公司 (30)(四)中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 .. 31(五)北京华大九天软件有限公司 (32)二、生产制造类厂商及产品 (34)II(一)和利时科技集团有限公司 (34)(二)浙江中控技术股份有限公司 (38)(三)北京兰光创新科技有限公司 (39)(四)北京亚控科技发展有限公司 (40)三、经营管理类厂商及产品 (41)(一)用友网络科技股份有限公司 (41)(二)浪潮通用软件有限公司 (43)四、运维服务类厂商及产品 (44)(一)广州赛宝腾睿信息科技有限公司 (44)(二)金航数码科技有限责任公司 (45)(三)安徽容知日新科技股份有限公司 (46)五、新形态工业软件厂商及产品 (47)(一)北京索为系统技术股份有限公司 (47)(二)天津美腾科技有限公司 (49)附录二工业软件行业应用案例(待补充) (51)一、机械行业应用案例 (51)(一)北京兰光创新科技有限公司——兰光智能MES在宁夏共享集团的应用 (51)二、化工行业应用案例 (52)(一)和利时科技集团有限公司——有机硅工艺APC优化案例 (52)三、核电行业应用案例 (53)III(一)和利时科技集团有限公司——HOLL I AS-N 系统平台 (53)四、轨道交通行业应用案例 (54)(一)和利时科技集团有限公司——MACS-SCADA4 在轨道交通燕房线项目 (54)五、汽车行业应用案例 (56)(一)广州中望龙腾软件股份有限公司——中望3D 在汽配行业中的应用 (56)(二)北京亚控科技发展有限公司——五菱汽车车桥厂MES 系统 (57)IV第一章工业软件概述软件是新一代信息技术的灵魂,是关系国民经济和社会全面发展的基础性、战略性产业。
在云计算、物联网、数字孪生、大数据、人工智能等未来大融合的科技环境中,软件可以定义一切,软件能力是智能制造企业的核心竞争力之一,是挖掘数据价值的首要工具武器。
工业软件作为软件产业的重要组成部分,是推动我国智能制造高质量发展的核心要素和重要支撑。
工业软件的创新、研发、应用和普及已成为衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。
发展工业软件是制造业智能生产和商业模式变革创新的前提,是推动我国由制造大国向制造强国转变的助推器,是提升制造业国际竞争力的重要抓手,是国家制造业竞争力的根本所在。
一、工业软件特征目前,业界对工业软件概念的界定还没有统一。
本白皮书对工业软件的描述是:工业软件是工业技术和知识的程序化封装,能够定义工业产品,控制生产设备,优化制造和管理流程,变革生产方式,提升全要素生产率,是现代工业的“灵魂”。
工业软件是工业知识的载体。
工业知识包含工业领域知识、行业知识、专业知识、标准和规范等,是工业软件的内涵。
没有丰富的工业知识和经验积累,对于只学过计算机专业的工程师,难以设计出先进的工业软件。
工业软件是工业知识的最佳“容器”,其源于工业领域的真实需求,是对工业领域研发、工艺、装配、管理等技术知识的软件化,能够促进知识的积累与沉淀,增强工业知识的可复用性,提升工业经济的规模效益。
工业软件研发周期长、投入成本高。
工业软件研发不同于一般意义的软件,要求工程师同时具备软件开发技能和丰富的工业知识与技术。
工业软件研发难度大,软件设计复杂、技术门槛高、硬件条件开销大、复合型研发人才紧缺、对可靠性能要求较高,导致研发周期长、研发迭代速度慢。
据估计,一款大型工业软件的研发周期需要3-5 年的时间,要被市场认可则需要10 年左右。
此外,工业软件的研发投入非常高,全球最大的CAE 厂商ANSYS 每年的研发投入在20 亿人民币左右,超高额的研发投入构成了高端工业软件的“护城河”,使其很难被超越。
工业软件的发展离不开工业企业的培育。
区别于终端面向用户(to C)的基础软件与其他应用软件,工业软件的终端用户是工业企业(to B)。
工业软件需要用户工业场景的“锻炼”才能不断完善、迭代成长,没有工业企业用户的使用与反馈,工业软件难以发展壮大。
例如,在三维图形设计领域,用户粘性较强的CATIA 不是单纯靠达索系统通过软件工程的方式开发就能做出来,而是依靠航空公司与达索系统几十年共同协作推动发展的。
早期,CATIA 主要应用于达索航空公司内部,后来CATIA 与达索航空分开独立运营并服务于波音、空客等航空制造业巨头。
CATIA 根据这些巨头公司的问题反馈,不断优化产品功能,为用户提供更优秀的解决方案,最终形成使用和反馈的闭环。
可以说是航空制造业巨头联手打造了CATIA,促进CATIA 在航空领域的广泛应用和发展。
二、工业软件分类工业是由采矿业、制造业、原材料和能源四大行业组成。
在我国,有41 个工业大类,207 个工业中类,666 个工业小类,工业门类齐全,形成了独立完整的现代工业体系,是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。
由于工业门类复杂,脱胎于工业的工业软件种类繁多,分类方式多样化,目前国际上没有公认的统一分类方式。
按软件功能分类,工业软件可以分为工研、工制、工采、工管等软件。
按行业属性划分,工业软件可以分为对原材料勘探、测量、分析、加工的软件;对电力、燃气、生物等能源的管理、检测、维修的软件;对物料、工具、技术、人力、信息和资金等制造资源进行加工、管理的软件。
在本书中,我们按照行业属性,从制造业的生产周期维度,将工业软件划分为研发设计类软件、生产制造类软件、经营管理类软件和运维服务类软件,制造业大型工业软件全局如图1 所示。
4图 1 制造业大型工业软件全局图研发设计类软件应用于电子计算机及其外围设备,协助 工程技术人员完成产品设计和制造,提升产品开发效率、降低开发成本、缩短开发周期、提高产品质量。
主要分为以下四类软件:计算机辅助设计类软件(Computer Aided Design , CAD )、计算机辅助工程类软件(Computer Aided Engineering , CAE ) 、 计 算 机 辅 助 制 造 类 软 件 ( Computer Aided Manufacturing ,CAM )、电子设计自动化类软件(Electronics Design Automation ,EDA )。
生产制造类软件主要分为制造执行系统(Manufacturing Execution System ,MES )、分布式控制系统( D istributed Control System , DCS )、数据采集与监视 控制系统 (Supervisory Control And Data Acquisition ,SCADA )、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller ,PLC )等。
经营管理类软件 主要有企业资源计划( Enterprise Resource Planning , ERP )、供应链管理( SupplyChain。