工业软件

工业软件专用于或主要用于工业领域，为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件。常用于能源、采矿、原材料、制造业等行业，是工业生产、智能制造的核心支撑。目前业界对工业软件的界定还没有统一，但形成了“工业软件是工业技术软件化的成果”的共识。根据《中国工业软件产业白皮书2020》^[1]对工业软件的简明定义为：工业软件是工业技术/知识、流程的程序化封装和复用。

根据鲸准《2021工业软件应用白皮书》^[2]，具体来说，工业软件在生产过程中发挥了大脑的作用，促进生产制造各流程的优化:

传统的流程优化循环由三部分组成——执行部门(如生产流水线)、研发部门(如研发设计中心)和管理部门(如质量控制部门):管理部门在生产过程中收集运作数据、发现问题、总结规律并反馈给研发部门；研发部门改进工艺、优化流程，搭建新的生产模型；执行部门应用新模型，产生新的数据和问题。

工业软件则是在此循环的基础上加入电子信息技术的产物，通过机器学习等信息技术手段将工艺、流程、生产规律这些原本只由人类掌握的技术转化为算法，再将各种算法打包成一一个工业软件，帮助人类优化工业的各个环节。

工业软件涵盖范围广泛，就其本身而言，工业门类复杂，种类繁多，具有多种多样的分类维度和方式，目前国内外均没有公认、使用的统一分类方式。主流的工业分类方法包括以下几种：

(一)国家标准：国标GB/T-36475-2018将工业软件(F类)分为工业总线、计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机集成制造系统、工业仿真、可编辑逻辑控制器、产品生命周期管理、产品数据管理、其他工业软件9大类。

F工业软件：在工业领域辅助进行工业设计、生产、通讯、控制的软件

F.1工业总线：偏嵌入式/硬件，用于将多个处理器和控制器集成在一起，实现相互之间的通信，包括串行总线和并行总线

F.2计算机辅助设计(CAD)：采用系统化工程方法，利用计算机辅助设计人员完成设计任务的软件

F.3计算机辅助制造(CAM)：利用计算机对产品制造作业进行规划、管理和控制的软件

F.4计算机集成制造系统：综合运用计算机信息处理技术和生产技术，对制造型企业经营的全过程(包括市场分析、产品设计、计划管理、加工制造、销售服务等)的活动、信息、资源、组织和管理进行总体优化组合的软件

F.5工业仿真：模拟将实体工业中的各个模块转化成数据整合到一个虚拟的体系中软件，模拟实现工业作业中的每一项工作和流程，并与之实现各种交互

F.6可编程逻辑控制器(PLC)：采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程

F.7产品生命周期管理(PLM)：支持产品信息产品全生命周期内的创建、管理、分发和使用

F.8产品数据管理(PDM)：用来管理所有与产品相关信息(包括事件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的软件

F.9其他工业软件：不属于上述类别的工业软件

(二)工信部运行局给出的分类2019年11月国家统计局批准工信部发布的《软件和信息技术服务业统计调查制度》，其中将工业软件划分为研发设计类软件、生产控制类软件、业务管理类软件。

(1)产品研发设计类软件：用于提升企业在产品研发工作领域的能力和效率。包括3D虚拟仿真系统、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工艺规划(CAPP)、产品生命周期管理(PLM)、过程工艺模拟软件等。

(2)生产控制类软件：用于提高制造过程的管控水平，改善生产设备的效率和利用率。包括工业控制系统、制造执行系统(MES)、制造运行管理(MOM)、产品数据管理(PDM)、操作员培训仿真系统(OTS)、调度优化系统(ORION)、先进控制系统(APC)等。

(3)业务管理类软件：用于提升企业的管理治理水平和运营效率。包括企业资源计划(ERP)、供应链管理(SCM)、客户关系管理(CRM)、人力资源管理(HEM)、企业资产管理(EAM)等

(三)基于生命周期的聚类分析方法工业软件按照生命周期的阶段或环节，大致划分为研发设计类软件、生产制造类软件、运维服务类软件和经营管理类软件。该分类为业内比较常见的工业软件分类方式，优点是简明易懂，缺点是集中于制造业，忽略了能源业和矿业的工业软件。

(1)研发设计类：计算机辅助设计(CAD)、辅助分析(CAE)、辅助工艺规划(CAPP)、产品数据管理(PDM)、产品生命周期管理(PLM)、电子设计自动化(EDA)等。生产制造类可编程逻辑控制器(PLC)、分布式数控(DNC)、集散控制系统(DCS)、数据采集与监控控制系统(SCADA)、生产计划排产(APS)、环境管理体系(EMS)、制造执行系统(MES)等。

(2)运维服务类：资产性能管理(APM)、维护维修运行管理(MRO)、故障预测与健康管理(PHM)等。

(3)经营管理类：企业资源计划(ERP)、财务管理(PM)、供应链管理(SCM)、客户管理管理(CRM)、人力资源管理(HRM)、企业资产管理(EAM)、知识管理(KM)等

(四)按照工业软件基本功能的分类方法在《铸魂：软件定义制造》书中，作者按基本功能将工业软件分为工研软件(CAD、CAE等)、工制软件(CAM、MES、3D打印等)、工管软件、工维软件、工量软件、工试软件、工控软件等，分类较细，尚未得到业界认可。

工业软件是工业互联网的核心。工业软件能够对工业流程进行数字化表达，打通各生产环节，建立起数字孪生，工业互联网利用边缘设备和物联网收集工业大数据，工业软件则负责工业大数据的处理和利用，将海量工业数据进行归纳学习进行数据反哺生产，实 现工艺与管理流程的优化，大幅提高生产效率，提高产品质量与良率。

工业软件是工业与软件相互融合、促进的产物。工业软件源于工业需求用于工业场景，根植于工业又脱胎于工业，工业软件的诞生需要扎实的工业积淀与技术积累，沉淀行业Know-how。法国达索、德国西门子等公司的发展印证只有基于高端工业才能孕育世界一流的工业软件。

(1)摸索阶段:1957年工业软件之父PatrickJ.Hanratty研发的PRONTO数控程序编制软件开启了快速发展的计算机辅助工业制造之路

(2)起步阶段:七八十年代，随着第一款CAD/CAE/CAM软件的发布，欧美先进制造国家迎来工业软件的第一波浪潮

(3)高速增长阶段:九十年代，伴随Windows操作系统的兴起，孕育出SolidWorks、SolidEdge和Autodesk三大巨头

(4)成熟期阶段:2000年之后，几大巨头纷纷转型升级，开启并购之路，形成CAx一体化系统，已占据世界工业软件产业核心位置^[2]

我国工业软件市场发展加快，增速高于全球水平。全球工业软件市场规模从2012年2850亿美元增长到2019年4107亿美元，CAGR为5.36%，国内工业软件市场规模从2012年728.6亿元增长到2020年1974亿元，CAGR为13.27%，超过全球平均水平。根据前瞻产业研究院的预测：国内工业软件市场规模将由2021年的2294亿元达到2026年的4301亿元，未来几年复合增速13.40%，国内市场仍将保持较快增长^[3]。

据数字化企业研习社数据：2018年我国工业软件中只有ERP和CAD/CAE/CAPP的渗透率超过了50%，其他工业软件的渗透率大多低于30%，国内工业软件渗透率普遍较低，未来有较大的提升空间。

根据亿欧智库的《2021中国工业软件行业报告》^[4]未来，中国工业软件将从技术、产品、服务模式和生态四个方面进行突破。

(1)技术：云计算推动了带来了工业互联网和工业APP。人工智能的深度学习可以帮助工业软件构建行业知识图谱，提升行业应用中知识自动关联、自动获取的智能化水平，以完善工业软件的功能。另一方面，大数据技术的应用能提高工业软件的数据分析能力，帮助用户进行决策。

(2)产品：目前，由于工业知识和技术的沉淀不足，对工业业务的理解不足，我国工业软件的功能较为简单和单一，与国外工业软件差距较大。未来，随着国产软件企业深耕行业，提高自主研发能力，国产软件的功能和性能都将逐渐赶上国外软件。实现产品一体化，工业设计领域的CAD、CAE、CAM由于在流程上的衔接，越来越多的软件开始集成这三大软件功能，实现整个产品设计和制造周期的管理

(3)服务模式趋向SaaS和定制化：云计算同样催生了按需服务的SaaS这样的商业模式。需求的多样化和差异化使越来越多企业从单一的软件销售转向提供解决方案

(4)行业逐渐标准化和开源：由于我国工业软件起步晚，行业尚未形成标准化的要求，导致许多产品之间的数据格式无法转化，加大了使用产品的难度。未来，行业标准的出台将使国产软件之间的配合使用更加容易，也有利于企业打造集研发、制造、运维等功能于一体的工业软件和解决方案。2021年9月，我国五项工业互联网平台国家标准获批立项，以推进行业标准化发展。开源的内涵主要是“开放、共享、协同”，软件的开源可以使相关从业人员协同攻克软件技术开发难点，降低软件开发成本.

由中科院主管的《互联网周刊》&；eNet研究院共同发布的“2021中国工业软件年度企业排行100”。下面是表单的前三十名：国电南瑞、宝信软件、中望软件、广联达、中控技术、柏楚电子、华大九天、和利时、神软、用友网络、朗坤智慧、美云智数、鼎捷软件、赛意信息、浩辰软件、盈建科、金航数码、数码大方、概伦电子、品茗股份、芯愿景、安世亚太、黑湖智造、安怀信、英特仿真、启明信息、开目、天喻软件、天河智造、亚控科技

参考资料：

[1]中国工业技术软件化产业联盟：中国工业软件产业白皮书（2020）（348页）.pdf

[2]2021工业软件应用白皮书

[3]计算机行业深度报告：工业软件研究框架-211101（45页）.pdf

[4]亿欧智库：2021中国工业软件行业报告（74页）.pdf

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