“缺芯少魂”是制約我國邁向制造強國的重要瓶頸，其中，工業(yè)軟件不以實物形式存在，卻是工業(yè)企業(yè)運營的“大腦”，是支撐現代產業(yè)體系發(fā)展和創(chuàng)新的隱形“國之重器”，可謂“工業(yè)之魂”。目前我國工業(yè)軟件的創(chuàng)新和應用與制造業(yè)大國地位不相匹配，與制造強國的要求差距更大，不但成為我國獲得產業(yè)發(fā)展主動權的掣肘，也對產業(yè)信息安全造成了威脅?！袄鄯e效應”“鎖定效應”和“生態(tài)效應”是我國工業(yè)軟件產業(yè)發(fā)展面臨的三大壁壘，建議以加強技術創(chuàng)新和積累為基礎、以重大應用工程為牽引和以全球化平臺建設為依托，逐步破除三大壁壘并推動我國工業(yè)軟件產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與應用。

一、工業(yè)軟件缺乏難成制造強國

(一)工業(yè)軟件發(fā)展與制造強國要求差距明顯

工業(yè)軟件發(fā)展和應用水平與制造大國地位不符。隨著我國制造業(yè)向信息化和數字化轉型的加速，我國工業(yè)軟件市場規(guī)模呈加速擴張態(tài)勢，2011年到2016年，增速保持在15%～17.5%左右，高于全球工業(yè)軟件5%～6%增長水平。但從全球市場占比和自給率看，工業(yè)軟件的發(fā)展與應用水平與我國制造大國的地位不匹配，離制造強國差距更大。2016年，我國工業(yè)軟件市場規(guī)模為1247.3億元，其中非嵌入式軟件為461.4億元(《賽迪顧問中國工業(yè)軟件發(fā)展白皮書2017》)，僅占全球市場份額的5.5%，與中國制造占世界20%的份額不匹配。

自主工業(yè)軟件自給率低。從細分市場自給率看，2016年我國研發(fā)設計類軟件市場為103.5億元，80%被國外公司主導，其中達索系統(tǒng)和西門子PLM市場占有率分別19.05%和10.73%;生產控制類軟件市場為164.6億元，60%市場份額被西門子、霍尼韋爾、GE等跨國企業(yè)占據;信息管理類軟件市場規(guī)模為193.3億元，主要由浪潮、用友、金蝶等國內企業(yè)主導，Oracle、SAP等國外企業(yè)市場占有率在15%左右。同時，一些高端產業(yè)領域的專用工業(yè)軟件幾乎全部被國外公司壟斷，如國內集成電路設計公司的設計工作基本全部依靠Synopsys、Cadence、Mentor三家美國公司提供的芯片設計的電子自動化軟件(EDA);90%的航空企業(yè)采用達索系統(tǒng)公司提供的飛機設計軟件。從軟件產品類型上看，技術含量較高的研發(fā)設計類軟件市場絕大多數被國外企業(yè)占領，而我國企業(yè)在開發(fā)門檻較低的信息資源類軟件方面市場占有率較高。

(二)自主工業(yè)軟件缺失暗藏產業(yè)安全風險

工業(yè)軟件是以計算機及信息技術應用為特征的第三次工業(yè)革命中工業(yè)技術體系不斷演化和專業(yè)化分工的產物，已經滲透和廣泛應用于幾乎所有工業(yè)領域的研發(fā)設計、生產控制、組裝測試、售后運維、遠程服務等環(huán)節(jié)，進行數據的收集、分析和決策，已成為現代產業(yè)體系之“魂”。過度依賴國外工業(yè)軟件，失去的不僅是軟件市場，更存在喪失產業(yè)發(fā)展主動權和影響產業(yè)信息安全的風險。

一是存在制造業(yè)被低端鎖定，失去產業(yè)發(fā)展主動權的風險。一方面，工業(yè)軟件是工業(yè)技術和信息技術融合的載體，是工業(yè)知識、行業(yè)技術和管理經驗的代碼化表達，過度依賴國外工業(yè)軟件，意味著產業(yè)活動只能沿著國外的知識體系、技術路線、設計思想和管理經驗進行，不利于我國工業(yè)技術的創(chuàng)新和積累，中國制造業(yè)也將只剩制造的“軀殼”，被鎖定在“微笑曲線”低端。另一方面，工業(yè)軟件，特別是研發(fā)設計類軟件凝結了最先進的研發(fā)設計理念、知識、方法和工具，國外企業(yè)不可能出售含有最新創(chuàng)新成果的工業(yè)軟件，可售的工業(yè)軟件里固化的往往是上一代甚至上幾代的技術和數據，甚至還存在禁售或高端模塊“禁運”等現象，阻礙我國企業(yè)創(chuàng)新進程。例如波音公司787型飛機研制過程中，使用了8000多種軟件，只有不到1000種是商業(yè)軟件，其他僅為波音公司自用，是波音公司核心競爭力所在。目前我國80%的研發(fā)設計類軟件依賴國外，相當于80%的產品開發(fā)和創(chuàng)新能力由國外控制，長此以往將存在創(chuàng)新空心化風險。

二是存在產業(yè)信息安全風險。工業(yè)軟件的使用過程中將產生大量的工業(yè)數據和商業(yè)信息，一旦丟失或被濫用將使企業(yè)蒙受嚴重經濟損失，甚至導致產業(yè)癱瘓，危及國家產業(yè)安全。例如，2011年達索系統(tǒng)公司的Solidworks軟件被曝存在泄露計算機信息的后門，達索系統(tǒng)公司的研發(fā)設計類軟件被我國航空航天、汽車等行業(yè)廣泛應用，盡管公司說明合法授權軟件不存在未經客戶許可提供機密客戶數據的機制，但也為由軟件應用帶來的產業(yè)信息安全提出了警示。

二、三大壁壘阻礙工業(yè)軟件創(chuàng)新發(fā)展

2017年，德國墨卡托研究院對中國面向工業(yè)4.0的工業(yè)機器人、工業(yè)軟件和3D打印等三大技術發(fā)展情況進行了評估，認為工業(yè)軟件與國外技術差距最大，追趕和進步速度最慢。我們研究認為工業(yè)軟件產業(yè)自身特點決定了產業(yè)在技術、市場、應用等上存在強大的“累積效應”“鎖定效應”和“生態(tài)效應”，對于工業(yè)軟件后來者而言沒有任何后發(fā)優(yōu)勢。

(一)工業(yè)基礎薄弱難以突破“累積效應”壁壘

回溯歷史可以看到，目前全球知名工業(yè)軟件企業(yè)的成立與發(fā)展基本與工業(yè)信息化的進程同步，經過幾十年的不斷沉淀積累、升級和更新，已經發(fā)展到了相當高的水平和層次，提高了后來者追趕的知識門檻，形成“累積效應”壁壘，成為我國工業(yè)軟件在短期內實現成熟度、穩(wěn)定性和可用性提高難以逾越的鴻溝。一是工業(yè)軟件核心技術依賴國外。如國外廠商掌握CAE和CAD核心幾何內核，我國企業(yè)主要基于國外產品進行二次開發(fā)或定制化開發(fā)，同時，部分工業(yè)軟件的核心算法尚未掌握，如CAD的幾何內核算法和CAE有限次元算法，國內軟件企業(yè)需通過授權經營或整體購買的方式進行使用。二是工業(yè)知識和技術基礎薄弱。工業(yè)技術軟件化是工業(yè)知識、工藝經驗、技術訣竅、制造知識和方法的顯性化、數字化和系統(tǒng)化的過程，其成熟度直接代表了一個國家工業(yè)化能力和水平。我國大部分制造業(yè)處于跟跑階段或價值鏈中低端，對背后的設計原理和工業(yè)機理了解不夠深入，關鍵基礎材料、核心基礎零部件、先進基礎工藝、產業(yè)技術基礎等方面的知識和技術積累不足，缺乏可封裝入軟件的先進工業(yè)知識和技術。再如，EDA工具的開發(fā)是可靠的算法和工藝的結合，我國最先進的工藝產線均為引進，更不具備深亞微米級別的工藝能力，所以在EDA軟件中與工藝結合的工具開發(fā)上短期不可能取得突破。另外，既懂信息技術又懂工業(yè)技術，還擁有一定管理知識的復合型人才積累不足，也是影響工業(yè)軟件創(chuàng)新能力提升的重要原因。

(二)轉換成本巨大構成“鎖定效應”壁壘

巨大的轉換成本帶來的“鎖定效應”使軟件用戶在軟件選擇時存在路徑依賴，成為我國工業(yè)軟件產業(yè)化道路上的重要障礙。目前，我國部分軟件企業(yè)已經具備為國內工業(yè)企業(yè)用戶提供軟件配套和解決方案的能力，但是在市場推廣上存在較大障礙。究其原因，除了用戶對國外品牌的信賴之外，更重要的在于巨大的轉換成本，使得國產軟件難以對企業(yè)已用軟件進行替代。企業(yè)更換軟件系統(tǒng)是昂貴和費時的系統(tǒng)工程，需要企業(yè)研發(fā)組織體系、組織管理模式、業(yè)務流程等方面的變革，同時，軟件操作和使用的員工需要進行培訓和適應;另外，還要考慮到國產軟件與已有國外軟件之間的兼容問題。

(三)平臺化構成“生態(tài)效應”壁壘

平臺之爭已經成為智能制造時代競爭的制高點，國內外制造業(yè)和IT業(yè)的領導者均在自身已有優(yōu)勢基礎上，通過并購或研發(fā)等方式加速布局工業(yè)平臺，如GE的Predix平臺、西門子的Mindsphere平臺、SAP的HANA平臺等，平臺通過提供覆蓋研發(fā)設計、工藝仿真、原型測試、生產制造、遠程服務等各環(huán)節(jié)的工業(yè)軟件構建智能制造產業(yè)生態(tài)。最典型的為西門子公司，自2005年以來陸續(xù)并購UGS、INNOTEC、CAMSTAR、Tesis等10余家軟件公司，同時集成SAP軟件和Oracle數據庫，從不同角度補齊了制造全流程的軟件支撐能力，并實現無縫對接，構建排他、封閉和壟斷的生態(tài)系統(tǒng)，率先成為全球唯一一家智能制造軟硬件整合解決方案提供商。相比而言，我國工業(yè)軟件企業(yè)以開發(fā)研發(fā)設計、生產控制、信息資源等單環(huán)節(jié)軟件為主，貫穿整個制造業(yè)過程的生態(tài)化部署較少，為用戶提供整體解決方案的能力弱。

三、順應經濟全球化和制造業(yè)智能化態(tài)勢，精準施策破除三大壁壘

(一)補足工業(yè)2.0和3.0時代的技術和人才短板，破除“累積效應”壁壘

盡管工業(yè)軟件以信息技術為基礎，但也離不開工業(yè)知識和技術的支撐。我國工業(yè)技術創(chuàng)新能力已經取得巨大的提升，但在“壓縮式”工業(yè)化發(fā)展模式下，工業(yè)知識和行業(yè)關鍵共性技術等基礎仍不牢，需補工業(yè)2.0和3.0時代的短板。建議國家相關科技計劃繼續(xù)對工業(yè)軟件的開發(fā)與創(chuàng)新給予持續(xù)專門支持。在內容上，加強對算法等基礎技術支持;同時加強對關鍵基礎材料、核心基礎零部件、先進基礎工藝、產業(yè)技術基礎等工業(yè)基礎知識和技術的支持力度，支持匯集技術規(guī)范，操作規(guī)范，國家標準、經驗公式、模型算法等軟件核心內容及解決工具的行業(yè)知識庫、模型庫和算法庫的建設;在成果形式上，重視項目產出的知識和技術成果的軟件化，加強成果的擴散和應用;在項目組織上，探索以國內企業(yè)牽頭，國內外相關企業(yè)和機構共同參與的模式。

(二)以重大工程或項目為牽引，降低“鎖定效應”壁壘

工業(yè)軟件，尤其是高端研發(fā)設計與生產過程控制軟件是以領先用戶需求為驅動的創(chuàng)新，需要依托于行業(yè)應用，若脫離了具體的行業(yè)需求與環(huán)境，應用效果有限。建議以新一輪產業(yè)革命智能化和綠色化發(fā)展為契機，在航空航天、軌道交通裝備、高檔數控機床與機器人、集成電路等重點領域，以智能制造示范工程或重大科技項目為牽引，由領先的制造業(yè)企業(yè)牽頭，聯合國內外創(chuàng)新資源，開發(fā)一批高端工業(yè)軟件并開展示范應用，降低用戶的“鎖定效應”壁壘。

(三)以全球化平臺建設為依托，發(fā)揮“生態(tài)效應”優(yōu)勢

面向我國制造業(yè)轉型升級需求，支持國內外有實力的制造業(yè)企業(yè)和IT企業(yè)獨立或合作建立全球化的工業(yè)互聯網平臺，吸納國內外傳統(tǒng)工業(yè)軟件和新型工業(yè)APP企業(yè)進入平臺，加快與國際對接的相關平臺和軟件標準的制(修)定，發(fā)揮“生態(tài)效應”共生共享的優(yōu)勢，推動我國工業(yè)軟件產業(yè)的發(fā)展及在制造業(yè)的集成應用。