时间：2023-05-25 09:59:07 点击：61
工业软件是工业制造的“大脑和神经”，大力发展工业软件，推动核心工业软件自主可控，是中国建设“制造强国”的必由之路和提升产业国际竞争力的重要抓手。通过构建工业软件产业链全景图，分上游、中游和下游分析了工业软件产业链的构成。当前，**工业软件产业生态系统呈现出寡头垄断市场格局，上下游之间密切嵌合，智能化、云化、集成化发展态势明显，行业成员通过并购称霸**，国家参与度高等特征。
中国工业软件产业仍然处于劣势，表现为电子设计自动化行业市场规模增速快于**，但外资企业占**优势地位；本土电子设计自动化厂商竞争力有所增强，但与国际成员相比差距仍然巨大；工业软件产业规模虽保持中高速增长，但占**比重仍然较低；国内市场被外资企业主导，部分细分行业产品严重依赖进口等。为解决中国工业软件产业竞争力偏弱的问题，提出组织力量进行技术攻关、完善投融资机制、培育产业生态系统、重视人才培养和人才引进等对策建议。
关键词：工业软件；产业链；产业生态；产业竞争力；工业制造；工业互联网
作为工业领域研发设计、业务管理、产品制造、生产调度和过程控制的相关软件与系统，工业软件被公认为工业制造的“大脑和神经”，成为数字经济时代工业领域的“皇冠”。作为制造业**大国，我国拥有世界上较齐全的产业门类，然而，核心工业软件领域却始终是我国产业发展的软肋。目前，我国核心工业软件产业发展落后发达国家约20年，80%的工业软件被外企垄断。工业软件已经在中美贸易摩擦中被美方用作断供、“卡脖子”的手段，直接关系到我国企业生存与发展以及产业链供应链安全稳定。大力发展工业软件，推动核心工业软件自主可控，既是我国建设“制造强国”的必由之路，也是提升产业国际竞争力的重要抓手以及**我国产业链供应链安全与韧性的根本所在。
借鉴自然界的生态系统概念，产业生态系统是指影响产业发展的诸要素及其相互作用关系，包括产业内企业成员及其相互关系、产业链上下游关系、产业发展的配套支持条件（公共服务体系、产业政策与竞争政策、社会经济文化条件等）。产业生态系统包括但不限于产业链，有着比产业链更加丰富的内容。本文分析了工业软件产业链的构成，概括了**工业软件产业生态系统的特征，并对中国工业软件产业竞争力及其偏弱的原因进行了分析，最后对提高中国工业软件产业竞争力、增强自主可控能力提出了对策建议。
1. 工业软件产业链
工业软件产业链可分为上游、中游和下游三个环节。工业软件产业链全景如图1所示，上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件，如计算机设备、操作系统、开发工具和中间件。中游主要包括研发设计软件、生产控制软件、业务管理软件及嵌入式软件。其中，研发设计类软件主要应用于设计环节，是数字化研发创新的主要工具，能够提升产品开发效率、降低开发成本、提高产品质量；生产控制类软件主要应用于产品生产过程，帮助企业提高制造过程的管控水平，改善生产设备的效率和利用率；业务管理类软件主要用于提升企业的管理治理水平和运营效率；嵌入式软件是基于嵌入式系统设计的软件，用于实现其他设备的控制、监视、管理等功能。在下游应用方面，工业软件广泛应用于机械装备、汽车制造、能源电力、航空航天、工业通信和安防电子等领域与环节中。
图1 工业软件产业链全景
资料来源：笔者根据相关资料绘制。
目前，在我国市场中，工业软件产业链上游及中游占据主导地位的是国外厂商，如上游的苹果、微软，中游的SAP、西门子，这些企业通过频繁横向扩展和纵向积累，拥有较尖端的人才、科技与创新资源，控制着整个生态系统。近年来，随着成本优势发挥与人才资源汇集，我国工业软件企业在部分领域已获得较高的市场份额，通过加大研发投入逐步在产业链的中高端占有一席之地，如业务管理类软件的用友网络和金蝶软件，在产业链中初步获得了话语权。在产业链下游环节，基于数字化模型，我国工业软件已经发展出满足各专业应用领域需求的工业手机软件，发展前景可期。
基于产品用途，工业软件可划分为研发设计软件、生产控制软件、业务管理软件和嵌入式软件[1]。由于我国过去的工业数字化路径偏向于“重硬轻软”，而嵌入式软件大多与硬件集成销售，因此从销售额来看，嵌入式工业软件市场规模较大，接近千亿元；排在*二位和*三位的生产控制类及业务管理类工业软件受益于工业自动化、企业数字化升级，过去几年实现了较快发展；而研发设计类软件受到国内软件行业环境等的影响，目前市场份额较小，成为工业4.0时代我国产业结构转型升级的重点和难点。主要核心工业软件产品类型、应用领域、国内外代表性企业见表1。位于产业链中游研发设计环节的核心工业软件主要包括CAD、CAE、CAM、PLM、EDA等。其中，EDA由CAD、CAE、CAM等概念发展而来，是较重要的集成电路软件设计工具，EDA软件水平代表了一国电子产品的设计能力[2]。借助EDA，以计算机辅助的工业软件来替代人脑计算，可自动完成对目标芯片的逻辑编译、简化、分割、综合、布线和仿真，产品合格率大大提高，平均成本显著下降。
表1 主要核心工业软件产品及代表性企业
注：笔者根据公开资料整理。
2. **工业软件产业生态系统特征
作为产业链条中各类参与者、产业发展的支撑因素与外部环境等构成的多维系统，产业生态系统影响着各主体的行为方式和**联系。当前，**工业软件产业生态系统呈现出寡头垄断市场格局，上下游之间密切嵌合，智能化、云化、集成化发展态势明显，行业成员通过并购称霸**，国家参与度高等特征。
（一）寡头垄断市场格局
寡头垄断市场结构主要来自三方面。一是技术本身的门槛高。由于集成电路产业经过半个多世纪的高速发展，其设计和生产复杂程度**提高，一个高端芯片，动辄包含上百亿晶体管，如何让计算机高效准确地求解这些复杂问题，形成了一个个实在的技术壁垒。不仅如此，核心工业软件种类众多、流程复杂，大多厂商只能生产部分点工具，即使行业成员通过不断并购重组、补齐产品，形成了自己的优势领域，也很难做到全链通吃。二是市场容量的壁垒。电子信息产业中越前端的产业规模越小，越后端的规模越大，核心工业软件处于产业前端，其市场容量很大程度上限制了后来竞争者。三是锁定效应与用户黏性形成壁垒。从客户端来讲，用户从成熟的核心工业软件切换到新的软件工具要付出较高的学习成本，因此核心工业软件的使用存在用户黏性。可想而知，在这样一个市场容量不大，存在较高技术壁垒和产品用户黏性且被成熟公司垄断的领域，其他竞争者反**的可能性微乎其微。
（二）上下游之间相互嵌合的生态网
工业软件产业链的正常运行要求实现上下游软件之间的匹配与兼容，受这一特征影响，不仅要求工业软件企业的自身产品覆盖从设计到封装使用的全流程工具链，而且要求与上游软硬件设备供应商、下游应用需求方形成较为稳固的产销关系，这种密切嵌合的关系网日益成为工业软件产业的发展常态。在工业软件上下游相互嵌合的生态网中，新产品、新工艺相互促进、互为一体、滚动发展，使得生态网外的竞争者更难跻身产业链的某一环，实现反**。
（三）智能化、云化、集成化发展态势
以EDA软件为例，人工智能将在EDA中扮演更重要的角色，促进智能化发展。一方面，芯片设计基础数据规模的增加与系统运算能力的阶跃式上升为人工智能技术在EDA领域的应用提供了新的契机，通过AI算法可以客户设计达到较优化的PPA目标（功耗、性能和面积），开发针对具体环节或场景的定制化工具与性能更高的终端产品；另一方面，利用人工智能技术可以更智能化地进行判断，帮助设计师精准决策，降低芯片设计门槛，缩短设计周期，提升EDA工具效率。
云化指的是云技术将更多应用于EDA领域。利用“云计算+EDA”模式，在线提供EDA工具和软件，不仅能够使设计工作摆脱物理环境制约，还能避免设计企业因计算资源不足、流程管理等问题带来的研发风险，**企业研发生产效率；通过EDA云化，可以为客户提供混合云、公有云等环境服务，提供模块可选、弹性算力、高可靠性的工具服务；此外，EDA云平台能有效降低企业在服务器配置和维护等基础设施方面的费用，降低客户资本支出。
集成化就是通过将不同元器件用封装等形式集成到更高层次，从而提供更强的性能。EDA软件可以在芯片设计早期进行系统集成，建立裸片—封装—PCB—系统的闭环建模和分析流程，推动复杂功能设计的异构集成，为整个系统提供设计和验证工具[3]。
（四）并购是行业成员称霸**的重要手段
国外工业软件成员绝大多数经历了多次并购重组而得以发展壮大，这也是其之所以能够为客户提供完整产品系统能力的主要原因。如新思科技通过大量并购，形成从设计前端到后端的完整生产能力与技术，满足客户差异化诉求，自1990年**并购以来，公司已并购总计**百起，产品线得到持续补强。2021年，公司并购步伐还在加速，收购了10~800G数据速率以太网控制器IP公司MorethanIP，使公司IP产品组合得到进一步扩充，将为客户提供面向网络、AI和云计算片上系统（SoC）的低延迟、高性能全线以太网IP解决方案。Dassault公司在大量收购后往往推出对应的产品品牌，扩充自身产品线，在PLM、CAD、CAE、工业仿真技术、平台打造等方面均积累了优势，能够支持从项目前阶段、具体设计、分析模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程，工业软件产品功能强大、市场份额良好、客户基础广泛，成为工业软件成员（见表2）。