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隨著“中國制造2025”的推進，我國正全面提升制造創新能力，加快向“制造強國”的轉變。作為關乎我國智能制造的重要基礎和核心支撐的工業軟件也日益受到更高的關注，其國產化程度將對實現制造強國具有重要意義。當前，國內整個工業的發展需求為國產工業軟件的生存和發展提供了良好的產業發展背景。而技術變革 ，包括云計算、物聯網的興起，以及服務模式、商業模式的變革都為國產工業軟件企業帶來了新的發展機遇。本期聚焦專題特邀請多位專家共同探討工業軟件的國產化之路。

叢力群：淺談工業軟件的危機

寶信軟件股份有限公司叢力群

軟件之于工業，恰如神經之于人體，工業軟件遍及工廠的每一個角落，小到芯片、大到企業行業的信息化，無不需要軟件來實現對物理實體的感知、檢測與控制。所以，就有了諸如“軟件定義一切”，“無論如何強調軟件的重要性都不為過”的說法。

工業軟件涉及的種類范圍極為廣泛，可以從不同的維度加以劃分。工業軟件是將工業操作運行技術、工藝經驗、制造知識和控制方法的顯性化、數字化和系統化的過程，本質是工業與軟件的疊加或融合，即：以軟件形態承載工業知識，或將工業知識融入到軟件中，目前被廣泛討論的工業APP也是工業軟件的一種形式。

經過近十年的發展，國內工業軟件產業有了長足的發展，形成了巨大的產業規模，但是，也必須看到，國內工業軟件多數還處于低端競爭，缺少品牌號召力和質量優勢，應對智能制造國家戰略，總體狀況并不樂觀，甚至可能超過芯片等成為“最致命”的短板。

為了推動國內軟件產業的發展，國家在軟件和集成電路產業上出臺強有力的政策支持已經數年之久，雖然起到了巨大的促進作用，但目前的現狀仍然令人感到絲絲隱憂。

（1）除了部分行業的MES軟件具有了一定的競爭力和市場份額外，鮮有具有品牌號召力和質量優勢，可以與國際品牌齊名的大型工業軟件；這在一定程度上對企業工藝改造、產品創新和結構升級形成制約；

（2）國內工業軟件供應商大多采用（工程）項目型運作方式，即“定制化開發”，這種方法雖然可以更加貼近用戶的管理習慣，但弊端也是非常明顯的：軟件開發只關注滿足最低限度的功能需求，往往忽視過程中知識的不斷積累和對成熟產品的借鑒，更難以培養出大型軟件的架構技術；

（3）國內用戶企業重視技術引進，而忽視對引進技術的消化吸收，維護和二次開發資源投入不足，控制模型隨著裝備重復引進、高端加工裝備的嵌入式軟件多為“黑箱”或“灰箱”產品等等，這些都對企業進行新產品的開發形成了制約，增加了成本；

（4）高端的仿真設計、分析工具、企業管理和先進控制軟件仍然是巨頭的壟斷市場，目前，高端計算和分析設計軟件工具的重要性凸顯，如:科學研究、工程設計、芯片設計等等，絕大多數都是基于國外軟件產品完成的，在極端情況下，可能沒有任何“備胎”可供選擇。

總之，國內工業軟件競爭力不夠，根源有二：創新性不足、大型軟件設計開發的能力不夠。

在推進智能制造中，要實現在虛擬制造環境中完成從產品設計、中試到制造工藝參數和流程設計過程，并以數據不落地的方式進入實體制造環節，產品規范、制造計劃、物流配套的準確配置和無縫銜接，進而實現虛擬制造與實體制造的貫通，核心是軟件資產的配置，包括：產品設計、開發、測試、實驗與協同工具，優化調度控制軟件工具，數據分析預測工具，工藝知識庫與工藝控制軟件，各類專家系統和規則庫、函數庫，OMP決策支持軟件等。

工業軟件的開發有其特殊的規律性，有別于常規的軟件，工業軟件的特殊性涉及兩個方面：一個是開發過程的特殊性，一個是人才培養的特殊性。從宏觀著眼，需要既熟悉行業知識，又了解軟件開發，往往需要行業專家與軟件開發人員的緊密配合，僅僅依靠軟件工程師是編寫不出工業軟件的。從微觀著眼，則要求企業在產品開發之前進行調研，了解工業企業用戶在應用上關注的焦點，提高開發的可靠性，滿足企業智能制造的要求。為了保證工業軟件產品的實用性和可靠性，在技術線路上要特別關注前期的“應用調研”和后期的“工程評價”。

工業軟件的發展和成熟面臨著兩個方面的挑戰。一是技術挑戰，工業軟件屬于技術密集型產品，需要長期的開發周期，軟件是制造過程的核心，一旦故障，將使生產過程癱瘓，損失巨大，而采購價格在整個工程投入中占比并不高，通常用戶沒有強烈的意愿采用其他裝備而為此承擔風險；二是品牌挑戰，國外企業具有先發優勢和富有巨大的、彈性的盈利空間，利用先發優勢，利用長期以來形成的先進制造技術的優勢地位，在維持“可接受成本”的基礎上，針對快速變化的市場需求，提供較中國產品種類更豐富、功能更齊全、性能更穩定、使用更人性化、環境更友好的產品。這不僅擠壓國內工業軟件產品的利潤空間，甚至將其扼殺在初期階段，在一定程度上會動搖國內企業初期大量研發投入的信心和決心。

工業軟件對于實現智能制造國家戰略是必須要跨越的門檻，這需要各方相互合作，也需要開發商靜下心來持之以恒的深耕細琢，更需要國家來營造“認同軟件價值、保護知識產權”的良好軟件環境。

彭瑜：開創中國工業軟件自主可控、蓬勃發展的大好局面

上海工業自動化儀表研究院，PLCopen中國組織彭瑜

工業軟件的門類繁多，從其用途來分大體可分為：自動化類，MES/生產調度類，ERP類，PLM類和各種設計類（CAD、CAE、CAM等和工程仿真）的軟件。

目前一般認為國內的工業軟件市場是發達國家高端軟件產品的一統天下，或者說這些軟件一旦斷供，將會極大地影響我國工業的正常發展。從總體上看，這些門類的工業軟件我國不是沒有，但大都處于中低端的位置。如果我們能深入了解市場的變化，我們的認識或許會發生一些變化。

我只能從我熟悉的自動化類工業軟件來分析。一個由DCS/PLC構成的工程控制系統，其中用到的軟件有：實時操作系統（如VxWorks、Windows NT、InTime、QNX等，一般來講其功能對用戶是隱藏的）；編程組態軟件包（現在很多都基于IEC61131-3工控編程語言的國際標準）；圖形組態軟件包（包括流程圖形顯示、報警、歷史數據記錄功能等），也有人稱之為SCADA軟件或HMI軟件；控制工程項目開發管理軟件；DCS/PLC組成網絡用的通信組態軟件；如果還要用于運動控制的話，還要有專門的運動控制系統開發的軟件包。此外，工業自動化用嵌入式軟件包括實時操作系統、開發工具軟件以及軟件編排和部署軟件等。

在以上列舉的軟件中，國內可以拿得出手的或許只有HMI/SCADA這一類。我們不但有中低端的圖形組態軟件，而且也有高端的SCADA軟件以及與之配套的工業數據庫。在世界高端SCADA軟件中，亞控科技的KingSCADA居于第7位；在世界的工業數據庫軟件中，KingHistorian居于第8位。目前亞控科技已成為中國自動化市場上這類軟件占有率最高的企業，為全球6萬余家企業提供軟件授權服務，并廣泛應用于我國的30萬個大小工程中。根據美國ARC咨詢集團的報告，2018年，亞控科技終于在HMI軟件的國內市場上超越歐、美、法企業，在國內監控軟件市場上占據第一的寶座。

至于其它軟件與國外工業軟件相比，就乏善可陳了。差距在什么地方呢？首當其沖的應該是商品化程度差。一個優秀的工業軟件其商品化的標志是通用和長期有質量的服務，針對同類型的應用要求，用戶不必編代碼，只要組態、設置相關參數和調用適當的功能塊就可以完成自己工程項目的軟件。這是需要完整的總體規劃、嚴格的軟件工程、諳熟的編程技巧、嚴謹的測試檢驗和長期的積累升級，以及一以貫之的客戶服務，才可能成就一個成熟的軟件。舉例而言，最近一個比較火的國產嵌入式實時操作系統SylixOS，其IDE是在開源Eclipse的基礎上改的，OK（open kernel）也是基于RT-Linux，雖然一些用戶對其頗有好評，但因為庫還缺少很多功能，用起來就不那么順手了。用過的人說一用就知道這是國內的軟件。

其次，我們缺乏良性循環的工業軟件發展環境。全社會對知識產權的尊重和敬畏，是形成健康的軟件發展環境的基礎。如果只想一點力氣不花，一分錢不出，就能使用軟件，或是盜版或是“破譯”，即使國家有相當的投資，在這樣的氛圍下也很少有人愿意長期去開發和維護軟件，那么我國的工業軟件會永遠處于落后狀態。筆者就知道有些公司開發了基于IEC 61131-3的DCS/PLC編程軟件平臺，即使越來越成熟，也只愿意自己使用，而不愿意將其轉換為商品化的軟件。類似的，有的公司獲得了國家的科研經費，開發了同類型的軟件，而且還通過了符合國際標準的測試，通過了科研驗收，最后也不過束之高閣，沒有變成商品化的軟件為公眾服務。其中一個重要的原因就是懷疑我國工業軟件的盈利能力。

前面提到的亞控科技成立于1995年，經過二十多年的發展，在沒有國家任何投資、依靠自身的積累和堅持不懈，已經在工業監控軟件、全組態方式的MES和APS平臺軟件方面站穩了腳跟，僅KingFusion2019年的銷售額有望達到5000萬元。最近又推出了自主研發的工業互聯網平臺WellinCloud，將產品線擴展到云、邊、端三層，成為擁有“終端連接+邊緣計算+云端存儲+大數據分析+應用服務”等端到云的工業互聯網平臺供應商。該平臺采用完全配置化模式，讓大量無編程基礎而又深懂業務的企業內工程師可以量身定制工業APP。他們的成功經驗啟示我們，在國內這片工業軟件發展的熱土上，還是可以成就一番事業的。

杜品圣：軟硬兼施，中國工業自動化軟件發展的最佳途徑

菲尼克斯電氣中國公司杜品圣

目前，人們對于工業軟件這個命題原因就在于互聯網時代IT技術的迅猛發直接地進入工業領域，尤其是一些重要的討論是越來越火熱，同時它在工業領展， 許多IT的專家認為工業軟件就是IT的工業巨頭也在拼命地并購軟件公司，域中作用也越拔越高。其中一個重要的軟件的衍生物，很多的IT管理軟件可以以軟攻硬轉型成為工業的軟件公司。但是工業軟件的本質是為工業領域而用，它將不斷發展的新科技應用到工業領域中。工業軟件是工業領域中行業經驗的總結和工藝應用研究的成果，隨著工業化發展，各種創新的工業軟件技術不斷產生。按聯合國產業分類法共有39個工業大類，191個中類，525個小類。工業軟件要服務于如此巨大的工業領域。單單希望用一個簡單地方法來評價和比較國內外工業軟件的差距，這個良好的愿望從客觀上來講是件非常不容易的事情。我們有句老話：“隔行如隔山”，不同行業的工業控制軟件，其服務對象均不相同，鋼鐵行業針對的是冶金工業，其控制軟件很難適用機械行業。這說明工業軟件除了具有一般軟件的性質外，還具有獨特的行業特質。不同行業、不同生產模式、不同產品類型的制造企業，對工業軟件的需求差異很大，因此，工業軟件需要很強的可配置性和針對不同行業業務流程和工藝流程的二次開發能力。因此軟件工程師只有通過不斷熟悉行業的工藝流程和業務流程來積累行業知識，同時按照企業實踐應用及行業應用的普遍知識來發展工業軟件產業，才能開發出類型眾多的工業軟件。

特別近年來，隨著制造業競爭的加劇和客戶需求的個性化，制造企業對生產制造模式提出了越來越高的要求；而互聯網、物聯網、移動通信的快速發展，計算和存儲能力的迅速提升，軟件開發技術的不斷創新、虛擬現實/增強現實以及三維技術的普及，也對工業軟件發展帶來新的機遇。但是萬變不離其宗， 即使在當今新技術層出不窮，未來世界不確定的情況下，我們還是要堅持工業軟件的本心。 工業軟件是為工業所用，是為工業的發展而發展。

一、如何評價工業軟件國內外的差距？

我這里建議要細化分析，分類比較。 其方法是 ：

（1）明確要進行國內外比較的工業軟件的定義；

（2）明確要進行國內外比較的工業軟件具體應用行業。

不分青紅皂白地將一個工業軟件作為一種概念與國外技術進行籠統而抽象地比較常常不能得到預期的效果。這里，擺在我們面前的一個關鍵問題是如何對工業軟件進行定義和分類。工信部信軟司在發表的工業軟件產業發展有關的文件中指出：工業軟件指專用于或主要用于工業領域，為提高工業企業研發、制造、生產管理水平和工業裝備性能的軟件。其不包括那些通用系統軟件和應用軟件，如電腦操作系統、通信軟件、通用數據庫、辦公軟件、社交軟件、金融軟件等。同時百度中又將工業軟件大體上分為兩個類型：嵌入式軟件和非嵌入式軟件。嵌入式軟件是嵌入在控制器、通信、傳感裝置之中的采集、控制、通信等軟件，非嵌入式軟件是裝在通用計算機或者工業控制計算機之中的設計、編程、工藝、監控、管理等軟件。從中可知，工業軟件本質上是生產制造產業鏈的應用軟件，（1）縱向的集成：貫穿企業的產業鏈，從研發、工藝、制造、采購、營銷、物流供應鏈到服務；（2）橫向的遞進：從車間層的生產控制到企業運營，再到決策，建立產品、設備、產線到數字工廠；（3）價值鏈的延伸：從企業內部到外部，實現與客戶、供應商和合作伙伴的互聯和供應鏈協同。所以工業軟件是執行企業或產品全生命周期的軟件技術。如果說產品全生命周期分成幾個里程牌的話，包括產品開發、產品制造和產品服務（包括舊產品從市場消失，新產品的推入市場的極點）。從以上的理解，我認為實際上工業軟件可以分為兩種： 其一，對實時數據進行處理的工業軟件（嵌入式軟件），其二，對非實時數據進行處理的工業軟件（非嵌入式軟件）。即關于產品開發、產品管理 （包括企業管理MES，ERP等）、產品服務的軟件（包括企業）都屬于對非實時數據進行處理的非嵌入式工業軟件。而生產制造控制屬于對實時數據進行采集、控制和通信的嵌入式工業軟件。談到這里，我有些恍然大悟，原來目前我們大家討論的工業軟件大多數是屬于對非實時數據進行處理和分析的軟件。而對于對實時控制數據進行處理和管理的工業軟件討論得很少。特別是我們從事工業自動化控制的人，對于工業控制軟件的發展好像有點力不從心。其根本的原因在于工業控制技術的軟件發展不是以軟用軟，工業控制軟件的發展完全依賴于控制系統（硬件）的發展。 如果我們不談控制系統硬件的發展而空談工業控制軟件發展，本末倒置的現象就會出現。

二、中國工業控制軟件與國外技術相比，處于落后的地位，其原因是國內沒有國際領先的工業控制系統（硬件）

談到國內外工業控制軟件的比較（PLC軟件、 DCS軟件、運動控制軟件），想想目前我們工控領域60%以上采用的國外的控制器或國外的技術，中國本土的工業控制軟件能夠發展嗎？所以作為從事自動化控制領域的工作人員，還是要回歸本源，多談談如何盡快地發展本國的自動控制系統，開發新一代的控制系統，同時以此硬件為載體，

開發實時操作系統以及相應的開放式的軟件。這可能才是我們討論工業軟件的正道。

具體來講如何能在國內的工業控制軟件上有一個質的飛躍，滿足當今智能制造的需要。作為拋磚引玉我提出下面兩點：一是自動化控制系統必須融合人工智能的技術；二是PLC控制系統的框架結構必須要進行變革。

胡昌振：打造自主可控工業軟件體系

北京理工大學教授胡昌振

工業軟件是以工業知識為核心，源于工業真實需求，在工業應用過程中優化。在工業軟件領域，贏者占先、強者愈強的馬太效應尤為突出。目前，我國工業軟件市場八成以上的設計、制造、服務等軟件為國外品牌，工業軟件的核心技術被國外巨頭所掌控。

從技術上來看，國內工業軟件同國外的差距，主要體現在工業技術軟件化不足。工業技術軟件化是將工業領域和工業技術中設計、仿真、工藝等方面的生產知識、工藝方法、技術經驗等實現數字化、模型化、顯性化、系統化以及智能化，并通過軟件形式進行封裝、承載、應用以及更新迭代等進行可重用“固化”，也就是將人類專家的工業知識和方法轉化為機器可執行的知識和方法，實現軟件定義智能制造。當前，我國工業各行業各領域的工業技術凝練水平不高，工業關鍵技術與信息化融合嚴重不足，部分工業軟件的核心算法尚未掌握，尤其是工業行業機理的模型化、軟件化及顯性化存在較大差異。

其次，國內外工業軟件雖然在設計原理上差異并不大，但國產工業軟件在功能、性能、易用性、穩定性等方面的表現卻差強人意。無論是企業經營管理類工業應用軟件（比如ERP、CRM、HRM、SCM等）、生產調度與過程控制用工業應用軟件（如MES、PPS、生產控制類工業APP等），還是研發設計用工業應用軟件（比如CAX、PDM、研發類工業APP等），都不同程度地存在上述問題。而且，各類工業軟件之間兼容程度低，系統集成困難，導致應用和推廣過程更加艱難，圍繞工業產品生產制造銷售全生命周期的國產工業軟件產業鏈遠未形成。

沒有自主可控的工業軟件，就不可能有自主的智能制造。發展壯大國產工業軟件產業，必須加大“政產學研用”一體化支持力度，根據工業基礎軟件和工業行業應用軟件的不同特點，抓緊構建面向工業全價值鏈的整體發展規劃，著力打造自主工業軟件體系，建立健全自主工業軟件產業鏈。工業基礎軟件方面，應大力發展支撐各業務系統運行的技術基礎架構，構建統一的業務基礎平臺。工業行業應用軟件方面，應針對行業特點，提煉各行業領域的業務模型，形成面向行業產品全生命周期的自主工業業務軟件系統。同時，還要加強既懂工業技術又懂軟件工程的復合型人才的培養。

摘自《自動化博覽》2019年8月刊