軍工行業助力工業軟件國產化的對策研究

■ 侯媛媛 夏 輝 劉艷麗

當今我國工業產值全球領先，2020年工業增加值高達31.3 萬億元，連續11 年位居第一制造業大國。在聯合國產業分類中，我國是唯一一個擁有全部工業門類的國家，形成了覆蓋41 個大類、207 個中類、666 個小類的現代工業體系。盡管我國制造業在規模上居全球之首，但大而不強、全而不優的局面并未得到根本改變，“缺芯少魂”問題依舊突出。工業軟件作為高端裝備研制生產全生命周期中數據源生成、加工、共享和增值不可或缺的工具和基礎，是支撐研發設計、生產調度、業務管理和過程控制的隱形“工業之魂”，是中國制造向“智”造升級的利刃。工業軟件技不如人、受制于人，將嚴重影響我國邁向制造強國的進程。

一、工業軟件已成為阻礙我國制造業發展的瓶頸

（一）我國工業軟件發展現狀

我國工業軟件起步不晚，但受歷史時期“重硬輕軟”思想的影響，國產軟件發展嚴重滯后，國內市場長期被國外壟斷。在研發設計類軟件領域，法國達索、德國西門子、美國Autodesk 在我國CAD 市場的占有率達90%以上，自主擁有CAD 核心技術——幾何內核的國內企業極少，多數企業是通過授權許可方式獲得經營權。國內CAE 軟件市場上，美 國ANSYS、ALTAIR、NASTRAN 等公司占據主導地位，所占市場份額高達95%。生產調度類軟件領域，國內市場被西門子、施耐德、GE 等國際巨頭占據，南瑞集團、寶信軟件、石化盈科等僅在電力、鋼鐵冶金、石化等細分行業有所突破。業務管理類軟件領域，Salesforce 借助云服務模式的優勢發展迅猛，多年來始終占據全球CRM（客戶關系管理）軟件市場首位。德國SAP、美國ORACLE 公司長期壟斷ERP（企業資源計劃）軟件高端市場，用友網絡、金蝶軟件僅在中低端市場爭得一席之地。

隨著數字經濟的發展，我國越來越意識到工業軟件國產化的重要性。國產軟件憑借需求理解、服務響應、產品價格等方面的優勢，也逐漸展現出良好發展態勢，特別是在特色行業和云端應用上表現優異。如數碼大方自主研發的CAD 軟件，實現了包括華為、北汽福田、珠海格力在內的百萬用戶應用。和利時推出的面向過程自動化應用的HOLLiAS一體化解決方案，實現了現場智能儀表設備、控制系統、企業資源管理系統之間的信息傳送和管控優化，已被成功推廣應用于電力、化工、能源等多個領域。雖然取得一定成績，但我們還應清楚認識到，國產工業軟件還有很長的路要走，與國外領先企業相比，我國在關鍵技術研發、市場競爭力等方面仍差距懸殊，國產軟件還處在“跟隨者”位置。

（二）工業軟件發展面臨的難題及對我國制造業的影響

1.國產軟件研發需要協同突破瓶頸技術

以研發設計類軟件為例，功能模塊一般包括可視化建模、底層計算求解、結果后處理三部分，其中底層計算求解引擎是CAD 和CAE 最基礎的核心組件，引擎的求解策略適應性、計算精度與效率將直接影響到軟件性能。底層計算求解引擎技術在國外發展較早，應用較為廣泛的幾何引擎ACIS 和Parasolid、幾何約束求解引擎DCM 等早在市場上站穩腳跟。在近乎壟斷的市場環境下，為數不多的國內技術團隊將較難獲得應用迭代、持續發展的機會。再加上求解引擎屬于關鍵中間件產品，面臨著研發周期長風險大、直接市場需求小、投入產出比不高等問題，技術團隊自主研發的動力不足，堅持者寥寥無幾。且由于技術研發難度較大，單靠一個或幾個團隊也難以真正實現瓶頸技術突破。

2.國產軟件需要經歷足夠的應用錘煉

成熟工業軟件需要時間門檻，需要在應用中持續研發、迭代、改進和重構。只有經過技術突破、產品開發、應用驗證、推廣應用，才能成為成熟的商業化軟件。一般而言，從關鍵技術突破到形成功能完整、穩定運行的產品，再到實用于工業場景、經歷工業應用錘煉，一般需要經過10～20 年，而應用錘煉時間更是占到其中的一半，這足以看到應用錘煉的重要性。SolidWorks 公司極為認同該觀念，規定每年要定期召開全球用戶大會，公布用戶針對上一版本提出的改進需求，并將其作為軟件版本更新的直接依據。相比而言，國內市場對國產軟件不夠信賴，國產軟件缺少規模用戶應用驗證、需求反饋和迭代改進的機會，容錯成長的環境尚未形成。

3.國產軟件需要工業知識和技術訣竅的沉淀

工業軟件是工業的結晶，而非僅僅是信息化工具。工業軟件最為核心的是經過時間沉淀的工業知識、工業經驗和技術訣竅。在工業場景應用中，專家智慧和數據經驗被顯化封裝成可復用的組件，只有經歷過知識與經驗的淬火，工業軟件才能真正實現與工業企業的融合。國外極為重視工業知識的積累和保護，波音787 研制過程使用的8000 余件軟件中，僅1000 余件屬于商業軟件，其余均屬于多年積累形成的自主專用軟件，并不對外銷售。與國外相比，國內工業企業知識沉淀的意識薄弱，較多采用“拿來主義”，直接購買國外軟件，導致長期積累的海量關鍵技術、工藝、流程、知識和經驗被國外軟件收集，工業軟能力出現“空心化”問題。

4.業界使用的標準由國外大型軟件企業主導

部分單位對國外軟件存在較大依賴，為了與國外軟件實現兼容使用和互聯互通，只能被動遵循國外標準。目前廣泛使用的標準較多由國外大型軟件企業主導。如兵器行業的《兵器產品三維建模通用要求》，主要適用于使用美國Pro/E 軟件和Pro/NTRALINK 軟件進行的三維建模設計；航空工業的《航空產品數字化設計與制造系列標準》，重點面向基于法國達索CATIA 軟件的應用。部分單位模仿國外軟件標準，盲目跟隨國外知識體系、技術路線、工藝流程，導致標準與工業活動脫節。另外，由于工業軟件標準制定缺乏頂層設計與統籌規劃，單位之間各自為戰，導致工業軟件的可擴展性、可配置性、可重構性也較為不足。

5.我國工業軟件知識產權保護環境尚不健全

個別單位由于習慣使然或者出于成本考慮，選擇盜版軟件或者放任員工使用盜版軟件。對于單位自身來說，可能會帶來被訴侵權、高額賠償或者品牌形象受損害的風險。據統計，2017 年以來法國達索因侵權先后起訴國內企業10 余次，其中上海同捷由于非法使用CATIA 軟件，被判賠償侵權費1505 萬元。對于整個競爭環境來說，過多使用盜版軟件，也在一定程度上擠壓了國產軟件的生存空間，國內企業不再愿意高額投入進行自主研發，出現“劣幣跨界驅逐良幣”現象。除此之外，開源軟件的違規使用問題也亟需警惕。由于不同開源軟件的使用協議、授權范圍存在較大差異，不同開源軟件之間的兼容情況也較為復雜。對開源軟件的管控不足，將增加知識產權侵權風險。

我國工業軟件自主創新不足，將帶來一定的風險：一是存在禁用風險。目前國外衛星工具包(STK)和部分空間環境分析工具已被禁用，部分高等院校被禁止使用MATLAB 軟件，華為被禁止與美國三大電子設計自動化公司（Synopsy、Cadence、Mentor）合作。軟件一旦被禁用，將會影響到裝備的正常研制生產過程。二是存在安全風險。部分國外軟件應用較為復雜，對軟件提供商技術支持的依賴性較強。軟件使用中產生的大量數據存在丟失或被濫用的問題，亟需加以關注。三是制約可持續發展。不同廠商的軟件之間存在兼容性障礙，一旦形成路徑依賴，遷移或者替換將產生巨大代價；且部分軟件的數據格式不開放，系統集成、數據提取存在較大難度。四是阻礙創新超越。工業軟件即能力，長期使用國外軟件，等同于將單位多年積累的業務流程、知識經驗等核心能力無償輸出給國外公司，將造成“強他而非自強”的局面，不利于實現創新超越。

二、我國工業軟件國產化進入發展關鍵期

當前工業互聯網時代的到來，為工業軟件國產化帶來新的機遇和挑戰。隨著5G、云計算、大數據、人工智能等新興技術與工業領域不斷融合，數字經濟浪潮驅動傳統制造業加速變革。工業云、工業大數據、工業APP 等新模式新業態涌現，傳統工業軟件將面臨著整個架構體系的重建，這為國內企業縮短差距乃至彎道超車提供了機會。如工業云的出現，使SaaS（軟件即服務）模式逐漸進入市場競爭，這種嵌入內生的平臺方式，必然引起軟件行業未來競爭格局的變化。軟件不再僅僅是單一的軟件，而是“軟件+服務”的整體解決方案，工業軟件以增值方式進入云端，用戶以“訂閱”方式共用云端的成熟資源，這種模式下企業之間的核心競爭點將會發生明顯改變。另外，大數據、人工智能等技術的應用，也為工業軟件發展帶來新的活力。大數據驅動下的工業企業流程再造，為工業軟件的靈活性、適應性提出更高的要求；大數據挖掘與關聯分析技術，為工業軟件的求解建模拓展了新的思路；人工智能和機器學習的強大特征表征能力，將顯著提升模型的解釋性和自我成長性；工業APP 基于其微內核、高內聚、強專業性的特點，可以有效屏蔽機理模型類工業軟件的通用技術門檻，為國產軟件的后來居上提供了新的途徑。

當今國產工業軟件發展進入關鍵期，在看到機遇的同時，我們還應意識到，挑戰始終與機遇并存。國內企業若不能搶占先機，一旦國際巨頭基于云服務建成“工業數字平臺”，將會加速國內工業企業經驗和知識被“鎖定”在平臺上的過程，國內企業將被置于更加不利的市場地位。

三、軍工行業助力工業軟件國產化進程的有關建議

軍工行業作為國家的支柱行業，需要把握新一輪工業革命帶來的難得機遇，集合政府以及技術攻關、產品開發、軟件應用、測評服務主體等多方力量，助力推動工業軟件國產化進程。

（一）推進工業軟件核心技術協同攻關

鼓勵和支持骨干企業、科研院所、高校基于開放模式，提煉核心技術難點及行業關鍵問題，在瓶頸技術研發上發揮排頭兵作用，提高對工業軟件內核的貢獻度。建立健全工業軟件核心技術攻關新型舉國體制，發揮集中力量辦大事的優勢，通過產學研合作、產業上下游聯動和軍民聯動，打造聯合開發、優勢互補的產業技術創新聯盟，協同推動核心技術攻關和集成適配優化。利用政府科技計劃渠道，支持大型工業軟件的系統架構技術、底層求解引擎技術研發與標準體系研究等，以重大工程實施、重大產品開發開展應用示范，帶動工業軟件發展，積累形成具有自主知識產權的核心成果。

（二）加快工業軟件、工業云和工業大數據標準體系制定

加強工業軟件標準體系的頂層設計與統籌規劃，推動工業軟件、工業云和工業大數據等標準制定。面向工業軟件的實際應用場景需求，圍繞通用基礎、業務管理、基礎產品研制鑒定和應用驗證等，開展軍工工業軟件標準體系研究、標準框架構建。加快制定需求標準、基礎編碼、架構標準、測試評估、安全防護等共性支撐標準，以及工業設計、生產、管理、服務等環節的應用服務標準。鼓勵骨干企業、科研院所、高校參與國際標準化組織、協會、聯盟的標準化工作，提升國產軟件在國際市場上的話語權。

（三）鼓勵和支持國產工業軟件的應用推廣

鼓勵在軍工行業優先使用國產化工業軟件，堅持邊研邊用、邊用邊改，通過應用將國產軟件產品與解決方案迭代成熟，不斷提高軟件的穩定性、實用性和成熟度。健全涵蓋基礎理論研究、核心技術攻關、工業軟件開發、工程應用實踐的完整產業鏈，引導形成產用結合的生態體系，解決需求與技術相脫節的問題。支持基礎軟硬件廠商開展系統集成適配關鍵技術攻關，強化技術產品和終端應用的協同互動，面向應用需求體系化地提升關鍵基礎軟硬件的性能和可靠性。同時推進工業軟件服務體系的健全完善，提升工業軟件質量評測、適配驗證、軟件過程及能力成熟度評估的能力和水平。

（四）加大對國產工業軟件的知識產權保護力度

一要營造良好知識產權保護生態。通過多部門協同聯動，組織引導軍工單位使用優秀國產工業軟件，加強軟件集中采購和軟件資產管理；推動使用國產軟件的宣傳和培訓，增強全員版權意識。二要提升國內企業知識產權保護意識和能力。引導將知識產權管理納入軟件企業研發全過程，鼓勵軟件企業提前進行有重點、有層次的知識產權布局，及時對自主研發成果進行確權，構建從核心到外圍的知識產權保護體系。引導軟件企業及時對成果進行技術價值評估、知識產權侵權風險排查、開源許可風險識別，以規避知識產權侵權風險，打造出自主可控的國產工業軟件。