以人工智能、清洁能源、机器人技术、量子信息技术、虚拟现实以及生物技术为主的第四次工业革命,将智能制造推向了潮头。智能制造意味着数据、互联等新生产资料与生产关系的革命性变化,是制造业和科技的长期必然趋势。因此,作为智能制造的核心,工业软件的重要性也不断凸显。
所谓工业软件,其实是计算机科学、数学、物理学和管理学等各领域科学技术蓬勃发展与交叉融合的产物。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”。
在我国传统制造业向智能制造转型升级的过程中,核心要素便是智能制造装备和工业软件。因此,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保障我国产业链供应链安全与韧性的根本所在。
毫无疑问,强大的制造业需要强大的自主工业软件产业支撑,如果工业软件发展跟不上,将无疑成为制约制造业升级的一个重大短板。长期以来,因工业软件技术开发周期长、投入大、人才要求高等多种特点,我国工业软件发展速度受到制约。这样的局面该怎样被打破?我国工业软件市场的现状如何?
我国工业软件被外企垄断超八成
工业软件是工业知识软件化的结果,指将数学、物理、化学、电子、机械等多学科知识进行融合并软件化,广泛应用于工业领域各个要素和环节之中,具有分析、计划、配置、分工等功能,使工业软件成为智能工具,能够从机器、车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平,全面支撑企业研发设计、生产制造、经营管理等各项活动。
一般来讲工业软件被划分为编程语言、系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间软件。工业软件按照功能可分为三大类:CAD计算机辅助设计、CAE计算机辅助工程、CAM计算机辅助制造,这三款软件是当今工业领域必不可少的软件,航空、船舶、汽车等产品的研发都离不开它。目前,这三大类软件基本上都被美、法、德三国所垄断,尤其美国更是成为了全球工业软件的霸主。
而对于我国来说,规模以上的工业企业基本上都已经运用了工业软件来辅助生产和决策,即使是中小工业企业也大部分使用了1-2种工业软件。也正是如此,工业软件在中美贸易战中被用作断供、“卡脖子”的具体手段,其发展直接关系到中国企业生存与发展,关系到产业链供应链安全稳定。甚至有这样一种说法,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。
有数据显示,近年来我国工业软件市场以超过10%的年均增速快速发展,部分领域国产软件市场占有率超过50%,但研发设计类软件国外企业仍占主导地位,我国工业软件正面临补足研发设计高端软件短板,破解部分领域“卡脖子”问题的挑战。在中国科学技术协会发布的2022重大问题难题中,发展自主可控的工业设计软件列为10大产业技术问题之一。
产业面临大而不强、全而不优窘境
从全球视角来看,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,行业巨头通过并购称霸全球,国家参与度高等特征。
然而,我国工业软件产业仍然处于劣势。多年来,我国制造业增加值维持全球第一,但在全球制造业四级梯队格局中处于第三梯队,长期处于价值链的中底端,整体呈现“大而不强”“全而不优”的特点,制造大国向制造强国的转变中,工业软件的需求日益增加。
那么,我国需要从哪些方面突破从而“啃”下工业软件这块“硬骨头”呢?总的来看,目前我国工业软件相较于领先国家的弱势主要体现在以下两方面:首先,国内企业营业收入及研发投入与海外企业仍具有较大差距。从实际的研发投入来看,国内6家头部企业研发投入不及SAP的1/9。
其次,本土电子设计自动化厂商竞争力有所增强,但与国际巨头相比差距仍然巨大,例如,研发设计类工业软件(CAD/CAE/CAM等)各细分领域的前十大供应商中,国内企业数量占比较少,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。
可见,与互联网等快速爆发的行业相比,工业软件需要十年磨一剑的钻研和坚持。解决我国工业软件产业竞争力偏弱的问题,不仅需要技术攻关,更需要完善投融资机制、培育产业生态系统、强化人才培养和人才引进等对策建议。
高端工业软件是实现制造强国目标的重器
眼下,伴随着我国智能制造发展进入关键“窗口期”,政策驱动无疑成为了工业软件前行的重要推动力,近年来,我国关于工业软件相关政策已经不断出台。例如,在“十四五”期间,工业和信息化部组织实施产业基础再造工程,将工业基础软件与传统“四基”——关键基础材料、基础零部件、先进基础工艺以及产业技术基础合并为新“五基”。
市场方面对于工业软件的需求也在继续增加,规模保持高速发展,数据显示,2022年我国工业软件市场规模达到2407亿元,同比下降0.3%。在政策支持及技术创新双重驱动下未来三年工业软件市场蓬勃发展,根据预测,2023年我国工业软件市场规模将达2764.6亿元,预计2024年规模达到3813.8亿元,增速为15.0%。
同时,我国工业软件产业呈现企业数量多、但龙头企业少的现状。目前,我国共有有近1670家企业名称或经营范围含“工业软件”且状态为在业、存续、迁入、迁出的相关企业。从地域分布来看,广东省以300余家位列区域首位;上海、安徽分列二、三位,分别拥有280余家以及240余家。从成立时间来看,50.6%的工业软件相关企业成立于1-5年内;从企业性质来看,超9成的相关企业属于有限责任公司。2023年1月以来,工业软件相关专利申请已达76项。对于国内企业来说,想要在这场竞争中突围,过硬的实力,充足的资金,转瞬即逝的市场机遇和陪伴产业走下去的决心,缺一不可。
总而言之,工业软件使用数字化手段在生产上进行变革,以此促进了生产力与生产效率在一定幅度上的提升,在推动我国制造业转型升级、提升产业水平和促进经济增长等方面具有重要意义。因此,高端工业软件是实现我国从制造大国走向制造强国目标的重器之一。
展源
何发
2024-09-04
2024-10-15
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实验室是科技创新的基础条件和成果产出源泉。十四五以来,国家着力打造战略科技力量,推进国家实验室建设和国家重点实验室体系重组,数字化、智能化、自动化赋能生物科技快速发展,掀起了科研领域创新变革的浪潮。
作者:展源
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