随着“中国制造2025”的推进，我国正全面提升制造创新能力，加快向“制造强国”的转变。作为关乎我国智能制造的重要基础和核心支撑的工业软件也日益受到更高的关注，其国产化程度将对实现制造强国具有重要意义。当前，国内整个工业的发展需求为国产工业软件的生存和发展提供了良好的产业发展背景。而技术变革 ，包括云计算、物联网的兴起，以及服务模式、商业模式的变革都为国产工业软件企业带来了新的发展机遇。本期聚焦专题特邀请多位专家共同探讨工业软件的国产化之路。

丛力群：浅谈工业软件的危机

宝信软件股份有限公司丛力群

软件之于工业，恰如神经之于人体，工业软件遍及工厂的每一个角落，小到芯片、大到企业行业的信息化，无不需要软件来实现对物理实体的感知、检测与控制。所以，就有了诸如“软件定义一切”，“无论如何强调软件的重要性都不为过”的说法。

工业软件涉及的种类范围极为广泛，可以从不同的维度加以划分。工业软件是将工业操作运行技术、工艺经验、制造知识和控制方法的显性化、数字化和系统化的过程，本质是工业与软件的叠加或融合，即：以软件形态承载工业知识，或将工业知识融入到软件中，目前被广泛讨论的工业APP也是工业软件的一种形式。

经过近十年的发展，国内工业软件产业有了长足的发展，形成了巨大的产业规模，但是，也必须看到，国内工业软件多数还处于低端竞争，缺少品牌号召力和质量优势，应对智能制造国家战略，总体状况并不乐观，甚至可能超过芯片等成为“最致命”的短板。

为了推动国内软件产业的发展，国家在软件和集成电路产业上出台强有力的政策支持已经数年之久，虽然起到了巨大的促进作用，但目前的现状仍然令人感到丝丝隐忧。

（1）除了部分行业的MES软件具有了一定的竞争力和市场份额外，鲜有具有品牌号召力和质量优势，可以与国际品牌齐名的大型工业软件；这在一定程度上对企业工艺改造、产品创新和结构升级形成制约；

（2）国内工业软件供应商大多采用（工程）项目型运作方式，即“定制化开发”，这种方法虽然可以更加贴近用户的管理习惯，但弊端也是非常明显的：软件开发只关注满足最低限度的功能需求，往往忽视过程中知识的不断积累和对成熟产品的借鉴，更难以培养出大型软件的架构技术；

（3）国内用户企业重视技术引进，而忽视对引进技术的消化吸收，维护和二次开发资源投入不足，控制模型随着装备重复引进、高端加工装备的嵌入式软件多为“黑箱”或“灰箱”产品等等，这些都对企业进行新产品的开发形成了制约，增加了成本；

（4）高端的仿真设计、分析工具、企业管理和先进控制软件仍然是巨头的垄断市场，目前，高端计算和分析设计软件工具的重要性凸显，如:科学研究、工程设计、芯片设计等等，绝大多数都是基于国外软件产品完成的，在极端情况下，可能没有任何“备胎”可供选择。

总之，国内工业软件竞争力不够，根源有二：创新性不足、大型软件设计开发的能力不够。

在推进智能制造中，要实现在虚拟制造环境中完成从产品设计、中试到制造工艺参数和流程设计过程，并以数据不落地的方式进入实体制造环节，产品规范、制造计划、物流配套的准确配置和无缝衔接，进而实现虚拟制造与实体制造的贯通，核心是软件资产的配置，包括：产品设计、开发、测试、实验与协同工具，优化调度控制软件工具，数据分析预测工具，工艺知识库与工艺控制软件，各类专家系统和规则库、函数库，OMP决策支持软件等。

工业软件的开发有其特殊的规律性，有别于常规的软件，工业软件的特殊性涉及两个方面：一个是开发过程的特殊性，一个是人才培养的特殊性。从宏观着眼，需要既熟悉行业知识，又了解软件开发，往往需要行业专家与软件开发人员的紧密配合，仅仅依靠软件工程师是编写不出工业软件的。从微观着眼，则要求企业在产品开发之前进行调研，了解工业企业用户在应用上关注的焦点，提高开发的可靠性，满足企业智能制造的要求。为了保证工业软件产品的实用性和可靠性，在技术线路上要特别关注前期的“应用调研”和后期的“工程评价”。

工业软件的发展和成熟面临着两个方面的挑战。一是技术挑战，工业软件属于技术密集型产品，需要长期的开发周期，软件是制造过程的核心，一旦故障，将使生产过程瘫痪，损失巨大，而采购价格在整个工程投入中占比并不高，通常用户没有强烈的意愿采用其他装备而为此承担风险；二是品牌挑战，国外企业具有先发优势和富有巨大的、弹性的盈利空间，利用先发优势，利用长期以来形成的先进制造技术的优势地位，在维持“可接受成本”的基础上，针对快速变化的市场需求，提供较中国产品种类更丰富、功能更齐全、性能更稳定、使用更人性化、环境更友好的产品。这不仅挤压国内工业软件产品的利润空间，甚至将其扼杀在初期阶段，在一定程度上会动摇国内企业初期大量研发投入的信心和决心。

工业软件对于实现智能制造国家战略是必须要跨越的门槛，这需要各方相互合作，也需要开发商静下心来持之以恒的深耕细琢，更需要国家来营造“认同软件价值、保护知识产权”的良好软件环境。

彭瑜：开创中国工业软件自主可控、蓬勃发展的大好局面

上海工业自动化仪表研究院，PLCopen中国组织彭瑜

工业软件的门类繁多，从其用途来分大体可分为：自动化类，MES/生产调度类，ERP类，PLM类和各种设计类（CAD、CAE、CAM等和工程仿真）的软件。

目前一般认为国内的工业软件市场是发达国家高端软件产品的一统天下，或者说这些软件一旦断供，将会极大地影响我国工业的正常发展。从总体上看，这些门类的工业软件我国不是没有，但大都处于中低端的位置。如果我们能深入了解市场的变化，我们的认识或许会发生一些变化。

我只能从我熟悉的自动化类工业软件来分析。一个由DCS/PLC构成的工程控制系统，其中用到的软件有：实时操作系统（如VxWorks、Windows NT、InTime、QNX等，一般来讲其功能对用户是隐藏的）；编程组态软件包（现在很多都基于IEC61131-3工控编程语言的国际标准）；图形组态软件包（包括流程图形显示、报警、历史数据记录功能等），也有人称之为SCADA软件或HMI软件；控制工程项目开发管理软件；DCS/PLC组成网络用的通信组态软件；如果还要用于运动控制的话，还要有专门的运动控制系统开发的软件包。此外，工业自动化用嵌入式软件包括实时操作系统、开发工具软件以及软件编排和部署软件等。

在以上列举的软件中，国内可以拿得出手的或许只有HMI/SCADA这一类。我们不但有中低端的图形组态软件，而且也有高端的SCADA软件以及与之配套的工业数据库。在世界高端SCADA软件中，亚控科技的KingSCADA居于第7位；在世界的工业数据库软件中，KingHistorian居于第8位。目前亚控科技已成为中国自动化市场上这类软件占有率最高的企业，为全球6万余家企业提供软件授权服务，并广泛应用于我国的30万个大小工程中。根据美国ARC咨询集团的报告，2018年，亚控科技终于在HMI软件的国内市场上超越欧、美、法企业，在国内监控软件市场上占据第一的宝座。

至于其它软件与国外工业软件相比，就乏善可陈了。差距在什么地方呢？首当其冲的应该是商品化程度差。一个优秀的工业软件其商品化的标志是通用和长期有质量的服务，针对同类型的应用要求，用户不必编代码，只要组态、设置相关参数和调用适当的功能块就可以完成自己工程项目的软件。这是需要完整的总体规划、严格的软件工程、谙熟的编程技巧、严谨的测试检验和长期的积累升级，以及一以贯之的客户服务，才可能成就一个成熟的软件。举例而言，最近一个比较火的国产嵌入式实时操作系统SylixOS，其IDE是在开源Eclipse的基础上改的，OK（open kernel）也是基于RT-Linux，虽然一些用户对其颇有好评，但因为库还缺少很多功能，用起来就不那么顺手了。用过的人说一用就知道这是国内的软件。

其次，我们缺乏良性循环的工业软件发展环境。全社会对知识产权的尊重和敬畏，是形成健康的软件发展环境的基础。如果只想一点力气不花，一分钱不出，就能使用软件，或是盗版或是“破译”，即使国家有相当的投资，在这样的氛围下也很少有人愿意长期去开发和维护软件，那么我国的工业软件会永远处于落后状态。笔者就知道有些公司开发了基于IEC 61131-3的DCS/PLC编程软件平台，即使越来越成熟，也只愿意自己使用，而不愿意将其转换为商品化的软件。类似的，有的公司获得了国家的科研经费，开发了同类型的软件，而且还通过了符合国际标准的测试，通过了科研验收，最后也不过束之高阁，没有变成商品化的软件为公众服务。其中一个重要的原因就是怀疑我国工业软件的盈利能力。

前面提到的亚控科技成立于1995年，经过二十多年的发展，在没有国家任何投资、依靠自身的积累和坚持不懈，已经在工业监控软件、全组态方式的MES和APS平台软件方面站稳了脚跟，仅KingFusion2019年的销售额有望达到5000万元。最近又推出了自主研发的工业互联网平台WellinCloud，将产品线扩展到云、边、端三层，成为拥有“终端连接+边缘计算+云端存储+大数据分析+应用服务”等端到云的工业互联网平台供应商。该平台采用完全配置化模式，让大量无编程基础而又深懂业务的企业内工程师可以量身定制工业APP。他们的成功经验启示我们，在国内这片工业软件发展的热土上，还是可以成就一番事业的。

杜品圣：软硬兼施，中国工业自动化软件发展的最佳途径

菲尼克斯电气中国公司杜品圣

目前，人们对于工业软件这个命题原因就在于互联网时代IT技术的迅猛发直接地进入工业领域，尤其是一些重要的讨论是越来越火热，同时它在工业领展， 许多IT的专家认为工业软件就是IT的工业巨头也在拼命地并购软件公司，域中作用也越拔越高。其中一个重要的软件的衍生物，很多的IT管理软件可以以软攻硬转型成为工业的软件公司。但是工业软件的本质是为工业领域而用，它将不断发展的新科技应用到工业领域中。工业软件是工业领域中行业经验的总结和工艺应用研究的成果，随着工业化发展，各种创新的工业软件技术不断产生。按联合国产业分类法共有39个工业大类，191个中类，525个小类。工业软件要服务于如此巨大的工业领域。单单希望用一个简单地方法来评价和比较国内外工业软件的差距，这个良好的愿望从客观上来讲是件非常不容易的事情。我们有句老话：“隔行如隔山”，不同行业的工业控制软件，其服务对象均不相同，钢铁行业针对的是冶金工业，其控制软件很难适用机械行业。这说明工业软件除了具有一般软件的性质外，还具有独特的行业特质。不同行业、不同生产模式、不同产品类型的制造企业，对工业软件的需求差异很大，因此，工业软件需要很强的可配置性和针对不同行业业务流程和工艺流程的二次开发能力。因此软件工程师只有通过不断熟悉行业的工艺流程和业务流程来积累行业知识，同时按照企业实践应用及行业应用的普遍知识来发展工业软件产业，才能开发出类型众多的工业软件。

特别近年来，随着制造业竞争的加剧和客户需求的个性化，制造企业对生产制造模式提出了越来越高的要求；而互联网、物联网、移动通信的快速发展，计算和存储能力的迅速提升，软件开发技术的不断创新、虚拟现实/增强现实以及三维技术的普及，也对工业软件发展带来新的机遇。但是万变不离其宗， 即使在当今新技术层出不穷，未来世界不确定的情况下，我们还是要坚持工业软件的本心。 工业软件是为工业所用，是为工业的发展而发展。

一、如何评价工业软件国内外的差距？

我这里建议要细化分析，分类比较。 其方法是 ：

（1）明确要进行国内外比较的工业软件的定义；

（2）明确要进行国内外比较的工业软件具体应用行业。

不分青红皂白地将一个工业软件作为一种概念与国外技术进行笼统而抽象地比较常常不能得到预期的效果。这里，摆在我们面前的一个关键问题是如何对工业软件进行定义和分类。工信部信软司在发表的工业软件产业发展有关的文件中指出：工业软件指专用于或主要用于工业领域，为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件。其不包括那些通用系统软件和应用软件，如电脑操作系统、通信软件、通用数据库、办公软件、社交软件、金融软件等。同时百度中又将工业软件大体上分为两个类型：嵌入式软件和非嵌入式软件。嵌入式软件是嵌入在控制器、通信、传感装置之中的采集、控制、通信等软件，非嵌入式软件是装在通用计算机或者工业控制计算机之中的设计、编程、工艺、监控、管理等软件。从中可知，工业软件本质上是生产制造产业链的应用软件，（1）纵向的集成：贯穿企业的产业链，从研发、工艺、制造、采购、营销、物流供应链到服务；（2）横向的递进：从车间层的生产控制到企业运营，再到决策，建立产品、设备、产线到数字工厂；（3）价值链的延伸：从企业内部到外部，实现与客户、供应商和合作伙伴的互联和供应链协同。所以工业软件是执行企业或产品全生命周期的软件技术。如果说产品全生命周期分成几个里程牌的话，包括产品开发、产品制造和产品服务（包括旧产品从市场消失，新产品的推入市场的极点）。从以上的理解，我认为实际上工业软件可以分为两种： 其一，对实时数据进行处理的工业软件（嵌入式软件），其二，对非实时数据进行处理的工业软件（非嵌入式软件）。即关于产品开发、产品管理 （包括企业管理MES，ERP等）、产品服务的软件（包括企业）都属于对非实时数据进行处理的非嵌入式工业软件。而生产制造控制属于对实时数据进行采集、控制和通信的嵌入式工业软件。谈到这里，我有些恍然大悟，原来目前我们大家讨论的工业软件大多数是属于对非实时数据进行处理和分析的软件。而对于对实时控制数据进行处理和管理的工业软件讨论得很少。特别是我们从事工业自动化控制的人，对于工业控制软件的发展好像有点力不从心。其根本的原因在于工业控制技术的软件发展不是以软用软，工业控制软件的发展完全依赖于控制系统（硬件）的发展。 如果我们不谈控制系统硬件的发展而空谈工业控制软件发展，本末倒置的现象就会出现。

二、中国工业控制软件与国外技术相比，处于落后的地位，其原因是国内没有国际领先的工业控制系统（硬件）

谈到国内外工业控制软件的比较（PLC软件、 DCS软件、运动控制软件），想想目前我们工控领域60%以上采用的国外的控制器或国外的技术，中国本土的工业控制软件能够发展吗？所以作为从事自动化控制领域的工作人员，还是要回归本源，多谈谈如何尽快地发展本国的自动控制系统，开发新一代的控制系统，同时以此硬件为载体，

开发实时操作系统以及相应的开放式的软件。这可能才是我们讨论工业软件的正道。

具体来讲如何能在国内的工业控制软件上有一个质的飞跃，满足当今智能制造的需要。作为抛砖引玉我提出下面两点：一是自动化控制系统必须融合人工智能的技术；二是PLC控制系统的框架结构必须要进行变革。

胡昌振：打造自主可控工业软件体系

北京理工大学教授胡昌振

工业软件是以工业知识为核心，源于工业真实需求，在工业应用过程中优化。在工业软件领域，赢者占先、强者愈强的马太效应尤为突出。目前，我国工业软件市场八成以上的设计、制造、服务等软件为国外品牌，工业软件的核心技术被国外巨头所掌控。

从技术上来看，国内工业软件同国外的差距，主要体现在工业技术软件化不足。工业技术软件化是将工业领域和工业技术中设计、仿真、工艺等方面的生产知识、工艺方法、技术经验等实现数字化、模型化、显性化、系统化以及智能化，并通过软件形式进行封装、承载、应用以及更新迭代等进行可重用“固化”，也就是将人类专家的工业知识和方法转化为机器可执行的知识和方法，实现软件定义智能制造。当前，我国工业各行业各领域的工业技术凝练水平不高，工业关键技术与信息化融合严重不足，部分工业软件的核心算法尚未掌握，尤其是工业行业机理的模型化、软件化及显性化存在较大差异。

其次，国内外工业软件虽然在设计原理上差异并不大，但国产工业软件在功能、性能、易用性、稳定性等方面的表现却差强人意。无论是企业经营管理类工业应用软件（比如ERP、CRM、HRM、SCM等）、生产调度与过程控制用工业应用软件（如MES、PPS、生产控制类工业APP等），还是研发设计用工业应用软件（比如CAX、PDM、研发类工业APP等），都不同程度地存在上述问题。而且，各类工业软件之间兼容程度低，系统集成困难，导致应用和推广过程更加艰难，围绕工业产品生产制造销售全生命周期的国产工业软件产业链远未形成。

没有自主可控的工业软件，就不可能有自主的智能制造。发展壮大国产工业软件产业，必须加大“政产学研用”一体化支持力度，根据工业基础软件和工业行业应用软件的不同特点，抓紧构建面向工业全价值链的整体发展规划，着力打造自主工业软件体系，建立健全自主工业软件产业链。工业基础软件方面，应大力发展支撑各业务系统运行的技术基础架构，构建统一的业务基础平台。工业行业应用软件方面，应针对行业特点，提炼各行业领域的业务模型，形成面向行业产品全生命周期的自主工业业务软件系统。同时，还要加强既懂工业技术又懂软件工程的复合型人才的培养。

摘自《自动化博览》2019年8月刊