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隨著“中國制造2025”的推進，我國正全面提升制造創(chuàng)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(yè)軟件也日益受到更高的關注，其國產化程度將對實現(xiàn)制造強國具有重要意義。當前，國內整個工業(yè)的發(fā)展需求為國產工業(yè)軟件的生存和發(fā)展提供了良好的產業(yè)發(fā)展背景。而技術變革 ，包括云計算、物聯(lián)網的興起，以及服務模式、商業(yè)模式的變革都為國產工業(yè)軟件企業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。本期聚焦專題特邀請多位專家共同探討工業(yè)軟件的國產化之路。

叢力群：淺談工業(yè)軟件的危機

寶信軟件股份有限公司叢力群

軟件之于工業(yè)，恰如神經之于人體，工業(yè)軟件遍及工廠的每一個角落，小到芯片、大到企業(yè)行業(yè)的信息化，無不需要軟件來實現(xiàn)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(yè)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(yè)軟件是將工業(yè)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(tǒng)化的過程，本質是工業(yè)與軟件的疊加或融合，即：以軟件形態(tài)承載工業(yè)知識，或將工業(yè)知識融入到軟件中，目前被廣泛討論的工業(yè)APP也是工業(yè)軟件的一種形式。

經過近十年的發(fā)展，國內工業(yè)軟件產業(yè)有了長足的發(fā)展，形成了巨大的產業(yè)規(guī)模，但是，也必須看到，國內工業(yè)軟件多數還處于低端競爭，缺少品牌號召力和質量優(yōu)勢，應對智能制造國家戰(zhàn)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(yè)的發(fā)展，國家在軟件和集成電路產業(yè)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(xiàn)狀仍然令人感到絲絲隱憂。

（1）除了部分行業(yè)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(yōu)勢，可以與國際品牌齊名的大型工業(yè)軟件；這在一定程度上對企業(yè)工藝改造、產品創(chuàng)新和結構升級形成制約；

（2）國內工業(yè)軟件供應商大多采用（工程）項目型運作方式，即“定制化開發(fā)”，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(fā)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(yǎng)出大型軟件的架構技術；

（3）國內用戶企業(yè)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(fā)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(yè)進行新產品的開發(fā)形成了制約，增加了成本；

（4）高端的仿真設計、分析工具、企業(yè)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(yè)軟件競爭力不夠，根源有二：創(chuàng)新性不足、大型軟件設計開發(fā)的能力不夠。

在推進智能制造中，要實現(xiàn)在虛擬制造環(huán)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(huán)節(jié)，產品規(guī)范、制造計劃、物流配套的準確配置和無縫銜接，進而實現(xiàn)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(fā)、測試、實驗與協(xié)同工具，優(yōu)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(tǒng)和規(guī)則庫、函數庫，OMP決策支持軟件等。

工業(yè)軟件的開發(fā)有其特殊的規(guī)律性，有別于常規(guī)的軟件，工業(yè)軟件的特殊性涉及兩個方面：一個是開發(fā)過程的特殊性，一個是人才培養(yǎng)的特殊性。從宏觀著眼，需要既熟悉行業(yè)知識，又了解軟件開發(fā)，往往需要行業(yè)專家與軟件開發(fā)人員的緊密配合，僅僅依靠軟件工程師是編寫不出工業(yè)軟件的。從微觀著眼，則要求企業(yè)在產品開發(fā)之前進行調研，了解工業(yè)企業(yè)用戶在應用上關注的焦點，提高開發(fā)的可靠性，滿足企業(yè)智能制造的要求。為了保證工業(yè)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(yè)軟件的發(fā)展和成熟面臨著兩個方面的挑戰(zhàn)。一是技術挑戰(zhàn)，工業(yè)軟件屬于技術密集型產品，需要長期的開發(fā)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(zhàn)，國外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢和富有巨大的、彈性的盈利空間，利用先發(fā)優(yōu)勢，利用長期以來形成的先進制造技術的優(yōu)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(wěn)定、使用更人性化、環(huán)境更友好的產品。這不僅擠壓國內工業(yè)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(yè)初期大量研發(fā)投入的信心和決心。

工業(yè)軟件對于實現(xiàn)智能制造國家戰(zhàn)略是必須要跨越的門檻，這需要各方相互合作，也需要開發(fā)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(huán)境。

彭瑜：開創(chuàng)中國工業(yè)軟件自主可控、蓬勃發(fā)展的大好局面

上海工業(yè)自動化儀表研究院，PLCopen中國組織彭瑜

工業(yè)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(yè)軟件市場是發(fā)達國家高端軟件產品的一統(tǒng)天下，或者說這些軟件一旦斷供，將會極大地影響我國工業(yè)的正常發(fā)展。從總體上看，這些門類的工業(yè)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(fā)生一些變化。

我只能從我熟悉的自動化類工業(yè)軟件來分析。一個由DCS/PLC構成的工程控制系統(tǒng)，其中用到的軟件有：實時操作系統(tǒng)（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(tài)軟件包（現(xiàn)在很多都基于IEC61131-3工控編程語言的國際標準）；圖形組態(tài)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(fā)管理軟件；DCS/PLC組成網絡用的通信組態(tài)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(tǒng)開發(fā)的軟件包。此外，工業(yè)自動化用嵌入式軟件包括實時操作系統(tǒng)、開發(fā)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(tài)軟件，而且也有高端的SCADA軟件以及與之配套的工業(yè)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(yè)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(yè)，為全球6萬余家企業(yè)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(yè)，在國內監(jiān)控軟件市場上占據第一的寶座。

至于其它軟件與國外工業(yè)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(yōu)秀的工業(yè)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(tài)、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(guī)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(tǒng)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(huán)的工業(yè)軟件發(fā)展環(huán)境。全社會對知識產權的尊重和敬畏，是形成健康的軟件發(fā)展環(huán)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(fā)和維護軟件，那么我國的工業(yè)軟件會永遠處于落后狀態(tài)。筆者就知道有些公司開發(fā)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(fā)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(yè)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(fā)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(yè)監(jiān)控軟件、全組態(tài)方式的MES和APS平臺軟件方面站穩(wěn)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(fā)的工業(yè)互聯(lián)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(yè)互聯(lián)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(yè)務的企業(yè)內工程師可以量身定制工業(yè)APP。他們的成功經驗啟示我們，在國內這片工業(yè)軟件發(fā)展的熱土上，還是可以成就一番事業(yè)的。

杜品圣：軟硬兼施，中國工業(yè)自動化軟件發(fā)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(yè)軟件這個命題原因就在于互聯(lián)網時代IT技術的迅猛發(fā)直接地進入工業(yè)領域，尤其是一些重要的討論是越來越火熱，同時它在工業(yè)領展， 許多IT的專家認為工業(yè)軟件就是IT的工業(yè)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(yè)的軟件公司。但是工業(yè)軟件的本質是為工業(yè)領域而用，它將不斷發(fā)展的新科技應用到工業(yè)領域中。工業(yè)軟件是工業(yè)領域中行業(yè)經驗的總結和工藝應用研究的成果，隨著工業(yè)化發(fā)展，各種創(chuàng)新的工業(yè)軟件技術不斷產生。按聯(lián)合國產業(yè)分類法共有39個工業(yè)大類，191個中類，525個小類。工業(yè)軟件要服務于如此巨大的工業(yè)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(yè)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(yè)的工業(yè)控制軟件，其服務對象均不相同，鋼鐵行業(yè)針對的是冶金工業(yè)，其控制軟件很難適用機械行業(yè)。這說明工業(yè)軟件除了具有一般軟件的性質外，還具有獨特的行業(yè)特質。不同行業(yè)、不同生產模式、不同產品類型的制造企業(yè)，對工業(yè)軟件的需求差異很大，因此，工業(yè)軟件需要很強的可配置性和針對不同行業(yè)業(yè)務流程和工藝流程的二次開發(fā)能力。因此軟件工程師只有通過不斷熟悉行業(yè)的工藝流程和業(yè)務流程來積累行業(yè)知識，同時按照企業(yè)實踐應用及行業(yè)應用的普遍知識來發(fā)展工業(yè)軟件產業(yè)，才能開發(fā)出類型眾多的工業(yè)軟件。

特別近年來，隨著制造業(yè)競爭的加劇和客戶需求的個性化，制造企業(yè)對生產制造模式提出了越來越高的要求；而互聯(lián)網、物聯(lián)網、移動通信的快速發(fā)展，計算和存儲能力的迅速提升，軟件開發(fā)技術的不斷創(chuàng)新、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實以及三維技術的普及，也對工業(yè)軟件發(fā)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(yè)軟件的本心。 工業(yè)軟件是為工業(yè)所用，是為工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。

一、如何評價工業(yè)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(yè)軟件的定義；

（2）明確要進行國內外比較的工業(yè)軟件具體應用行業(yè)。

不分青紅皂白地將一個工業(yè)軟件作為一種概念與國外技術進行籠統(tǒng)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(yè)軟件進行定義和分類。工信部信軟司在發(fā)表的工業(yè)軟件產業(yè)發(fā)展有關的文件中指出：工業(yè)軟件指專用于或主要用于工業(yè)領域，為提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、生產管理水平和工業(yè)裝備性能的軟件。其不包括那些通用系統(tǒng)軟件和應用軟件，如電腦操作系統(tǒng)、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(yè)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(yè)控制計算機之中的設計、編程、工藝、監(jiān)控、管理等軟件。從中可知，工業(yè)軟件本質上是生產制造產業(yè)鏈的應用軟件，（1）縱向的集成：貫穿企業(yè)的產業(yè)鏈，從研發(fā)、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(yè)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(yè)內部到外部，實現(xiàn)與客戶、供應商和合作伙伴的互聯(lián)和供應鏈協(xié)同。所以工業(yè)軟件是執(zhí)行企業(yè)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(fā)、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(yè)軟件可以分為兩種： 其一，對實時數據進行處理的工業(yè)軟件（嵌入式軟件），其二，對非實時數據進行處理的工業(yè)軟件（非嵌入式軟件）。即關于產品開發(fā)、產品管理 （包括企業(yè)管理MES，ERP等）、產品服務的軟件（包括企業(yè)）都屬于對非實時數據進行處理的非嵌入式工業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)軟件討論得很少。特別是我們從事工業(yè)自動化控制的人，對于工業(yè)控制軟件的發(fā)展好像有點力不從心。其根本的原因在于工業(yè)控制技術的軟件發(fā)展不是以軟用軟，工業(yè)控制軟件的發(fā)展完全依賴于控制系統(tǒng)（硬件）的發(fā)展。 如果我們不談控制系統(tǒng)硬件的發(fā)展而空談工業(yè)控制軟件發(fā)展，本末倒置的現(xiàn)象就會出現(xiàn)。

二、中國工業(yè)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(yè)控制系統(tǒng)（硬件）

談到國內外工業(yè)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(yè)控制軟件能夠發(fā)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(fā)展本國的自動控制系統(tǒng)，開發(fā)新一代的控制系統(tǒng)，同時以此硬件為載體，

開發(fā)實時操作系統(tǒng)以及相應的開放式的軟件。這可能才是我們討論工業(yè)軟件的正道。

具體來講如何能在國內的工業(yè)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(tǒng)必須融合人工智能的技術；二是PLC控制系統(tǒng)的框架結構必須要進行變革。

胡昌振：打造自主可控工業(yè)軟件體系

北京理工大學教授胡昌振

工業(yè)軟件是以工業(yè)知識為核心，源于工業(yè)真實需求，在工業(yè)應用過程中優(yōu)化。在工業(yè)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(yè)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(yè)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(yè)軟件同國外的差距，主要體現(xiàn)在工業(yè)技術軟件化不足。工業(yè)技術軟件化是將工業(yè)領域和工業(yè)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(xiàn)數字化、模型化、顯性化、系統(tǒng)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(yè)知識和方法轉化為機器可執(zhí)行的知識和方法，實現(xiàn)軟件定義智能制造。當前，我國工業(yè)各行業(yè)各領域的工業(yè)技術凝練水平不高，工業(yè)關鍵技術與信息化融合嚴重不足，部分工業(yè)軟件的核心算法尚未掌握，尤其是工業(yè)行業(yè)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(yè)軟件雖然在設計原理上差異并不大，但國產工業(yè)軟件在功能、性能、易用性、穩(wěn)定性等方面的表現(xiàn)卻差強人意。無論是企業(yè)經營管理類工業(yè)應用軟件（比如ERP、CRM、HRM、SCM等）、生產調度與過程控制用工業(yè)應用軟件（如MES、PPS、生產控制類工業(yè)APP等），還是研發(fā)設計用工業(yè)應用軟件（比如CAX、PDM、研發(fā)類工業(yè)APP等），都不同程度地存在上述問題。而且，各類工業(yè)軟件之間兼容程度低，系統(tǒng)集成困難，導致應用和推廣過程更加艱難，圍繞工業(yè)產品生產制造銷售全生命周期的國產工業(yè)軟件產業(yè)鏈遠未形成。

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

摘自《自動化博覽》2019年8月刊