作为制造业第一大国，我国拥有世界上最齐全的产业门类，然而，核心工业软件领域却始终是我国产业发展的软肋。工业软件被公认为“工业制造的大脑和神经”，是数字经济时代工业领域的“皇冠”。工业软件的缺位，为中国智能制造带来了“成长的烦恼”，为何我们的工业软件产业竞争力不高，又有哪些突围路径？一起来了解

当前全球工业软件产业生态系统特征

　　寡头垄断市场格局

　　这种寡头垄断市场结构主要来自三方面的门槛。首先，技术本身的门槛。由于集成电路产业经过半个多世纪的快速和高速发展，其设计和生产复杂程度已经空前提高，一个高端芯片，动辄包含上百亿晶体管，如何让计算机高效准确地求解这些复杂问题，形成了一个个实在的技术壁垒，不仅如此，核心工业软件种类众多，流程复杂，大多数厂商只能生产部分点工具，即使行业巨头通过不断并购重组，补齐产品，也有自己的优势领域，也很难做到全链通吃。其次，市场容量的壁垒。电子信息产业中越前端的产业规模越小，越后端的产业规模越大，核心工业软件处于产业前端，其市场容量很大程度上限制了后来竞争者。最后，锁定效应与用户黏性形成的壁垒。从客户来讲，用户从成熟的核心工业软件切换到新的软件工具，要付出较高的学习成本，因此核心工业软件的使用存在用户黏性。可想而知，在这样一个市场容量不大，存在较高技术壁垒和产品用户黏性，已被成熟公司垄断的领域，其他竞争者反超的可能性微乎其微。

　　上下游之间形成相互嵌合的生态网

　　工业软件产业链的正常运行要求实现上下游软件之间的匹配与兼容，受这一特征影响，不仅要求工业软件企业的自身产品覆盖从设计到封装使用的全流程工具链，而且要求与上游软硬件设备供应商、下游应用需求方形成较稳固的产销关系，这种密切嵌合的关系网日益成为工业软件产业的发展常态。在工业软件上下游相互嵌合的生态网中，新产品、新工艺相互促进，互为一体，滚动发展，使生态网外的竞争者更难以跻入产业链的某一环，实现反超。

　　智能化、云化、集成化发展态势

　　以EDA软件为例，人工智能将在EDA中扮演更重要的角色，促进智能化发展。一方面，芯片设计基础数据规模的增加与系统运算能力的阶跃式上升为人工智能技术在EDA领域的应用提供了新的契机，通过AI算法可以帮助客户设计达到最优化的PPA目标（功耗、性能和面积），开发针对具体环节或场景的定制化工具与性能更高的终端产品；另一方面，利用人工智能技术可以更智能化地进行判断，帮助设计师精准决策，降低芯片设计门槛，缩短设计周期，提升EDA工具效率。

　　云化就是云技术将更多应用于EDA领域。利用“云计算+EDA”模式，在线化提供EDA工具和软件，不仅能够使设计工作摆脱物理环境制约，还能避免设计企业因计算资源不足、流程管理等问题带来的研发风险，保障企业研发生产效率；通过EDA云化，可以为客户提供混合云、公有云等环境服务，提供模块可选、弹性算力、高可靠性的工具服务；此外，EDA云平台能有效降低企业在服务器配置和维护等基础设施方面的费用，降低客户资本支出。

　　集成化就是通过将不同元器件用封装等形式集成到更高层次，从而提供更强的性能。EDA软件可以在芯片设计早期进行系统集成，建立裸片—封装—PCB—系统的闭环建模和分析流程，推动复杂功能设计的异构集成，为整个系统提供设计和验证工具。

　　并购是行业巨头称霸全球的重要手段

　　国外工业软件巨头绝大多数经历了多次并购重组而得以发展壮大，这也是它们之所以能够为客户提供完整产品系统能力的重要来源。比如，新思科技通过大量并购，形成从设计前到后端的完整生产能力与技术，满足客户差异化诉求，自1990年首次并购以来，公司已并购超过百起，产品线得到持续补强，2021年，公司并购步伐还在加速，收购了10G到800G数据速率以太网控制器IP公司MorethanIP，使公司IP产品组合得到进一步扩充，将为客户提供面向网络、AI和云计算片上系统（SoC）的低延迟、高性能全线以太网IP解决方案。Dassault公司在大量收购后往往推出对应的产品品牌，扩充自身产品线，在PLM、CAD、CAE、工业仿真技术、平台打造等方面均积累了优势，能够支持从项目前阶段、具体设计、分析模拟、组装到维护的全部工业设计流程，工业软件产品功能强大、市场份额领先、客户基础广泛，成为当之无愧的工业软件巨头。

　　与国家利益高度相关

　　21世纪以来，欧美发达国家将工业软件发展上升为国家战略，出台一系列政策措施重点扶持。2009年美国“竞争力委员会”发布《美国制造业——依靠建模和模拟保持全球领导地位》白皮书，将建模、模拟等高性能计算视为维系制造业竞争力的重要支撑；2011年美国推出高端制造合作伙伴计划AMP，重点发展围绕数值模拟技术的软件工具和应用平台；2020年7月，美国工业互联网联盟首次发布《工业数字化转型白皮书》，认为云计算、物联网、超链接等关键技术与高效的创新流程是企业数字化转型的重要驱动因素；2021年4月拜登宣布规模1800亿美元的科技研发计划，重点支持量子计算、人工智能、先进半导体制造等前沿领域发展。德国政府出台《高技术战略2020》《信息通讯技术2020》等政策措施，鼓励工业软件产业发展与项目创新。法国政府将工业软件研发课题列为国家关键技术项目，并积极参与欧盟框架下的信息科技计划（IST）和尤里卡框架下的ITEA计划。

　　日本和韩国在信息技术产业领域具有各自优势，近年来也加入大力支持工业软件发展行列。日本发布2021年《制造业白皮书》，推动企业深化数字化转型。2020年7月，韩国政府发布“材料，零部件和设备2.0战略”，意在大幅扩充关键战略产品的供应链管理，打造尖端产业世界强国。

　　伴随中美贸易摩擦加剧，美国对中国采取“限购”措施，限制芯片、工业软件、设备器件、技术服务等的对华出口，对国内工业生产造成较大影响。特别是我国EDA等核心工业软件依旧主要依靠进口，如果境外厂商因美国政府“限购”而停止对中国EDA供货和技术支持，国内关键领域的工业生产可能受到严重影响。

　　随着国内“智能制造”产业的快速发展和国际环境的变化，我国对发展核心工业软件越来越重视，支持力度越来越大。近年来，相继出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》（国发〔2020〕8号）、《工业互联网创新发展行动计划（2021～2023年）》（工信部信管〔2020〕197号）、《关于加快推动制造服务业高质量发展的意见》（发改产业〔2021〕372号）等政策文件，均提出要加快发展工业芯片、工业软件、工业互联网，大力培育工业软件企业及产业生态。

中国工业软件产业竞争力分析

　　中国工业软件产业规模接近2000亿元，仅占全球的7%左右

　　近年来，随着智能制造、工业互联网等政策利好持续释放，我国工业软件市场规模基本保持中高速增长。2016～2020年，工业软件产品收入从1078亿元上升到1974亿元，年均增长16.3%；工信部《2021年1～7月软件业经济运行情况》显示，2021年1～7月，我国工业软件产品收入达1273亿元，同比增长17.0%，表明我国工业软件领域正向扩大产业规模、驱动工业智能化、推进国产替代等方向迈进（见图2）。但是，有报道称，现阶段，全国150家自主研发的工业软件企业中，95%的企业营收规模不足5000万元，工业软件小而散的现象比较突出。

　　另据Gartner数据，2020年全球工业软件市场规模约为4332亿美元，约合人民币2.8万亿元，2020年我国工业软件产品实现收入1974亿元，照此计算，仅占全球的7%，表明我国工业软件实力明显偏弱。

　　图2 2016年至2021年1～7月中国工业软件产品收入

　　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

　　《中国工业软件产业白皮书（2020）》披露，在国内市场上的很多工业软件细分领域，国外企业产品占据主导地位。国内市场前十大供应商中，中国企业均不足半数，在CAE领域，中外企业比是0∶10，在CAD领域，中外企业比是3∶7，在PLM领域，中外企业比是2∶8，在SCM领域，中外企业比是4∶6。尽管在MES和ERP领域，中外企业比达到7∶3，但是其高端市场部分仍由外国企业产品所垄断，如以Siemens、Dassault、SAP、Oracle等企业产品为主。甚至调研发现，国内有些用户企业在创建初期使用国产ERP软件，但当企业发展到一定规模时，因国产软件功能难以支撑业务需求，转而将国产ERP软件替换成SAP的产品，出现了“逆国产化”现象。

　　根据对30余家知名工业软件供给侧企业和28家头部工业软件需求侧企业的调研结果发现，95%的研发设计类工业软件依赖进口，国产可用的研发设计类产品主要应用于工业机理简单、系统功能行业复杂度低的领域。生产控制类工业软件要好一些，国内企业产品国内市场占有率能达到50%，但在高端市场中也不占优势。总体而言，国内市场上，我国工业软件中只有ERP、CAD、CAE、CAPP的渗透率超过50%，其他工业软件的渗透率大多低于30%，外资企业产品占主导状况的形势仍比较严峻。

　　中国EDA行业市场规模增速快于全球，但外资企业占有绝对优势地位

　　ESD Alliance（电子系统设计联盟）数据显示，2020年全球EDA市场规模达到114.7亿美元，同比增长11.6%，2015～2020年年均复合增长率为8.03%，EDA软件行业在全球市场中的重要性日益突出。受到下游集成电路市场需求拉动，我国EDA行业市场规模不断增长，2015～2020年年复合增长率高达13.82%；国内EDA企业数量多年持续增长，现已有近30家本土EDA企业，市场参与度有所提升。但国内EDA市场规模尚不足10亿美元，在全球EDA市场规模中占比较小（见图3）。整体来看，我国市场EDA行业集中度高，主要由美国Synopsys、美国Cadence和德国Mentor Graphics（2016年被西门子收购）三家厂商垄断，占国内市场份额达到77.7%（此三家占全球市场份额达到60%以上），留给华大九天、芯禾科技、广立微等本土EDA厂商的市场份额较少（见图4）。

　　图3 2016～2020年EDA市场规模及增速比较

　　图4 2020年中国EDA行业市场份额

　　国内厂商主要集中于产业链中低端和以提供点工具为主，与国际巨头主要从事高端环节和提供全流程工具链相比差距巨大

　　近年来，我国EDA厂商在细分领域逐步实现突破，如在仿真端，华大九天和概伦电子实力强劲；在后端，芯禾半导体具有较完整的解决方案和竞争力；广立微电子在良率优化端的软件和测试机、博达微在数据端的快速参数测试方案等达到较高水平。受益于在细分领域的产品突破，我国本土EDA厂商竞争力有所增强，目前，华大九天在我国EDA市场已经占据了一定的市场份额，超过另外两大国外企业（Ansys、Keysight）。

　　尽管如此，国内EDA厂商在全球产业链中仍缺乏竞争力。一方面，我国EDA厂商以提供点工具为主，在产品完整性、集成度等方面仍与发达国家跨国公司有较大差距，仅有华大九天一家可以提供面板和模拟集成电路全流程设计平台，其他的厂商只能提供某领域内的部分工具，而发达国家跨国公司经过一系列并购，基本打通了EDA全流程工具链，能够覆盖全领域的设计需求。另一方面，我国自主研发的工业软件产品大多集中于产业链中低端领域，同行业内产品竞争力相对较高，但针对高端产品及部分核心工业软件的研发生产，我国产品竞争力水平则明显不足。相比之下，国内核心工业软件企业还需要进一步加快研发覆盖全领域的设计平台，争取在产业链高端环节实现突破。

　　EDA软件还只是工业软件中的冰山一角，和EDA面临相同困境的还有三维CAD、CAE、CAM、PLM、MES等核心工业软件，以汽车制造、航空航天为代表的高端装备制造业基本都被法国达索CATIA、德国西门子UGNX、美国PTC等产品垄断。由此可见我国自主工业软件之殇，发展自主工业软件体系刻不容缓。

中国工业软件产业竞争力不高的原因

　　通过以上对我国工业软件产业竞争力的分析，可以看到，与发达国家相比，我国工业软件产业整体呈“小、散、差”的发展局面，国内企业市场份额小，产业链不完整，技术水平相对落后，离自主可控距离还比较远。究其原因，主要有如下几个。

　　研发投入不足，融资能力偏弱

　　高额资金投入，在核心工业软件产品设计研发中扮演不可或缺的角色，从Synopsys和Cadence的财报来看，这两家公司每年花费在研发上的投入分别是营收的30%和20%。高额的研发投入提升了公司产品的技术水平，使其在该领域多年保持世界领先。反观我国，由于现阶段工业软件研发投入大、周期长、回报低，大多数企业资金有限，难以维持高额研发投入。

　　融资渠道狭窄，融资能力弱。一个最典型的例子是，在互联网初创公司动辄数千万元、上亿元融资的时代背景下，成立了22年的国内领先的工业软件龙头厂商——广州中望龙腾软件股份有限公司，2018年底完成第一轮融资8000万元，2019年10月完成第二轮融资1.4亿元，这两轮融资竟然均为国内研发设计类工业软件领域彼时规模最大、估值最高的融资案例。随着中美贸易摩擦加剧，EDA行业成为市场关注的重点，资金开始积极进入。2020年EDA行业有9家企业完成了15次融资，2021年前两个月已经完成7次融资。但总体而言，工业软件行业融资水平仍然偏低，难以满足现阶段工业软件企业对资金的强烈渴求。

　　技术积累不足，产业基础薄弱

　　工业软件是信息技术和工业技术融合发展的产物，核心工业软件产业的发展需要长期积累。欧美工业经历几百年发展，完成了三次工业革命，在实践中充分试错、总结经验，其工业软件产业无论从市场规模还是知识和人才储备上均具有优势，而我国工业化起步晚，工业信息化经验积累薄弱，远远没有国外工业软件的经历丰富。国外工业软件巨头之所以强大，根本原因之一就在于积累了几十年甚至上百年的工业生产的关键技术、流程、知识、工艺和数据，形成了扎实的工业数据知识库，具备了最重要、最核心、最底层的支撑。而这些对于我国企业而言，都还相当薄弱。国内工业软件企业要追赶国际巨头，要有“老黄牛”精神，需要沉下心来苦练内功，进行底层技术积累，夯实产业基础。

　　庞大国内用户形成对国际巨头产品的依赖，国内产业生态亟待优化

　　长期以来，国内工业软件市场被国际巨头所垄断，由于软件产品使用习惯“黏性”，国内用户形成了对供给巨头产品的依赖。这种依赖导致国内旺盛的用户需求很大程度上推动了国际工业软件巨头产品优化发展，而不是本土企业工业软件的发展。工业软件就是要不断解决自身Bug（缺陷），不断迭代，才能保证软件的活力。比如，达索的系统，那么多国内用户天天用、不断反馈需求，迭代自然就很快。只有经过不断地开发、反馈、升级这样循环上升的过程，工业软件的技术水平与市场竞争力才能有效提高。相比之下，国内工业软件使用用户少，产品缺乏用户反馈，导致产品优化和迭代升级状况不太理想。当前，外资企业垄断了大多数的国内头部客户，在核心技术、产品成熟度和营销渠道的完善程度上，导致国内厂商难以同外资企业竞争。

　　人才短缺、人才流失问题严重

　　人才是根本，强大的人力资本是支持工业软件持续发展的基石。以EDA为例，有数据表明，仅新思科技一家企业就在美洲雇用了5000多名工人，其中80%是工程师。然而，我国在高端技术领域的专业人才相对缺乏，工业软件领域的人才缺口尤甚。首先是因为从事工业软件要求既要懂工业又要懂软件，这种复合型人才培养难度大、培养周期长。工业软件是一个跨学科的应用方向，涉及数学、信息技术、机械、电气传动与控制等多领域的知识，在工业软件设计和研发过程中，需要既懂信息化又懂工业机理的复合型人才。而现实情况是，绝大部分高校在专业设置领域有偏差，没有工业软件专业，培养的软件人才基本都是计算机工程、软件工程专业，缺乏工业基础，工厂的业务人员懂工业制造，却不懂软件设计。

　　工业软件人才短缺，还由于人才流失严重。据调查，在工业软件行业刚毕业的硕士研究生在其单位的年薪在12万～15万元，工作七八年后的开发人员年收入也仅能达到20万元，可一些互联网、游戏公司轻易就能用数倍年薪挖人，有经验的技术开发人员都去做电商、做金融、做游戏了，人才流失问题严重。

对策建议

　　提升核心工业软件战略地位，制定可落地的政策措施

　　发挥新型举国体制优越性，集中力量解决核心工业软件领域创新能力不强、生态构建能力较弱等问题。一是加大对工业软件投入力度，推动成立核心工业软件发展专项基金，利用国家重点研发计划、国家科技重大专项予以扶持。二是稳步推进国产替代。鼓励国内工业企业，尤其是国有大中型工业企业使用国产工业软件，通过设置考核指标、建立相关激励机制等方式，引导国企使用国产工业软件。针对企业不敢用、不愿用问题，探索出台软件“首版次”政策，通过保险补贴、研发应用双向奖补等政策，推动国产软件在各行业应用。三是针对企业散弱、缺乏龙头引领问题，出台鼓励企业兼并重组政策；推动国有大型工业软件集团联合与收购，加快核心工业软件大企业培育；集中资源与力量，由头部企业或国家主管部门牵头进行专业领域突破。四是积极落实《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，对工业软件类企业在财税、投融资、科技研发、知识产权、人才、国际合作、市场应用等方面切实给予有力度的优惠政策。

　　夯实产业发展基础，优化国内产业生态

　　一是整合国内产学研用优势力量，加强计算数学、并行算法等基础研究，推进三维几何建模引擎、求解器等关键共性技术联合攻关，完善知识产权保护和科技成果转化机制。要抓住5G、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术发展机遇，加快工业软件与新一代信息技术融合的步伐，促进核心工业软件技术和架构创新，推动工业App和工业互联网等相关前沿技术的研发。

　　二是加快建立工业知识数据库，将工业技术领域的专家经验、工艺流程、核心参数等知识沉淀下来，变个别知识经验为集体知识财富，从源头上增强国产工业软件的竞争优势。鼓励科研院所和高等院校搭建开源平台，提供软件开发验证的资源和环境，实现技术资源共享和反馈。

　　三是丰富国内应用场景，推动国产工业软件在更多领域应用。大力推动国内工业软件在机械、电子、船舶、航空航天、汽车、轨道交通等重点领域示范应用，促进一批重大项目立项和建设，系统总结一批优秀行业解决方案，在全行业推广应用。鼓励软件企业与工业企业、军工企业加强战略合作，通过并购股权、投资成立合资公司等，形成利益共同体，面向特定需求开展工业软件的技术研发、磨合和应用。

　　四是完善工业软件标准体系建设。第一，建设统一的工业软件测试评价技术体系，试验验证标准，测评指标集、方法和准则，工具和环境，数据集和操作规程等。第二，开展工业软件测试评价，为国产工业软件进入国家目录提供测试评估，增强对高端工业软件核心技术、关键算法的评价能力，形成具有创新性和广泛应用性的测试评估支撑平台。第三，建立自主数据模型和接口标准体系，基于市场对国际主流工业软件的模型读取转换、异构协议转换、软件二次开发等兼容性和定制化要求，发展和定义自主数据模型和接口标准，形成覆盖设计、建模、仿真、制造、运维等不同环节的自主数据表达和交换能力，发展对国外产品的替换能力。

　　完善投融资机制，扶持工业软件产业发展

　　有钱才能支撑“烧钱式”的研发，要大力支持符合条件的工业软件企业上市融资。要抓住北京证券交易所成立的历史性机遇，打造服务工业软件类创新型中小企业主阵地。创新投融资方式，支持企业通过知识产权质押融资、股权质押融资、科技及知识产权保险等手段获得商业贷款；充分发挥融资担保机构作用，为小微企业提供各种形式的融资担保服务；拓宽企业融资渠道，鼓励符合条件的企业发行企业债券、公司债券、短期融资券和中期票据等；进一步改善金融机构服务，加大对核心工业软件产业的中长期贷款支持力度，在风险可控、商业可持续的前提下，加大对重大（点）企业和项目的金融支持力度，支持保险、信托等非银行金融机构发起设立专门性资管产品。

　　完善人才培养和使用激励机制，避免人才流失

　　响应国家特色化示范性软件学院建设号召，依托国内高等院校，设立“工软”特色软件学院，建立工业软件研究实验室，开展工业软件通用技术基础研究，培养综合性研究人才。聚焦行业突出问题，鼓励国内科研院所、高校和企业开展联合培养，建立“产-学-研-用”综合实践应用平台、人才实训基地等，从供需两侧共同培养一批高端型工业软件人才。依托职业技术学校，细化工业软件相关学科专业，针对国内外常见的工业软件，打造各应用领域的工业软件职业技校，培养专业技术人才。加强高校和职业技术学校工科、软件特别是工业软件等专业教材建设，调整课程设置，优化教学计划和教学方式，努力培养复合型、实用型的高水平工业软件人才。在大力培养国产工业软件人才的同时，要积极创造条件吸纳工业软件类留学归国人员为中国企业服务。加快出台人才专项政策，对于核心工业软件研发人才，给予医疗保险、子女入学等优惠政策。鼓励企业制定股权分配、股票期权激励方案，激发工程技术人员工作积极性和长期主义思想。加强行业自律，引导工业软件人才合理有序流动，避免恶性竞争和人才流失。

　　本文摘自《产业蓝皮书：中国产业竞争力报告（2021）No.10》——《2020~2021年中国核心工业软件产业链创新链竞争力分析》，作者：郭朝先 苗雨菲。有删选。

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