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应用案例

破局与新生:中国工业软件的现状审视与突破路径

时间:2025-11-18 作者: 化工行业
内容介绍

  作为连接物理世界与数字世界的核心枢纽,工业软件被誉为现代制造业的“大脑”与“神经系统”。它贯穿于产品设计、工艺仿真、生产管理、运维服务等全生命周期,是决定制造效率、成本控制与质量保障的关键要素。在全球新一轮科技革命与产业变革的浪潮中,工业软件的战略地位日益凸显,其自主可控水平必然的联系到国家制造业的核心竞争力与产业安全。

  当前,中国工业软件正处在一个规模扩张与瓶颈制约并存的关键发展阶段。一方面,政策红利与市场需求双轮驱动,产业规模持续攀升;另一方面,结构性失衡与核心技术短板依然突出,成为产业升级的主要障碍。

  在国家战略的格外的重视下,中国工业软件产业迎来了前所未有的发展机遇,市场活力与政策支持形成良性互动。

  1. 市场规模迈上新台阶:近年来,国内工业软件市场规模持续扩大,至2024年已成功突破千亿元大关,并保持着年均15%左右的高速复合增长率,展现出强劲的发展势头。这一增长主要得益于制造业数字化转型的加速推进,以及中小企业对工业软件的需求逐步释放。

  2. 政策支持体系日趋完善:自《工业软件创新发展行动计划》等一系列顶层设计文件发布以来,政府通过“国产化替代”导向、“双创”扶持、产业基金引导等多种方式,全方位激励企业加大研发投入、推动行业并购整合、活跃技术交易市场。特别是2025年工业软件被纳入“两新”(新型基础设施、新型城镇化)支持范围,为产业高质量发展注入了更为强劲的政策动能。

  尽管产业规模增长迅速,但深层次的结构性问题依然严峻,成为制约我国从“制造大国”迈向“制造强国”的短板。

  1. 全球市场占有率与制造业地位不匹配:中国工业软件在全球市场的占有率仅约6%,这一比例远低于中国制造业在全球的比重,形成了典型的“软件弱、硬件强”的结构性失衡。这种失衡不仅导致产业利润大量外流,更在关键领域形成了对国外软件的依赖,存在严重的产业安全隐患。

  2. 内部渗透率不均衡:从细致划分领域看,管理软件(如ERP、MES)在国内的渗透率已达到70%以上,实现了较好的国产化替代。然而,在技术壁垒更高的研发设计类软件领域,国产化率严重不足,增长空间巨大但挑战也同样艰巨。这种不均衡的发展格局,使得中国工业数字化转型在源头创新环节受到严重制约。

  中国工业软件的发展瓶颈集中体现在产业链上游的核心技术环节,尤其是在研发设计领域。这些环节技术壁垒高、研发周期长、投入成本大,长期被国外企业垄断,成为制约中国工业自主创新的主要障碍。

  研发设计类软件是工业创新的源头,也是当前我国最突出的“卡脖子”环节。这类软件直接决定了产品的性能、质量和研发效率,其自主可控性对高端制造业的发展至关重要。

  1. 核心技术被欧美巨头垄断:以CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、EDA(电子设计自动化)为代表的研发设计软件,其国产化率不足10%。底层算法、核心求解器等关键技术长期被西门子、达索、新思科技等欧美企业垄断,形成了极高的技术壁垒。这一些企业通过数十年的技术积累和生态构建,几乎占据了全球高端市场的全部份额,国内企业难以在短期内实现赶超。

  2. 高端仿真与数字孪生平台受制于人:在航空、航天、汽车等高精尖领域,高端仿真软件与数字孪生平台是实现产品创新和虚拟验证的关键。由于这一些平台高度依赖国外产品,导致我国在关键领域的自主可控能力受到严重限制,产业高质量发展存在安全风险隐患。例如,在航空发动机研发过程中,需要大量使用高端CAE软件进行流场、结构等方面的仿真分析,而国内缺乏成熟的替代产品,只能依赖进口,不仅成本高昂,还面临着技术封锁的风险。

  随着工业互联网的深入发展,数据成为新的生产要素,但底层数据治理工具的缺失成为新的瓶颈。这些工具是实现设备互联、数据流转和智能分析的基础,其国产化不足严重制约了工业互联网的深层次地融合。

  1. 中间件与数据治理工具国产化缺失:工业互联网的深度融合,需要强大的工业中间件、数据治理与分析工具作为支撑。目前,这些底层工具缺乏成熟的国产化替代方案,制约了设备层、控制层与管理层数据的无缝流转与高效协同,形成了全链路数字化的“隐形壁垒”。例如,工业中间件负责实现不同设备和系统之间的通信和数据转换,而国内企业在这一领域的技术水平相比来说较低,难以满足工业互联网大规模应用的需求。

  面对挑战,中国工业软件的破局需要政府、产业、企业多方协同,在技术、生态和人才等多重维度共同发力。只有采取系统性、战略性的举措,才能逐步打破国外垄断,实现产业的自主可控和高质量发展。

  技术创新是破解“卡脖子”难题的根本出路。必须集中优势资源,聚焦核心技术环节,加大研发投入,推动技术迭代升级。

  1. 聚焦核心算法与大模型研发:必须持续加大对研发设计类软件的基础研究投入,集中力量突破几何内核、求解器等核心算法,并积极探索将AI大模型技术融入工业软件,实现从“计算机辅助”向“智能辅助”的跨越式升级。例如,通过AI大模型可以自动生成设计的具体方案、优化仿真参数,大幅度的提高研发效率和产品质量。

  2. 拥抱前沿技术,驱动智能化转型:积极推动AI、云计算、量子计算等前沿技术与工业软件的深层次地融合。利用云原生技术重构软件架构,降低使用门槛;利用AI赋能仿真优化与缺陷预测,加速工业软件向智能化、服务化转型。例如,云原生工业软件能轻松实现按需付费、弹性扩展,降低企业的使用成本;AI驱动的仿真软件能够最终靠机器学习一直在优化求解模型,提高仿真精度和速度。

  单打独斗难以形成气候,构建开放协同的产业生态是必由之路。需要整合政府、企业、高校、科研院所等多方资源,形成产业高质量发展的合力。

  1. 深化产学研用一体化:推动高校、科研院所与有突出贡献的公司的深度协同,建立联合实验室和人才教育培训基地,围绕产业实际的需求开展技术攻关,形成“技术-人才-产业”的正向循环。例如,高校可以为公司可以提供基础研究支持和人才输送,公司能够为高校提供实践平台和资金支持,一同推动技术成果的转化和应用。

  2. 完善产业链金融与并购整合:通过设立专项产业基金、提供并购贷款等方式,支持国内优势企业通过并购整合快速获取关键技术、补充产品线,形成规模效应,提升与国际巨头同台竞技的总实力。例如,国内公司能够通过并购国外中小型软件企业,获取其核心技术和市场渠道,加速自身的发展壮大。

  人才是产业高质量发展的核心要素。工业软件的发展需要既懂工业技术又懂软件编程的复合型人才,以及高水平的科研人才和管理人才。

  1. 优化人才教育培训体系:高校应调整专业设置,加强工业软件相关专业的建设,培养具有扎实理论基础和实践能力的专业人才。同时,企业应加强内部培训,提升员工的技术水平和综合素质。

  2. 加大人才引进力度:通过出台优惠政策,吸引国外高端工业软件人才回国创新创业,弥补国内人才短板。

  在政策的引导和市场的驱动下,一批优秀的中国企业慢慢的开始在工业软件领域崭露头角,为国产化替代提供了宝贵的实践经验。这一些企业通过持续的技术创新和市场拓展,逐步打破了国外企业的垄断,在部分细致划分领域实现了突破。

  中望软件通过持续的产品迭代和行业深耕,其二维CAD、三维CAD/CAM等产品在功能性和稳定能力上已达到较高水准。通过构建开放的API接口和开发者生态,中望软件成功在中小制造企业中实现了可观的市场占有率,成为国产研发设计类软件替代的典范。例如,中望软件的三维CAD产品已在机械、电子等行业得到普遍应用,为中小企业降低了研发成本,提高了研发效率。

  华为云依托其强大的云计算和大数据技术,推出了工业软件平台,聚焦于数字孪生和工业大数据分析。该平台已在部分重点行业的有突出贡献的公司中进行试点应用,展示了国产平台在处理复杂工业场景、实现数据驱动决策方面的巨大潜力和可行性。例如,华为云的工业数字孪生平台已在汽车制造、能源电力等行业得到应用,帮企业实现了生产的全部过程的可视化、智能化管理。

  综上所述,中国工业软件正行进在一条充满挑战但前景光明的道路上。尽管在研发设计等核心领域仍面临着严峻的“卡脖子”困境,但在国家战略的强力驱动、内需市场的持续牵引以及AI等新技术的赋能下,产业自主可控的步伐正在加快。未来,唯有坚持核心技术自主创新、构建开放协同的产业生态、培养顶尖的复合型人才,中国工业软件才能真正的完成从“跟跑”到“并跑”乃至“领跑”的跨越,为制造强国的宏伟蓝图奠定坚实的数字基石。

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