一、本報(bào)告概要 智能制造是大勢(shì)所趨，正快速推進(jìn) 近年來(lái)我國(guó)人口紅利出現(xiàn)拐點(diǎn)，2018年就業(yè)人口同比下降0.07%，但我國(guó)相對(duì)美國(guó)的制造業(yè)勞動(dòng)薪酬比2007年增長(zhǎng)了2.6倍，勞動(dòng)力比較優(yōu)勢(shì)減弱。同時(shí)，我國(guó)制造業(yè)長(zhǎng)期處于中低端，制造業(yè)對(duì)于轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求十分迫切。智能制造是我國(guó)制造業(yè)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突破口，其在控制成本、提升效率的作用已經(jīng)得到證實(shí)，同時(shí)對(duì)高端制造更是有著重要意義。制造業(yè)地位關(guān)乎國(guó)家利潤(rùn)分配，各個(gè)國(guó)家對(duì)于智能制造均給予了充分的重視，歐美日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛推出刺激政策，我國(guó)也推出《中國(guó)制造2025》以提高制造業(yè)地位，目前智能制造在我國(guó)正在快速推進(jìn)，工信部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到305個(gè)，覆蓋92個(gè)行業(yè)類(lèi)別。 工業(yè)軟件是智能制造的核心 作為新一輪的工業(yè)革命，智能制造目標(biāo)是工業(yè)知識(shí)的規(guī)模化應(yīng)用和傳承。工業(yè)體系交替的背后是制造范式的改變，工業(yè)體系的智能化轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的自由流通和精確的工藝建模，以消除復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，提高資源的配置效率，其中最為代表性便是數(shù)字孿生技術(shù)，而數(shù)據(jù)流通和工藝建模依賴(lài)的就是工業(yè)軟件。工業(yè)軟件建立了數(shù)字自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系，并以此建立模型對(duì)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行賦能，因此可以說(shuō)智能制造中軟件定義了制造，智能制造的本質(zhì)是軟件化的工業(yè)基礎(chǔ)。 工業(yè)軟件國(guó)產(chǎn)替代勢(shì)在必行 歐美是工業(yè)軟件的起源地，也是工業(yè)軟件最大的市場(chǎng)，由于工業(yè)軟件在需求、知識(shí)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)等方面依賴(lài)工業(yè)體系，工業(yè)軟件巨頭多來(lái)自于制造業(yè)，如PLM領(lǐng)域的達(dá)索和西門(mén)子，由于我國(guó)還未能完全完成工業(yè)化進(jìn)程，相關(guān)企業(yè)缺乏經(jīng)驗(yàn)和人才積累，我國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)長(zhǎng)期被先進(jìn)的海外產(chǎn)品占據(jù)。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備一定數(shù)量的工業(yè)軟件企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)已在通用軟件市場(chǎng)中得到充分成長(zhǎng)，但在工業(yè)屬性更強(qiáng)的領(lǐng)域仍有待突破。中美技術(shù)摩擦和華為事件表明了核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的重要性，未來(lái)國(guó)產(chǎn)ERP、CRM等通用類(lèi)軟件進(jìn)入國(guó)內(nèi)超大型企業(yè)，MES、PLM等高工業(yè)屬性軟件國(guó)產(chǎn)替代將成為趨勢(shì)。出于對(duì)先進(jìn)制造和信息安全問(wèn)題的考慮，我們認(rèn)為工業(yè)軟件的國(guó)產(chǎn)化是長(zhǎng)期趨勢(shì)，相關(guān)領(lǐng)域具備較大的投資機(jī)會(huì)。 二、工業(yè)軟件：軟件化的工業(yè)技術(shù) 工業(yè)軟件是指應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，為提高工業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)管理、生產(chǎn)調(diào)度和過(guò)程控制水平的相關(guān)軟件和系統(tǒng)。工業(yè)軟件是將工業(yè)技術(shù)軟件化，即工業(yè)技術(shù)、工藝經(jīng)驗(yàn)、制造知識(shí)和方法的顯性化、數(shù)字化和系統(tǒng)化，是一種典型的人類(lèi)使用知識(shí)和機(jī)器使用知識(shí)的技術(shù)泛在化過(guò)程。 按照用途和表現(xiàn)形式，工業(yè)軟件一般分為研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)軟件、信息管理類(lèi)軟件、生產(chǎn)控制類(lèi)軟件和嵌入式工業(yè)軟件四類(lèi)，每類(lèi)工業(yè)軟件均有其代表產(chǎn)品和企業(yè)。目前，信息管理類(lèi)軟件的已有較高普及率，智能制造背景下，產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)控制類(lèi)軟件得到大力推進(jìn)，發(fā)展前景廣闊。 研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)軟件主要用于提升企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)工作領(lǐng)域的能力和效率，CAD和PLM為其最有代表性的產(chǎn)品；生產(chǎn)控制類(lèi)軟件用于提高制造過(guò)程的管控水平、改善生產(chǎn)設(shè)備的效率和利用率，其中MES 是其最具代表性的產(chǎn)品。
PLM（Product LifecycleManagement）表示產(chǎn)品生命周期管理。PLM將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、輔助分析（CAE）、輔助制造（CAM）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）無(wú)縫連接在一起，使企業(yè)能夠?qū)Ξa(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、到最終報(bào)廢等全生命周期的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行高效和經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用、管理。PLM以產(chǎn)品為中心，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、需求分析階段就開(kāi)始對(duì)產(chǎn)品、市場(chǎng)和用戶(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并與 ERP和MES 系統(tǒng)相連，形成持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)智能研發(fā)、生產(chǎn)模式，持續(xù)指導(dǎo)改善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程，形成往復(fù)循環(huán)、持續(xù)優(yōu)化的研發(fā)過(guò)程。
MES （Manufacturing Execution Syste）即制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)，是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)。MES 系統(tǒng)通過(guò)控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠(chǎng)資源，優(yōu)化從定單到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)，以最少的投入生產(chǎn)出最優(yōu)的產(chǎn)品，當(dāng)工廠(chǎng)發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES 能對(duì)次此即使做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程做出指導(dǎo)和處理，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)均衡生產(chǎn)，既能提高工廠(chǎng)及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。 三、智能制造大勢(shì)所趨，正快速推進(jìn) 智能制造始于20世紀(jì)80年代人工智能在制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，發(fā)展于20世紀(jì)90年代智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng)的提出，成熟于21世紀(jì)基于信息技術(shù)的“IntelligentManufacturing（智能制造）”的發(fā)展。工業(yè)和信息化部將智能制造定義為基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式的總稱(chēng)。 1、智能制造助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí) 長(zhǎng)期以來(lái)，充足的勞動(dòng)力以及低廉的勞動(dòng)成本是我國(guó)制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在全球分工的情況下，帶動(dòng)了外國(guó)企業(yè)進(jìn)入中國(guó)投資建廠(chǎng)和本地商品的大額出口，使中國(guó)成為全球制造大國(guó)，過(guò)去制造業(yè)拉動(dòng) GDP 明顯，成功促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的正向發(fā)展。然而，近年來(lái)我國(guó)勞動(dòng)力比較優(yōu)勢(shì)減弱，計(jì)劃生育人口轉(zhuǎn)化為勞動(dòng)人口，人口紅利出現(xiàn)拐點(diǎn)，2018年就業(yè)人口出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，同比下降0.07%。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提高了勞動(dòng)薪酬，2007年以來(lái)我國(guó)制造業(yè)勞動(dòng)薪酬相對(duì)美國(guó)增長(zhǎng)了2.6倍，印度與東南亞國(guó)家的制造優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，將對(duì)我國(guó)制造業(yè)造成不小的沖擊。在制造業(yè)比較優(yōu)勢(shì)減弱的情形下，智能化轉(zhuǎn)型成為我國(guó)制造業(yè)重要出路。
我國(guó)制造業(yè)整體長(zhǎng)期處于中低端，高端制造是我國(guó)的薄弱點(diǎn)。受益于經(jīng)濟(jì)全球化，憑借充足低廉勞動(dòng)力與資源，我國(guó)制造業(yè)在短短幾十年便有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但長(zhǎng)期處于全球價(jià)值鏈底端，從事原材料的基礎(chǔ)加工和中間產(chǎn)品的制造，在關(guān)鍵器件與核心技術(shù)上處于絕對(duì)劣勢(shì)，高附加值產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力不足。但隨著我國(guó)勞動(dòng)力拐點(diǎn)出現(xiàn)，同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)勞動(dòng)薪酬提升，我國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)減弱，制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)必要性凸顯，尤其是2018年中興事件與中美貿(mào)易摩擦下美國(guó)的技術(shù)封鎖后，掌握核心技術(shù)與高端制造必然是我國(guó)制造業(yè)發(fā)展方向。
智能制造以戰(zhàn)略的眼光從企業(yè)的供給端入手，加強(qiáng)生產(chǎn)流程與設(shè)備的整合創(chuàng)新，并從源頭識(shí)別創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)因素，通過(guò)優(yōu)化供應(yīng)鏈和價(jià)值鏈，運(yùn)用智能管理等手段為企業(yè)的成本管理提供智能化的戰(zhàn)略信息，從而促進(jìn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的形成和核心競(jìng)爭(zhēng)力的培植。智能制造在控制成本、提升效率的作用已經(jīng)得到證實(shí)。 四年來(lái)中國(guó)工業(yè)和信息化部遴選出了305個(gè)智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，涉及92個(gè)行業(yè)類(lèi)別，覆蓋全國(guó)境內(nèi)所有省（自治區(qū)、直轄市），拉動(dòng)投資超過(guò)千億元人民幣。初步統(tǒng)計(jì)下，這些項(xiàng)目智能化改造前后對(duì)比，生產(chǎn)效率平均提升37.6%，最高3倍以上；能源利用率平均提升16.1%，最高達(dá)到1.25倍；運(yùn)營(yíng)成本平均降低21.2%，產(chǎn)品研制周期平均縮短30.8%，產(chǎn)品不良率平均降低25.6%，智能制造控本提效作用明顯。
智能制造是我國(guó)制造業(yè)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的鑰匙。作為第四代工業(yè)革命，智能制造將給企業(yè)帶來(lái)的是更加靈活的制造流程和更加高效的生產(chǎn)方式，是對(duì)整個(gè)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升，對(duì)高端制造更是有著重要意義，航天、先進(jìn)設(shè)備等高端制造業(yè)對(duì)智能化有著更高的要求。《中國(guó)制造2025》提出了智能制造在十大重點(diǎn)領(lǐng)域的集成應(yīng)用，直指高端制造。
2、發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)啟智能制造計(jì)劃，我國(guó)政策密集出臺(tái) 全球分工的背景下，制造業(yè)尤其是高端制造關(guān)系到國(guó)家利潤(rùn)分配，智能制造作為新的產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，受到各個(gè)國(guó)家的重視，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛推出刺激政策，我國(guó)也推出《中國(guó)制造2025》以提高制造業(yè)地位。 美國(guó)提出先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃。2012年，美國(guó)發(fā)布了《國(guó)家先進(jìn)制造戰(zhàn)略計(jì)劃》，該計(jì)劃由美國(guó)商務(wù)部、國(guó)防部和能源部牽頭，相關(guān)聯(lián)邦部門(mén)參與，旨在協(xié)調(diào)各部門(mén)發(fā)展先進(jìn)制造的政策，從投資、勞動(dòng)力和創(chuàng)新等方面提出了五大目標(biāo)： 1、加速對(duì)先進(jìn)制造的投資，特別是對(duì)中小型制造企業(yè)；2、開(kāi)發(fā)一個(gè)更加適應(yīng)崗位技能要求的教育和培訓(xùn)系統(tǒng)；3、優(yōu)化聯(lián)邦政府對(duì)先進(jìn)制造 R&D投入；4、增加公共和私營(yíng)部門(mén)對(duì)先進(jìn)制造 R&D投入；5、加強(qiáng)國(guó)家層面和區(qū)域?qū)用嫠猩婕跋冗M(jìn)制造的機(jī)構(gòu)的伙伴關(guān)系。 德國(guó)推出工業(yè)4.0戰(zhàn)略。工業(yè)4.0在2013年在德國(guó)漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首次推出，是由德國(guó)政府《德國(guó)2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中所提出的十大未來(lái)項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目由德國(guó)聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)合資助，投資預(yù)計(jì)達(dá)2億歐元，旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應(yīng)性、資源效率及基因工程學(xué)的智慧工廠(chǎng)，在商業(yè)流程及價(jià)值流程中整合客戶(hù)及商業(yè)伙伴。德國(guó)的工業(yè)4.0將利用物聯(lián)信息系統(tǒng)(Cyber—PhysicaLSysteM簡(jiǎn)稱(chēng)CPS)將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速，有效，個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。 我國(guó)提出《中國(guó)制造2025》。中國(guó)制造2025，是中國(guó)政府實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng)，該概念在2014年被首次提出，2015年正式確認(rèn)實(shí)施。《中國(guó)制造2025》計(jì)劃通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列；第二步，到2035年中國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平；第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。圍繞實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，《中國(guó)制造2025》提出攻克五大關(guān)鍵技術(shù)裝備，推進(jìn)十大重點(diǎn)領(lǐng)域集成應(yīng)用。
近年來(lái)，我國(guó)制造業(yè)比較優(yōu)勢(shì)減弱，高端制造發(fā)展需求迫切，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)更加需要智能制造提升產(chǎn)業(yè)鏈地位，《中國(guó)制造2025》將智能制造放在了國(guó)家戰(zhàn)略高度，國(guó)內(nèi)配套政策也相繼出臺(tái)，各省市刺激政策也頻繁落地。智能制造試點(diǎn)工作也在加速推進(jìn)，遴選項(xiàng)目逐年增加，2016-2018年項(xiàng)目數(shù)目分別是60、97和99個(gè)，已經(jīng)涵蓋了92個(gè)行業(yè)類(lèi)別。
四、工業(yè)軟件是智能制造的核心 1、智能制造是新一輪的工業(yè)革命 從實(shí)用和廣義的角度上看，智能制造的概念可以總結(jié)為：智能制造是以智能技術(shù)為代表的技術(shù)為指導(dǎo)的先進(jìn)制造，包括以智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化為特征的先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，涉及制造過(guò)程中的設(shè)計(jì)、工藝、裝備（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化、控制、軟件、集成）和管理。與此前歷次工業(yè)革命相比，制造的核心地位仍未改變，但智能化成為制造的新特征與內(nèi)涵。 工業(yè)革命逐漸解放制造人力。制造本質(zhì)上是從“原材料”到“產(chǎn)品”的過(guò)程，內(nèi)容可以簡(jiǎn)化為工藝設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、過(guò)程控制、執(zhí)行四個(gè)步驟。在歷次工業(yè)革命中，制造工業(yè)走過(guò)了機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化（數(shù)字化）、智能化的道路，在這個(gè)過(guò)程中，工具（裝備）做的事越來(lái)越多，人逐步把精力更多的投入到創(chuàng)造性的工作中。若把“制造”看作從起點(diǎn)到終點(diǎn)的出行問(wèn)題，制造業(yè)歷次升級(jí)過(guò)程可以分別形象為自行車(chē)（機(jī)械化）-電動(dòng)車(chē)（電氣化）-汽車(chē)（自動(dòng)化）-自動(dòng)駕駛（智能化），其中人更多的參與到?jīng)Q策過(guò)程中，對(duì)人力的要求越來(lái)越低，效率大幅提升。
智能制造的發(fā)展是由體系建立到精確模型建立的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能制造，首先要解決智能維護(hù)大問(wèn)題，再做智能預(yù)測(cè)，最后做到無(wú)憂(yōu)系統(tǒng)與大價(jià)值。具體來(lái)看分為以下五個(gè)階段：第一階段：全員生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）。由日本提出來(lái)的，建立的5S 標(biāo)準(zhǔn)（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)）是七八十年代整個(gè)制造系統(tǒng)當(dāng)中引以為核心的標(biāo)準(zhǔn)，固化在了組織和對(duì)人培訓(xùn)方面。第二階段：精益制造和6-Sigma。它的核心價(jià)值是如何以數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)建立管理體系，本質(zhì)是消除浪費(fèi)。在這個(gè)基從礎(chǔ)下面包括質(zhì)量管理體系、產(chǎn)品全生命周期管理體系等等。這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)真正在制造使用過(guò)程中發(fā)揮作用。 第三階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析，指的是怎么把隱性的問(wèn)題顯性化，顯性化之后解決隱性的問(wèn)題，避免顯性問(wèn)題的發(fā)生。 第四階段，以預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的資源有效性運(yùn)營(yíng)決策優(yōu)化。對(duì)于過(guò)去產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)性都能夠建模之后，怎么根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)、環(huán)境、人員多方要素變化進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 第五階段，“信息-物理”系統(tǒng)。它是建立在對(duì)于所有設(shè)備本身運(yùn)行的環(huán)境、活動(dòng)目標(biāo)非常精確建模基礎(chǔ)上，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生知識(shí)的應(yīng)用和傳承問(wèn)題。
智能制造最終要具備狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的特征，使得企業(yè)更柔性、更智能、更集成化，并且實(shí)現(xiàn)了大部分或者全部的智能化技術(shù)應(yīng)用，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取、規(guī)模化利用與傳承。目前我國(guó)處于轉(zhuǎn)型的最重要時(shí)期，還沒(méi)有完全到達(dá)第三個(gè)階段。 2、制造范式轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)流通與工藝建模 工業(yè)體系交替的背后是制造范式的改變。從傳統(tǒng)到現(xiàn)代再到智能制造，研發(fā)生產(chǎn)流程不斷進(jìn)行重構(gòu)與組織重建，創(chuàng)新流程的邊界日漸模糊。傳統(tǒng)制造下研發(fā)/制造流程是串行的，現(xiàn)代制造下變革為并行，在未來(lái)智能制造體系下的研發(fā)/制造流程將是一體化，所有的過(guò)程是并行、并發(fā)的，數(shù)據(jù)的高速、有序的自由流通，各個(gè)環(huán)節(jié)高度互動(dòng)和協(xié)同，組織是靈活動(dòng)態(tài)的組織單元，由此而獲得非常高的研發(fā)效率。
智能制造是以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)解決復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，提高資源配置效率。個(gè)性化定制是未來(lái)制造發(fā)展方向，產(chǎn)品越來(lái)越多，工藝越來(lái)越復(fù)雜，需求越來(lái)越復(fù)雜，以個(gè)性化定制為代表的復(fù)雜系統(tǒng)存在一系列問(wèn)題，比如成本如何解決，質(zhì)量如何解決，交貨期如何解決，這些問(wèn)題帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性、多樣性和不確定性，而智能制造要解決的就是在制造復(fù)雜性提高的形況下的不確定性問(wèn)題。 在前三次的工業(yè)革命中，傳統(tǒng)的制造業(yè)主要圍繞五個(gè)核心要素（5M）進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，分別是：（1）材料（Material）-包括功能、特性等；（2）機(jī)器（Machine）-包括精度、自動(dòng)化、和生產(chǎn)能力等；（3）方法（Methods）-包括工藝、效率、和產(chǎn)能等；（4）測(cè)量（Measurement）-包括6-Sigma、傳感器監(jiān)測(cè)等；（5）維護(hù)（Maintenance）-包括使用率、故障率、和運(yùn)維成本等。這些改善活動(dòng)都是圍繞著人的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展的，人是駕馭這5個(gè)要素的核心。生產(chǎn)系統(tǒng)在技術(shù)上無(wú)論如何進(jìn)步，運(yùn)行邏輯始終是：發(fā)生問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整5個(gè)要素->解決問(wèn)題->人積累經(jīng)驗(yàn)。 建模是智能制造與傳統(tǒng)制造最大區(qū)別。智能制造系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的最重要的要素在于第6個(gè)M：建模（Modeling—數(shù)據(jù)和知識(shí)建模，包括監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、優(yōu)化和防范等），并通過(guò)這第6個(gè)M來(lái)驅(qū)動(dòng)其他5個(gè)傳統(tǒng)要素，從而解決和避免制造系統(tǒng)的問(wèn)題，消除系統(tǒng)中的不確定性。因此，智能制造運(yùn)行的邏輯是：發(fā)生問(wèn)題→模型（或在人的幫助下）分析問(wèn)題→模型調(diào)整5個(gè)要素→解決問(wèn)題→模型積累經(jīng)驗(yàn)，并分析問(wèn)題的根源→模型調(diào)整5個(gè)要素→避免問(wèn)題，工藝模型擔(dān)任大腦的角色，成為整個(gè)制造系統(tǒng)的核心。
數(shù)字孿生技術(shù)的背后是數(shù)字模型 數(shù)字孿生體現(xiàn)的是數(shù)字模型和實(shí)體的雙向進(jìn)化過(guò)程。數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。舉例來(lái)講，導(dǎo)航軟件中城市的實(shí)體道路和軟件中的虛擬道路就是“數(shù)字孿生”。數(shù)字孿生體現(xiàn)了軟件、硬件、和物聯(lián)網(wǎng)回饋的機(jī)制，運(yùn)行實(shí)體的數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的營(yíng)養(yǎng)液輸送線(xiàn)，反過(guò)來(lái)，很多模擬或指令信息可以從數(shù)字孿生輸送到實(shí)體，以達(dá)到診斷或者預(yù)防的目的，是一個(gè)雙向進(jìn)化的過(guò)程。
通過(guò)產(chǎn)品數(shù)字孿生體的定義可以看出：1）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是產(chǎn)品物理實(shí)體在信息空間中集成的仿真模型，是產(chǎn)品物理實(shí)體的全生命周期數(shù)字化檔案，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)和全價(jià)值鏈數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成管理；2）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是通過(guò)與產(chǎn)品物理實(shí)體之間不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互而完善的；3）產(chǎn)品數(shù)字孿生體的最終表現(xiàn)形式是產(chǎn)品物理實(shí)體的完整和精確數(shù)字化描述；4）產(chǎn)品數(shù)字孿生體可用來(lái)模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)和控制產(chǎn)品物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中的形成過(guò)程和狀態(tài)。在這其中，數(shù)據(jù)流通與交換起到十分重要的作用，其為產(chǎn)品數(shù)字孿生體提供訪(fǎng)問(wèn)、整合和轉(zhuǎn)換能力，其目標(biāo)是貫通產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)全面追溯、雙向共享/交互信息、價(jià)值鏈協(xié)同。 數(shù)字孿生是CPS 關(guān)鍵技術(shù)。CPS 通過(guò)構(gòu)筑信息空間與物理空間數(shù)據(jù)交互的閉環(huán)通道，能夠?qū)崿F(xiàn)信息虛體與物理實(shí)體之間的交互聯(lián)動(dòng)。數(shù)字孿生體的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)CPS 提供了清晰的思路、方法及實(shí)施途徑。以物理實(shí)體建模產(chǎn)生的靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成和監(jiān)控，動(dòng)態(tài)跟蹤物理實(shí)體的工作狀態(tài)和工作進(jìn)展（如采集測(cè)量結(jié)果、追溯信息等），將物理空間中的物理實(shí)體在信息空間進(jìn)行全要素重建，形成具有感知、分析、決策、執(zhí)行能力的數(shù)字孿生體。
3、軟件定義制造，智能制造本質(zhì)是軟件化的工業(yè)基礎(chǔ) 軟件是智能的核心。工業(yè)軟件建立了數(shù)字自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系，操控著規(guī)劃、制作和運(yùn)用階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)流通的橋梁，是工業(yè)制造的大腦。同時(shí)，工業(yè)軟件內(nèi)部蘊(yùn)含制造運(yùn)行規(guī)律，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)律建模，從而優(yōu)化制造過(guò)程。可以說(shuō)，軟件定義著產(chǎn)品整個(gè)制造流程，使得整個(gè)制造的流程更加靈活與易拓展，從研發(fā)、管理、生產(chǎn)、產(chǎn)品等各個(gè)方面賦能，重新定義制造。
軟件定義制造。以信息物理系統(tǒng)為例，賽博物理系統(tǒng)（CPS）本質(zhì)是構(gòu)建一套賽博（Cyber）空間與物理（Physical）空間之間基于數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系，解決生產(chǎn)制造、應(yīng)用服務(wù)過(guò)程中的復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題，提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化。這一閉環(huán)賦能體系概括為“一硬”（ 感知和自動(dòng)控制）、“一軟”（工業(yè)軟件）、“一網(wǎng)”（工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）、“一平臺(tái)”（工業(yè)云和智能服務(wù)平臺(tái)）。其中工業(yè)軟件代表了信息物理系統(tǒng)的思維認(rèn)識(shí)，是感知控制、信息傳輸、分析決策背后的世界觀(guān)、價(jià)值觀(guān)和方法論，可以說(shuō)是工業(yè)軟件定義了CPS。 工業(yè)軟件是對(duì)工業(yè)各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)律的代碼化，支撐了絕大多數(shù)的生產(chǎn)制造過(guò)程。作為面向制造業(yè)的CPS，軟件就成為了實(shí)現(xiàn)CPS 功能的核心載體之一。工業(yè)軟件不但可以控制產(chǎn)品和裝備運(yùn)行，而且可以把產(chǎn)品和裝備運(yùn)行的狀態(tài)實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)分析、優(yōu)化，作用到產(chǎn)品、裝備的運(yùn)行，甚至是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化。
四、工業(yè)軟件是智能制造的核心 1、智能制造是新一輪的工業(yè)革命 從實(shí)用和廣義的角度上看，智能制造的概念可以總結(jié)為：智能制造是以智能技術(shù)為代表的技術(shù)為指導(dǎo)的先進(jìn)制造，包括以智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化為特征的先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，涉及制造過(guò)程中的設(shè)計(jì)、工藝、裝備（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化、控制、軟件、集成）和管理。與此前歷次工業(yè)革命相比，制造的核心地位仍未改變，但智能化成為制造的新特征與內(nèi)涵。 工業(yè)革命逐漸解放制造人力。制造本質(zhì)上是從“原材料”到“產(chǎn)品”的過(guò)程，內(nèi)容可以簡(jiǎn)化為工藝設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)、過(guò)程控制、執(zhí)行四個(gè)步驟。在歷次工業(yè)革命中，制造工業(yè)走過(guò)了機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化（數(shù)字化）、智能化的道路，在這個(gè)過(guò)程中，工具（裝備）做的事越來(lái)越多，人逐步把精力更多的投入到創(chuàng)造性的工作中。若把“制造”看作從起點(diǎn)到終點(diǎn)的出行問(wèn)題，制造業(yè)歷次升級(jí)過(guò)程可以分別形象為自行車(chē)（機(jī)械化）-電動(dòng)車(chē)（電氣化）-汽車(chē)（自動(dòng)化）-自動(dòng)駕駛（智能化），其中人更多的參與到?jīng)Q策過(guò)程中，對(duì)人力的要求越來(lái)越低，效率大幅提升。
智能制造的發(fā)展是由體系建立到精確模型建立的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能制造，首先要解決智能維護(hù)大問(wèn)題，再做智能預(yù)測(cè)，最后做到無(wú)憂(yōu)系統(tǒng)與大價(jià)值。具體來(lái)看分為以下五個(gè)階段：第一階段：全員生產(chǎn)系統(tǒng)（TPS）。由日本提出來(lái)的，建立的5S 標(biāo)準(zhǔn)（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)）是七八十年代整個(gè)制造系統(tǒng)當(dāng)中引以為核心的標(biāo)準(zhǔn)，固化在了組織和對(duì)人培訓(xùn)方面。第二階段：精益制造和6-Sigma。它的核心價(jià)值是如何以數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)建立管理體系，本質(zhì)是消除浪費(fèi)。在這個(gè)基從礎(chǔ)下面包括質(zhì)量管理體系、產(chǎn)品全生命周期管理體系等等。這個(gè)時(shí)候數(shù)據(jù)真正在制造使用過(guò)程中發(fā)揮作用。 第三階段：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性建模分析，指的是怎么把隱性的問(wèn)題顯性化，顯性化之后解決隱性的問(wèn)題，避免顯性問(wèn)題的發(fā)生。 第四階段，以預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的資源有效性運(yùn)營(yíng)決策優(yōu)化。對(duì)于過(guò)去產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)性都能夠建模之后，怎么根據(jù)系統(tǒng)生產(chǎn)、環(huán)境、人員多方要素變化進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 第五階段，“信息-物理”系統(tǒng)。它是建立在對(duì)于所有設(shè)備本身運(yùn)行的環(huán)境、活動(dòng)目標(biāo)非常精確建模基礎(chǔ)上，這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生知識(shí)的應(yīng)用和傳承問(wèn)題。
智能制造最終要具備狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的特征，使得企業(yè)更柔性、更智能、更集成化，并且實(shí)現(xiàn)了大部分或者全部的智能化技術(shù)應(yīng)用，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取、規(guī)模化利用與傳承。目前我國(guó)處于轉(zhuǎn)型的最重要時(shí)期，還沒(méi)有完全到達(dá)第三個(gè)階段。 2、制造范式轉(zhuǎn)型，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)流通與工藝建模 工業(yè)體系交替的背后是制造范式的改變。從傳統(tǒng)到現(xiàn)代再到智能制造，研發(fā)生產(chǎn)流程不斷進(jìn)行重構(gòu)與組織重建，創(chuàng)新流程的邊界日漸模糊。傳統(tǒng)制造下研發(fā)/制造流程是串行的，現(xiàn)代制造下變革為并行，在未來(lái)智能制造體系下的研發(fā)/制造流程將是一體化，所有的過(guò)程是并行、并發(fā)的，數(shù)據(jù)的高速、有序的自由流通，各個(gè)環(huán)節(jié)高度互動(dòng)和協(xié)同，組織是靈活動(dòng)態(tài)的組織單元，由此而獲得非常高的研發(fā)效率。
智能制造是以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)解決復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，提高資源配置效率。個(gè)性化定制是未來(lái)制造發(fā)展方向，產(chǎn)品越來(lái)越多，工藝越來(lái)越復(fù)雜，需求越來(lái)越復(fù)雜，以個(gè)性化定制為代表的復(fù)雜系統(tǒng)存在一系列問(wèn)題，比如成本如何解決，質(zhì)量如何解決，交貨期如何解決，這些問(wèn)題帶來(lái)了企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性、多樣性和不確定性，而智能制造要解決的就是在制造復(fù)雜性提高的形況下的不確定性問(wèn)題。 在前三次的工業(yè)革命中，傳統(tǒng)的制造業(yè)主要圍繞五個(gè)核心要素（5M）進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，分別是：（1）材料（Material）-包括功能、特性等；（2）機(jī)器（Machine）-包括精度、自動(dòng)化、和生產(chǎn)能力等；（3）方法（Methods）-包括工藝、效率、和產(chǎn)能等；（4）測(cè)量（Measurement）-包括6-Sigma、傳感器監(jiān)測(cè)等；（5）維護(hù)（Maintenance）-包括使用率、故障率、和運(yùn)維成本等。這些改善活動(dòng)都是圍繞著人的經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展的，人是駕馭這5個(gè)要素的核心。生產(chǎn)系統(tǒng)在技術(shù)上無(wú)論如何進(jìn)步，運(yùn)行邏輯始終是：發(fā)生問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析問(wèn)題->人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整5個(gè)要素->解決問(wèn)題->人積累經(jīng)驗(yàn)。 建模是智能制造與傳統(tǒng)制造最大區(qū)別。智能制造系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)制造系統(tǒng)的最重要的要素在于第6個(gè)M：建模（Modeling—數(shù)據(jù)和知識(shí)建模，包括監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、優(yōu)化和防范等），并通過(guò)這第6個(gè)M來(lái)驅(qū)動(dòng)其他5個(gè)傳統(tǒng)要素，從而解決和避免制造系統(tǒng)的問(wèn)題，消除系統(tǒng)中的不確定性。因此，智能制造運(yùn)行的邏輯是：發(fā)生問(wèn)題→模型（或在人的幫助下）分析問(wèn)題→模型調(diào)整5個(gè)要素→解決問(wèn)題→模型積累經(jīng)驗(yàn)，并分析問(wèn)題的根源→模型調(diào)整5個(gè)要素→避免問(wèn)題，工藝模型擔(dān)任大腦的角色，成為整個(gè)制造系統(tǒng)的核心。
數(shù)字孿生技術(shù)的背后是數(shù)字模型 數(shù)字孿生體現(xiàn)的是數(shù)字模型和實(shí)體的雙向進(jìn)化過(guò)程。數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。舉例來(lái)講，導(dǎo)航軟件中城市的實(shí)體道路和軟件中的虛擬道路就是“數(shù)字孿生”。數(shù)字孿生體現(xiàn)了軟件、硬件、和物聯(lián)網(wǎng)回饋的機(jī)制，運(yùn)行實(shí)體的數(shù)據(jù)是數(shù)字孿生的營(yíng)養(yǎng)液輸送線(xiàn)，反過(guò)來(lái)，很多模擬或指令信息可以從數(shù)字孿生輸送到實(shí)體，以達(dá)到診斷或者預(yù)防的目的，是一個(gè)雙向進(jìn)化的過(guò)程。
通過(guò)產(chǎn)品數(shù)字孿生體的定義可以看出：1）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是產(chǎn)品物理實(shí)體在信息空間中集成的仿真模型，是產(chǎn)品物理實(shí)體的全生命周期數(shù)字化檔案，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)和全價(jià)值鏈數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成管理；2）產(chǎn)品數(shù)字孿生體是通過(guò)與產(chǎn)品物理實(shí)體之間不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互而完善的；3）產(chǎn)品數(shù)字孿生體的最終表現(xiàn)形式是產(chǎn)品物理實(shí)體的完整和精確數(shù)字化描述；4）產(chǎn)品數(shù)字孿生體可用來(lái)模擬、監(jiān)控、診斷、預(yù)測(cè)和控制產(chǎn)品物理實(shí)體在現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中的形成過(guò)程和狀態(tài)。在這其中，數(shù)據(jù)流通與交換起到十分重要的作用，其為產(chǎn)品數(shù)字孿生體提供訪(fǎng)問(wèn)、整合和轉(zhuǎn)換能力，其目標(biāo)是貫通產(chǎn)品生命周期和價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)全面追溯、雙向共享/交互信息、價(jià)值鏈協(xié)同。 數(shù)字孿生是CPS 關(guān)鍵技術(shù)。CPS 通過(guò)構(gòu)筑信息空間與物理空間數(shù)據(jù)交互的閉環(huán)通道，能夠?qū)崿F(xiàn)信息虛體與物理實(shí)體之間的交互聯(lián)動(dòng)。數(shù)字孿生體的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)CPS 提供了清晰的思路、方法及實(shí)施途徑。以物理實(shí)體建模產(chǎn)生的靜態(tài)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)集成和監(jiān)控，動(dòng)態(tài)跟蹤物理實(shí)體的工作狀態(tài)和工作進(jìn)展（如采集測(cè)量結(jié)果、追溯信息等），將物理空間中的物理實(shí)體在信息空間進(jìn)行全要素重建，形成具有感知、分析、決策、執(zhí)行能力的數(shù)字孿生體。
3、軟件定義制造，智能制造本質(zhì)是軟件化的工業(yè)基礎(chǔ) 軟件是智能的核心。工業(yè)軟件建立了數(shù)字自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系，操控著規(guī)劃、制作和運(yùn)用階段的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)流通的橋梁，是工業(yè)制造的大腦。同時(shí)，工業(yè)軟件內(nèi)部蘊(yùn)含制造運(yùn)行規(guī)律，并根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)規(guī)律建模，從而優(yōu)化制造過(guò)程。可以說(shuō)，軟件定義著產(chǎn)品整個(gè)制造流程，使得整個(gè)制造的流程更加靈活與易拓展，從研發(fā)、管理、生產(chǎn)、產(chǎn)品等各個(gè)方面賦能，重新定義制造。
軟件定義制造。以信息物理系統(tǒng)為例，賽博物理系統(tǒng)（CPS）本質(zhì)是構(gòu)建一套賽博（Cyber）空間與物理（Physical）空間之間基于數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)的狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系，解決生產(chǎn)制造、應(yīng)用服務(wù)過(guò)程中的復(fù)雜性和不確定性問(wèn)題，提高資源配置效率，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化。這一閉環(huán)賦能體系概括為“一硬”（ 感知和自動(dòng)控制）、“一軟”（工業(yè)軟件）、“一網(wǎng)”（工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）、“一平臺(tái)”（工業(yè)云和智能服務(wù)平臺(tái)）。其中工業(yè)軟件代表了信息物理系統(tǒng)的思維認(rèn)識(shí)，是感知控制、信息傳輸、分析決策背后的世界觀(guān)、價(jià)值觀(guān)和方法論，可以說(shuō)是工業(yè)軟件定義了CPS。 工業(yè)軟件是對(duì)工業(yè)各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)律的代碼化，支撐了絕大多數(shù)的生產(chǎn)制造過(guò)程。作為面向制造業(yè)的CPS，軟件就成為了實(shí)現(xiàn)CPS 功能的核心載體之一。工業(yè)軟件不但可以控制產(chǎn)品和裝備運(yùn)行，而且可以把產(chǎn)品和裝備運(yùn)行的狀態(tài)實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)分析、優(yōu)化，作用到產(chǎn)品、裝備的運(yùn)行，甚至是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)迭代優(yōu)化。
五、我國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)前景廣闊，國(guó)產(chǎn)化勢(shì)在必行 1、歐美是工業(yè)軟件主要市場(chǎng)，我國(guó)市場(chǎng)發(fā)展迅速 歐美為工業(yè)軟件主要市場(chǎng)。歐美完整經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，工業(yè)化進(jìn)程基本完成，尤其是在近年全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移與分工的大背景下，歐美在高端研發(fā)與制造上占據(jù)壟斷地位，歐美工業(yè)軟件市場(chǎng)仍冠絕全球，但亞太地區(qū)已經(jīng)成為增長(zhǎng)主力。根據(jù)賽迪顧問(wèn)數(shù)據(jù)，2016年北美、歐洲和亞太工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模分別為1370億美元、1144億美元和840億美元，同比增長(zhǎng)率分別為4.3%、5.2%和7.6%。
近年來(lái)，我國(guó)政府和企業(yè)逐漸意識(shí)到工業(yè)軟件在生產(chǎn)制造中的重要性，工業(yè)軟件未來(lái)規(guī)劃逐漸清晰，根據(jù)工信部和財(cái)政部發(fā)布的《智能制造發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，計(jì)劃到2020年，傳統(tǒng)制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域企業(yè)數(shù)字化研發(fā)工具普及率超過(guò)70%、關(guān)鍵工序數(shù)控化率超過(guò)50%、數(shù)字化車(chē)間/智能工廠(chǎng)普及率超過(guò)20%。在頂層推進(jìn)智能制造的大背景下，各省市對(duì)工業(yè)軟件的推進(jìn)政策頻出，以北京和上海為例： 北京實(shí)施“智造100”工程，建設(shè)數(shù)字化車(chē)間、智能工廠(chǎng)、京津冀聯(lián)網(wǎng)智能制造等約100個(gè)應(yīng)用示范項(xiàng)目，打造智能制造標(biāo)桿企業(yè)；加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè)；成立工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新中心；實(shí)施京津冀大數(shù)據(jù)綜合試驗(yàn)區(qū)建設(shè)；組建工業(yè)技術(shù)軟件化（北京）創(chuàng)新中心。 上海推廣工業(yè)軟件領(lǐng)域的“上海品牌”；打造制造業(yè)“雙創(chuàng)”服務(wù)平臺(tái)；聚焦電子信息、裝備制造與汽車(chē)、生物醫(yī)藥、航空航天、鋼鐵化工、都市產(chǎn)業(yè)六類(lèi)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，抓住制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能；設(shè)立上海市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金，對(duì)工業(yè)軟件、工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)功能型平臺(tái)項(xiàng)目等提供專(zhuān)項(xiàng)支持。 在政策刺激下，工業(yè)企業(yè)信息化意愿進(jìn)一步增強(qiáng)，信息化支出不斷增加，工業(yè)軟件需求不斷增長(zhǎng)。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2017年中國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1412億元，近五年CAGR 達(dá)到14.2%。
研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)控制類(lèi)軟件前景廣闊，中小企業(yè)客戶(hù)仍需挖掘。從各類(lèi)工業(yè)軟件結(jié)構(gòu)上看，根據(jù)賽迪顧問(wèn)發(fā)布的《中國(guó)工業(yè)軟件發(fā)展白皮書(shū)（2017）》，2016年嵌入式軟件銷(xiāo)售額遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他品類(lèi)，達(dá)到786億元。趨勢(shì)上看，近年研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)控制軟件銷(xiāo)售額保持較快增速，高端裝備智能制造領(lǐng)域自主研發(fā)水平得到提升，移動(dòng)智能設(shè)備增長(zhǎng)帶來(lái)了新的信息化需求。從客戶(hù)結(jié)構(gòu)上看，2016年大型工業(yè)企業(yè)投資占比首次超過(guò)50%，中小型企業(yè)需求仍需進(jìn)一步挖掘。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將成為工業(yè)軟件發(fā)展的重要模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是面向制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的需求，構(gòu)建大量數(shù)據(jù)的采集、匯聚、分析的一套體系，支撐制造資源的泛在連接、彈性供給、高效配置的云平臺(tái)，其核心是工業(yè)PaaS 平臺(tái)。PaaS 方案提供軟件部署平臺(tái)，抽象掉了硬件和操作系統(tǒng)細(xì)節(jié)，可以無(wú)縫地?cái)U(kuò)展。開(kāi)發(fā)者只需要關(guān)注自己的業(yè)務(wù)邏輯，不需要關(guān)注底層。云計(jì)算中心以透明化的方式提供行業(yè)應(yīng)用工業(yè)云PaaS 服務(wù)，對(duì)整個(gè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和工業(yè)軟件中小企業(yè)客戶(hù)的拓展有重要意義。
2、工業(yè)企業(yè)在工業(yè)軟件研發(fā)上具備先天優(yōu)勢(shì) 我們認(rèn)為，工業(yè)軟件無(wú)法脫離工業(yè)企業(yè)，主要基于以下四點(diǎn)原因：（1）工業(yè)軟件源于工業(yè)真實(shí)需求；（2）工業(yè)知識(shí)造就工業(yè)軟件；（3）工業(yè)軟件優(yōu)化于工業(yè)應(yīng)用；（4）工業(yè)軟件依賴(lài)于工業(yè)數(shù)據(jù)。 工業(yè)軟件源于工業(yè)真實(shí)需求。工業(yè)軟件起始于企業(yè)自身復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)需求，出于此，早期的工業(yè)巨頭愿意花費(fèi)巨資自主研發(fā)工業(yè)軟件。 波音、洛克希德、NASA 等航天巨頭，從上個(gè)世紀(jì)60年代就開(kāi)始了工業(yè)軟件的培育與研發(fā)，繼而在70年代的冷戰(zhàn)時(shí)期，成為了工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)的爆發(fā)期，財(cái)大氣粗的軍火商、汽車(chē)商們，有條件獨(dú)立開(kāi)發(fā)或依托某軟件商開(kāi)發(fā)早期的CAX 軟件。先行者的軟件有的不斷發(fā)展和兼并，有的逐漸被市場(chǎng)淘汰或者自我放棄，大量的新型工業(yè)軟件不斷涌現(xiàn)，軟件的專(zhuān)業(yè)范圍也從制造業(yè)逐漸擴(kuò)大到能源、原材料等領(lǐng)域，最終逐漸演變成為了今天的工業(yè)軟件市場(chǎng)格局。
工業(yè)軟件依賴(lài)工業(yè)數(shù)據(jù)，并為數(shù)據(jù)增值。前面提到。工業(yè)軟件的價(jià)值體現(xiàn)在制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流通與工藝建模，而這兩點(diǎn)均需要制造過(guò)程中大量真實(shí)可用數(shù)據(jù)訓(xùn)練，工業(yè)軟件要依賴(lài)工業(yè)數(shù)據(jù)才能發(fā)揮作用。同時(shí)，任何小數(shù)據(jù)和工業(yè)大數(shù)據(jù)，都要依賴(lài)軟件來(lái)發(fā)揮作用，有些甚至需要特殊的工業(yè)軟件處理，數(shù)據(jù)本身既是軟件的一部分，也是其輸入與輸出，只有在工業(yè)軟件的語(yǔ)境下，大數(shù)據(jù)才顯示出其巨大的、戰(zhàn)略資源級(jí)的重要作用。 工業(yè)知識(shí)造就了工業(yè)軟件。工業(yè)軟件的本質(zhì)是事物運(yùn)行規(guī)律的代碼化，是指導(dǎo)甚至控制物理世界高效、有序乃至創(chuàng)造性運(yùn)轉(zhuǎn)的工具，是工業(yè)和商業(yè)技術(shù)體系的載體，也是人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和智慧的結(jié)晶。工業(yè)知識(shí)是工業(yè)軟件的核心，將在反復(fù)應(yīng)用中沉淀和積累下來(lái)的、被證明行之有效的工業(yè)知識(shí)軟件化，以工業(yè)軟件的形式實(shí)現(xiàn)了為機(jī)器賦能。 工業(yè)軟件優(yōu)化于工業(yè)應(yīng)用。工業(yè)軟件集成了自工業(yè)革命以來(lái)人類(lèi)最優(yōu)秀的工業(yè)知識(shí)和技術(shù)積累，包含了研發(fā)、工藝、裝配、業(yè)務(wù)流程、供應(yīng)鏈、員工知識(shí)、管理等各類(lèi)知識(shí)，沉淀、匯聚了眾多的機(jī)理模型和先進(jìn)算法，并且每天有千百萬(wàn)的企業(yè)使用者在不斷反饋使用問(wèn)題和改進(jìn)建議，有千百萬(wàn)的開(kāi)發(fā)者在每天不斷改進(jìn)、優(yōu)化這些軟件代碼和程序，企業(yè)的深入應(yīng)用為工業(yè)軟件的改進(jìn)提供經(jīng)驗(yàn)，使得工業(yè)軟件能夠不斷優(yōu)化升級(jí)，真正的與企業(yè)需求相結(jié)合。
工業(yè)企業(yè)在工業(yè)軟件研發(fā)上具備先天優(yōu)勢(shì)。基于以上特性，我們認(rèn)為工業(yè)企業(yè)在工業(yè)軟件具備先天優(yōu)勢(shì)，這也可以解釋為什么海外優(yōu)秀的工業(yè)軟件大部分出自工業(yè)企業(yè)，而且多在生產(chǎn)流程繁瑣且技術(shù)要求高的高新行業(yè)，例如在PLM領(lǐng)域，國(guó)際上三大主流廠(chǎng)商為法國(guó)達(dá)索 Enovia（航空）、德國(guó)西門(mén)子的 Teamcenter（汽車(chē)、通用機(jī)械）和PTC的 Windchill（船舶、電子）。其中，達(dá)索本是飛機(jī)制造商，在產(chǎn)生自用工業(yè)軟件需求后開(kāi)始研發(fā)工業(yè)系統(tǒng)并推向商用，西門(mén)子PLM也是由工業(yè)企業(yè)研發(fā)并被西門(mén)子收購(gòu)。然而，工業(yè)背景不是工業(yè)軟件的必要條件，在低工業(yè)屬性領(lǐng)域如 ERP、CRM，仍有以 SAP、Oracle 為代表的 IT 公司擁有優(yōu)秀的工業(yè)軟件產(chǎn)品。但無(wú)論哪種公司的軟件，在大規(guī)模應(yīng)用反饋后的改進(jìn)是必須的，長(zhǎng)達(dá)幾十年的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)與改進(jìn)產(chǎn)品是他們最強(qiáng)的護(hù)城河。
3、歐美企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件開(kāi)始發(fā)力 歐美企業(yè)是國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件市場(chǎng)主體力量。歐美工業(yè)歷經(jīng)幾百年發(fā)展，經(jīng)歷三次工業(yè)革命，完成了工業(yè)化進(jìn)程，在幾百年的時(shí)間里充分試錯(cuò)，總結(jié)了大量經(jīng)驗(yàn)，其工業(yè)軟件無(wú)論從發(fā)展動(dòng)機(jī)還是知識(shí)和人才儲(chǔ)備上均具備優(yōu)勢(shì)。而我國(guó)并未完整經(jīng)歷過(guò)工業(yè)革命，同時(shí)尚未完成工業(yè)化進(jìn)程，工業(yè)軟件處于競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)。國(guó)外企業(yè)壟斷的現(xiàn)象工業(yè)屬性更為明顯的類(lèi)別中表現(xiàn)的尤為明顯（研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)、生產(chǎn)控制類(lèi)），在通用軟件市場(chǎng)中（信息管理類(lèi)、嵌入式軟件），中國(guó)企業(yè)已經(jīng)得到充分成長(zhǎng)，占據(jù)了大部分市場(chǎng)。
研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)：從市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)軟件中PLM和CAD軟件占比最高，分別為29.7%和27.0%。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，達(dá)索系統(tǒng)占據(jù)最大市場(chǎng)份額19.05%，研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)軟件是國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件最大軟肋，在研前10大公司中，國(guó)內(nèi)公司僅有航天神軟和金航數(shù)碼兩家，占比分別為12.3%和7.8%。 生產(chǎn)控制類(lèi)：從市場(chǎng)結(jié)構(gòu)看，生產(chǎn)控制類(lèi)軟件中MES 和 DCS 軟件占比最高，分別為29.0%和23.1%。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，西門(mén)子是絕對(duì)的市場(chǎng)龍頭，占比超過(guò)23.7% |
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