工业软件已经被公认为“工业制造的大脑和神经”，是数字经济时代工业领域的“皇冠”。
作为制造业第一大国，中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中国产业发展的软肋。目前，中国核心工业软件产业发展落后发达国家约20年，80%工业软件被外企垄断。
工业软件已经在中美贸易战中被美方用作断供、“卡脖子”的具体手段，直接关系到中国企业生存与发展，关系到产业链供应链安全稳定。大力发展工业软件，推动核心工业软件自主可控，是中国建设“制造强国”必由之路，是提升产业国际竞争力的重要抓手，是保障中国产业链供应链安全与韧性的根本所在。
核心工业软件是将科学计算与工业技术紧密结合，主要应用于工业产品研发设计和生产制造领域的软件，以CAE（计算机辅助工程）、CAD（计算机辅助设计）、EDA（电子设计自动化）等软件为典型，这类研发设计软件具有体量小、集中度高、开发难度大、开发周期长、资金需求高等特征，是工业软件中极其重要的一类，也是国内最薄弱的一类，因此被称为核心工业软件，是发展国产工业软件首先要考虑的部分。
目前，在中国市场工业软件产业链的上游及中游，占据主导地位的是国外厂商，比如上游的苹果、微软，中游的SAP、西门子，这些企业通过频繁横向扩展和纵向积累，拥有最尖端的人才、科技与创新资源，控制着整个生态系统。近年来，随着成本优势发挥与人才资源汇集，中国工业软件企业在部分领域已获得了较高的市场份额，通过加大研发投入逐步在产业链的中高端占有一席之地，如业务管理类软件的用友网络和金蝶软件，在产业链中初步获得了话语权。在产业链下游环节，基于数字化模型，中国工业软件已经发展出满足各专业应用领域需求的工业App，发展前景可期。
中国工业软件产业竞争力分析
1、中国工业软件产业规模接近2000亿元，仅占全球比重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，中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2020年的1974亿元，年均增长16.3%；2021年1~7月，中国工业软件产品收入达1273亿元，同比增长17.0%，表明中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，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年中国工业软件产品实现收入1974亿元，照此计算，仅占全球份额的7%，表明中国工业软件实力明显偏弱。
图2 2016~2021中国工业软件产品收入
资料来源：根据工业和信息化部数据整理
2、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
据《中国工业软件产业白皮书（2020）》披露，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。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。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，中国工业软件中只有ERP/CAD/CAE/CAPP的渗透率超过了50%，其他工业软件的渗透率大多低于30%以下，外资企业产品占主导状况的形势仍比较严峻。
3、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数据显示，受到下游集成电路市场需求拉动，中国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，中国市场EDA行业集中度高，主要由美国Synopsys、美国Cadence和德国Mentor Graphics（2016年为西门子收购）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。
图3 2016-2020年EDA市场规模及增速比较
资料来源：Wind数据库
4、国际巨头主要从事高端环节和提供全流程工具链，国内厂商与之相比，差距巨大
近年来，中国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，中国本土EDA厂商竞争力有所增强，目前，华大九天在中国EDA市场已经占据了一定的市场份额，超过了另外两大国外企业（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，中国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（见表1）。另一方面，中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，中国产品竞争力水平则明显不足。
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。由此可见中国自主工业软件之殇，发展自主工业软件体系刻不容缓。
表1 国内外主要EDA企业
中国工业软件产业竞争力不高的原因分析
与发达国家相比，中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，主要是：
1、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着不可或缺的角色，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%。反观中国，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、上亿融资的时代背景下，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了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。
2、技术积累不足，产业基础薄弱
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。而这些对于中国企业而言，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，夯实底层技术积累和产业基础。
3、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
由于软件产品使用习惯 “粘性”，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。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。
4、人才短缺，人才流失问题严重
以EDA为例，有数据表明，仅新思科技一家企业就在美洲雇佣了5000多名工人，其中80%是工程师。然而，中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。目前绝大部分国内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。其次，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12万到15万元之间，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
1、提升核心工业软件战略地位，制定可落地的政策措施
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。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。
2、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；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。
三是丰富国内应用场景，拓展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。
3、完善投融资机制，扶持工业软件产业发展
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。
4、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。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。
（作者郭朝先系中国社会科学院工业经济研究所研究员、产业组织研究室主任，苗雨菲系中国社会科学院大学研究生）
