【行業資訊】中國核心工業軟件的進口依賴與追趕之路
發布時間：2022-03-04 文章來源：鴻宇科技 瀏覽次數：1193
工業軟件已經被公認為“工業制造的大腦和神經”，是數字經濟時代工業領域的“皇冠”。
作為制造業第一大國，中國擁有世界上最齊全的產業門類，然而，核心工業軟件領域卻始終是中國產業發展的軟肋。目前，中國核心工業軟件產業發展落后發達國家約20年，80%工業軟件被外企壟斷。
工業軟件已經在中美貿易戰中被美方用作斷供、“卡脖子”的具體手段，直接關系到中國企業生存與發展，關系到產業鏈供應鏈安全穩定。大力發展工業軟件，推動核心工業軟件自主可控，是中國建設“制造強國”必由之路，是提升產業國際競爭力的重要抓手，是保障中國產業鏈供應鏈安全與韌性的根本所在。
核心工業軟件是將科學計算與工業技術緊密結合，主要應用于工業產品研發設計和生產制造領域的軟件，以CAE（計算機輔助工程）、CAD（計算機輔助設計）、EDA（電子設計自動化）等軟件為典型，這類研發設計軟件具有體量小、集中度高、開發難度大、開發周期長、資金需求高等特征，是工業軟件中極其重要的一類，也是國內最薄弱的一類，因此被稱為核心工業軟件，是發展國產工業軟件首先要考慮的部分。
目前，在中國市場工業軟件產業鏈的上游及中游，占據主導地位的是國外廠商，比如上游的蘋果、微軟，中游的SAP、西門子，這些企業通過頻繁橫向擴展和縱向積累，擁有最尖端的人才、科技與創新資源，控制著整個生態系統。近年來，隨著成本優勢發揮與人才資源匯集，中國工業軟件企業在部分領域已獲得了較高的市場份額，通過加大研發投入逐步在產業鏈的中高端占有一席之地，如業務管理類軟件的用友網絡和金蝶軟件，在產業鏈中初步獲得了話語權。在產業鏈下游環節，基于數字化模型，中國工業軟件已經發展出滿足各專業應用領域需求的工業App，發展前景可期。
圖1 工業軟件產業鏈全景圖
資料來源：作者自繪
中國工業軟件產業競爭力分析
1、中國工業軟件產業規模接近2000億元，僅占全球比重7%左右
近年來，隨著智能制造、工業互聯網等政策利好持續釋放，中國工業軟件市場規模基本保持中高速增長。2016~2020年，工業軟件產品收入從1078億元上升到2020年的1974億元，年均增長16.3%；2021年1~7月，中國工業軟件產品收入達1273億元，同比增長17.0%，表明中國工業軟件領域正向擴大產業規模、驅動工業智能化、推進國產替代等方向邁進（見圖2）。但是，現階段，全國150家自主研發的工業軟件企業中，95%的企業營收規模不足5000萬元，工業軟件小而散的現象比較突出。
另據Gartner數據，2020年全球工業軟件市場規模約為4332億美元，約合人民幣2.8萬億元，2020年中國工業軟件產品實現收入1974億元，照此計算，僅占全球份額的7%，表明中國工業軟件實力明顯偏弱。
圖2 2016~2021中國工業軟件產品收入
資料來源：根據工業和信息化部數據整理
2、國內市場被外資企業主導，部分細分行業產品嚴重依賴進口
據《中國工業軟件產業白皮書（2020）》披露，高端市場部分仍由外國企業產品所壟斷，如以Siemens、Dassault、SAP、Oracle等企業產品為主。調研發現，國內有些用戶企業在創建初期使用國產ERP軟件，但當企業發展到一定規模時，因國產軟件功能難以支撐業務需求，轉而將國產ERP軟件替換成SAP的產品，出現了“逆國產化”現象。
根據對30余家知名工業軟件供給側企業和28家頭部工業軟件需求側企業的調研結果，發現95%的研發設計類工業軟件依賴進口。生產控制類工業軟件要好一些，國內企業產品國內市場占有率能達到50%，但在高端市場中也不占優勢。總體而言，國內市場上，中國工業軟件中只有ERP/CAD/CAE/CAPP的滲透率超過了50%，其他工業軟件的滲透率大多低于30%以下，外資企業產品占主導狀況的形勢仍比較嚴峻。
3、中國EDA行業市場規模增速快于全球，但外資企業占有絕對優勢地位
ESD Alliance數據顯示，受到下游集成電路市場需求拉動，中國EDA行業市場規模不斷增長，2015~2020年年復合增長率高達13.82％；國內EDA企業數量多年持續增長，現已有近30家本土EDA企業，市場參與度有所提升。但國內EDA市場規模尚不足10億美元，在全球EDA市場規模中占比較小（見圖3）。整體來看，中國市場EDA行業集中度高，主要由美國Synopsys、美國Cadence和德國Mentor Graphics（2016年為西門子收購）三家廠商壟斷，占國內市場份額達到77.7%（此三家占全球市場份額達到60%以上），留給華大九天、芯禾科技、廣立微等本土EDA廠商的市場份額較少。
圖3 2016-2020年EDA市場規模及增速比較
資料來源：Wind數據庫
4、國際巨頭主要從事高端環節和提供全流程工具鏈，國內廠商與之相比，差距巨大
近年來，中國EDA廠商在細分領域逐步實現突破，如在仿真端，華大九天和概倫電子實力強勁；在后端，芯禾半導體具有較完整的解決方案和競爭力；廣立微在良率優化端的軟件和測試機、博達微在數據端的快速參數測試方案等達到較高水平。受益于在細分領域的產品突破，中國本土EDA廠商競爭力有所增強，目前，華大九天在中國EDA市場已經占據了一定的市場份額，超過了另外兩大國外企業（Ansys、Keysight）。
盡管如此，國內EDA廠商在全球產業鏈中仍缺乏競爭力。一方面，中國EDA廠商以提供點工具為主，在產品完整性、集成度等方面仍與發達國家跨國公司有較大差距，僅有華大九天一家可以提供面板和模擬集成電路全流程設計平臺，其他的廠商只能提供某領域內的部分工具，而發達國家跨國公司經過一系列并購，基本打通了EDA全流程工具鏈，能夠覆蓋全領域的設計需求（見表1）。另一方面，中國自主研發的工業軟件產品大多集中于產業鏈中低端領域，同行業內產品競爭力相對較高，但針對高端產品及部分核心工業軟件的研發生產，中國產品競爭力水平則明顯不足。
EDA軟件還只是工業軟件中的冰山一角，和EDA面臨相同困境的還有三維CAD、CAE、CAM、PLM、MES等核心工業軟件，以汽車制造、航空航天為代表的高端裝備制造業基本都被法國達索CATIA、德國西門子UGNX、美國PTC等產品壟斷。由此可見中國自主工業軟件之殤，發展自主工業軟件體系刻不容緩。
表1 國內外主要EDA企業
資料來源：根據各企業官網資料整理
中國工業軟件產業競爭力不高的原因分析
與發達國家相比，中國工業軟件產業整體呈“小、散、差”的發展局面，國內企業市場份額小，產業鏈不完整，技術水平相對落后，離自主可控距離還比較遠。究其原因，主要是：
1、研發投入不足，融資能力偏弱
高額資金投入，在核心工業軟件產品設計研發中扮演著不可或缺的角色，從Synopsys和Cadence的財報來看，這兩家公司每年花費在研發上的投入分別是營收的30%和20%。反觀中國，由于現階段工業軟件研發投入大、周期長、回報低，大多數企業資金有限，難以維持高額研發投入。
融資渠道狹窄，融資能力弱。一個最典型的例子是，在互聯網初創公司動輒數千萬、上億融資的時代背景下，成立了22年的國內領先的工業軟件龍頭廠商——廣州中望龍騰軟件股份有限公司，2018年底完成第一輪融資8000萬元，2019年10月完成第二輪融資1.4億元，這兩輪融資竟然均為國內研發設計類工業軟件領域彼時規模最大、估值最高的融資案例。隨著中美貿易摩擦加劇，EDA行業成為市場關注的重點，資金開始積極進入。2020年EDA行業有9家企業完成了15次融資，2021年前兩個月已經完成了7次融資。但總體而言，工業軟件行業融資水平仍然偏低，難以滿足現階段工業軟件企業對資金的強烈渴求。
2、技術積累不足，產業基礎薄弱
國外工業軟件巨頭之所以強大，根本原因之一就在于積累了幾十年甚至上百年的工業生產的關鍵技術、流程、知識、工藝和數據，形成了扎實的工業數據知識庫，具備了最重要、最核心、最底層的支撐。而這些對于中國企業而言，都還相當薄弱。國內工業軟件企業要追趕國際巨頭，要有“老黃牛”精神，需要沉下心來苦練內功，夯實底層技術積累和產業基礎。
3、龐大國內用戶形成對國際巨頭產品的依賴，國內產業生態亟待優化
由于軟件產品使用習慣 “粘性”，國內用戶形成了對供給巨頭產品的依賴。這種依賴導致國內旺盛的用戶需求很大程度上推動了國際工業軟件巨頭產品優化發展，而不是本土企業工業軟件的發展。工業軟件就是要不斷解決自身Bug（缺陷），不斷迭代，才能保證軟件的活力。相比之下，國內工業軟件使用用戶少，產品缺乏用戶反饋，導致產品優化和迭代升級狀況不太理想。當前，外資企業壟斷了大多數的國內頭部客戶，在核心技術、產品成熟度和營銷渠道的完善程度上，導致國內廠商難以同外資企業競爭。
4、人才短缺，人才流失問題嚴重
以EDA為例，有數據表明，僅新思科技一家企業就在美洲雇傭了5000多名工人，其中80%是工程師。然而，中國在高端技術領域的專業人才相對缺乏，工業軟件領域的人才缺口尤甚。首先是因為從事工業軟件要求既要懂工業又要懂軟件，這種復合型人才培養難度大、培養周期長。目前絕大部分國內高校在專業設置領域有偏差，沒有工業軟件專業，培養的軟件人才基本都是計算機工程、軟件工程專業，缺乏工業基礎，工廠的業務人員懂工業制造，卻不懂軟件設計。其次，工業軟件人才短缺，還由于人才流失嚴重。據調查，在工業軟件行業剛畢業的碩士研究生在其單位的年薪在12萬到15萬元之間，工作七八年后的開發人員年收入也僅能達到20萬元，可一些互聯網、游戲公司輕易就能用數倍年薪挖人，有經驗的技術開發人員都去做電商、做金融、做游戲了，人才流失問題嚴重。
對策建議
1、提升核心工業軟件戰略地位，制定可落地的政策措施
一是加大對工業軟件投入力度，推動成立核心工業軟件發展專項基金，利用國家重點研發計劃、國家科技重大專項予以扶持。二是穩步推進國產替代。針對企業不敢用、不愿用問題，探索出臺軟件“首版次”政策，通過保險補貼、研發應用雙向獎補等政策，推動國產軟件在各行業應用。三是針對企業散弱、缺乏龍頭引領問題，出臺鼓勵企業兼并重組政策；推動國有大型工業軟件集團聯合與收購，加快核心工業軟件大企業培育；集中資源與力量，由頭部企業或國家主管部門牽頭進行專業領域突破。四是積極落實《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，對工業軟件類企業在財稅、投融資、科技研發、知識產權、人才、國際合作、市場應用等方面切實給予有力度的優惠政策。
2、夯實產業發展基礎，優化國內產業生態
一是整合國內產學研用優勢力量，加強計算數學、并行算法等基礎研究；加快工業軟件與新一代信息技術融合的步伐，促進核心工業軟件技術和架構創新，推動工業App和工業互聯網等相關前沿技術的研發。
二是加快建立工業知識數據庫，將工業技術領域的專家經驗、工藝流程、核心參數等知識沉淀下來，變個別知識經驗為集體知識財富，從源頭上增強國產工業軟件的競爭優勢。
三是豐富國內應用場景，拓展國產工業軟件在更多領域應用。大力推動國內工業軟件在機械、電子、船舶、航空航天、汽車、軌道交通等重點領域示范應用，促進一批重大項目立項和建設，系統總結一批優秀行業解決方案，在全行業推廣應用。鼓勵軟件企業與工業企業、軍工企業加強戰略合作，通過并購股權投資成立合資公司等，形成利益共同體，面向特定需求開展工業軟件的技術研發、磨合和應用。
四是完善工業軟件標準體系建設。第一，建設統一的工業軟件測試評價技術體系、試驗驗證標準、測評指標集、方法和準則、工具和環境、數據集和操作規程等。第二，開展工業軟件測試評價，為國產工業軟件進入國家目錄提供測試評估，增強對高端工業軟件核心技術、關鍵算法的評價能力，形成具有創新性和廣泛應用性的測試評估支撐平臺。第三，建立自主數據模型和接口標準體系，基于市場對國際主流工業軟件的模型讀取轉換、異構協議轉換、軟件二次開發等兼容性和定制化要求，發展和定義自主數據模型和接口標準，形成覆蓋設計、建模、仿真、制造、運維等不同環節的自主數據表達和交換能力，發展對國外產品的替換能力。
3、完善投融資機制，扶持工業軟件產業發展
要抓住北京證券交易所成立的歷史性機遇，打造服務工業軟件類創新型中小企業主陣地。創新投融資方式，支持企業通過知識產權質押融資、股權質押融資、科技及知識產權保險等手段獲得商業貸款；充分發揮融資擔保機構作用，為小微企業提供各種形式的融資擔保服務；拓寬企業融資渠道，鼓勵符合條件的企業發行企業債券、公司債券、短期融資券和中期票據等；進一步改善金融機構服務，加大對核心工業軟件產業的中長期貸款支持力度，在風險可控、商業可持續的前提下，加大對重大點企業和項目的金融支持力度，支持保險、信托等非銀行金融機構發起設立專門性資管產品。
4、完善人才培養和使用激勵機制，避免人才流失
響應國家特色化示范性軟件學院建設號召，依托國內高等院校，設立“工軟”特色軟件學院，建立工業軟件研究實驗室，開展工業軟件通用技術基礎研究，培養綜合性研究人才。聚焦行業突出問題，鼓勵國內科研院所、高校和企業開展聯合培養，建立“產-學-研-用”綜合實踐應用平臺、人才實訓基地等，從供需兩側共同培養一批高端型工業軟件人才。依托職業技術學校，細化工業軟件相關學科專業，針對國內外常見的工業軟件，打造各應用領域的工業軟件職業技校，培養專業技術人才。加強高校和職業技術學校工科、軟件特別是工業軟件等專業教材建設、調整課程設置、優化教學計劃和教學方式，努力培養復合型、實用型的高水平工業軟件人才。在大力培養國產工業軟件人才的同時，要積極創造條件吸納工業軟件類留學歸國人員為中國企業服務。鼓勵企業制定股權分配、股票期權激勵方案，激發工程技術人員工作積極性和長期主義思想。加強行業自律，引導工業軟件人才合理有序流動，避免惡性競爭和人才流失。
（作者郭朝先系中國社會科學院工業經濟研究所研究員、產業組織研究室主任，苗雨菲系中國社會科學院大學研究生）
來源：澎湃新聞
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