中國製造的最大短板:國產工業軟件如何不掉隊?

自去年工業互聯網首次被寫入政府工作報告,到今年初它被劃分為「新基建」重點方向之一,工業互聯網的發展可謂一路開掛。

今年「全國兩會」期間,「工業互聯網」的熱度再次飆升,與之相關的工業軟件也引發了人們更多的討論。

全國人大代表、海爾集團總裁周雲傑帶來了《關於支持工業互聯網發展,加速工業體系升級的建議》這份提案。對於工業軟件,他提到「集中優勢資源,專註工業軟件及工業APP的研發,並建立開源的生態系統。」

同時,全國人大代表、浪潮集團董事長兼CEO 孫丕恕提出了推動工業互聯網縱深發展,促進數字化轉型發展的建議。孫丕恕表示:

「加快工業APP開發者人才隊伍建設,構建工業互聯網APP應用創新生態圈,鼓勵不同類企業合作進行工業軟件聯合開發和推廣應用。」

「強大」的「中國製造」,有着聯合國產業分類中全部的工業門類,為何這兩位企業界的全國人大代表都對我國的工業軟件和工業APP的發展如此關注?隨着工業互聯網行業的發展進入快車道,與之匹配的工業軟件究竟發展得如何?

我們近日採訪了賽意信息、樹根互聯和崑崙數據等企業,就我國工業軟件現狀、工業互聯網平台廠商的應對之策、工業軟件的持續迭代,以及如何更好地服務於「中國智造」進行了交流。

據了解,2018年11月,賽意信息與華為雲等聯合發佈了賽意工業互聯網平台,以此將自己多年來在製造業中的能力沉澱對外進行釋放,成為工業互聯網領域的「第三極」力量。

提及工業軟件的發展現狀,賽意信息副總裁、工業互聯網子公司總經理蔡勝龍總結了自己對於這個行業的觀察,他表示:

「國內的工業軟件整體情況是,管理軟件相對比較強,工程軟件、研發設計軟件相對比較弱,低端軟件比較多,高端軟件比較少。因此,國內的製造企業在很多業務領域實際上長期依賴於國外的軟件。」

工業軟件作為工業企業進行數字化、智能化升級轉型中不可缺少的一部分逐漸受到關注,其自身的問題也在不斷地凸顯出來。

中國製造的最大短板:國產工業軟件如何不掉隊?

中國製造業的最大短板:工業軟件

工業軟件作為工業化長期積累的工業知識與經驗的結晶,是工業化進程中不可缺少的伴生物。其不但可以控制產品和設備的運行,而且可以把它們運行的狀態實時地展現,通過分析、優化,再作用到產品、設備的運行,甚至是設計環節,然後實現迭代優化。 

追溯其發展,我們可以發現:從上個世紀 60 年代開始,國外的波音、洛克希德、NASA等航天巨頭就開始了工業軟件的培育與研發;到了70年代工業軟件開發的爆發期,外企中的軍火商、汽車廠商們等也果斷參與進來;80年代初,伴隨着IBM大型機、VAX小型機、Apolo工作站在國內嶄露頭角,上面附帶的一些CG、CAD工業軟件慢慢被國人所接納。

隨後,該行業中大量的新型工業軟件不斷湧現,其專業範圍從製造業逐漸擴大到能源、原材料等領域,企業之間陸續出現併購重組,最終演變成了今天的工業軟件市場格局,誕生了西門子、PTC、施耐德電氣等工業軟件巨頭。

2001–2006 年,西門子相繼收購了多家 MES廠商,並在此基礎上推出了自己的 MES 軟件 SimaticIT。到了2007 年,西門子以35億美元收購美國PLM公司UGS,同時成立了西門子PLM 軟件事業部。此後,又發起了對Innotec、LMS、TESIS、Camstar、Mentor Graphics等的數十筆軟件收購。由此,西門子一躍成為僅次於 SAP 的歐洲第二大軟件公司,以及世界十大軟件供應商。

西門子股份公司副首席執行官博樂仁博士表示:

「過去二十年中,西門子在軟件方面投入了 100 多億美元,使我們在工業軟件方面處於領先地位。」

一般地,我們把工業軟件分為研發設計類軟件、信息管理類軟件、生產控制類軟件和嵌入式工業軟件。

工業企業使用較多的工業軟件,包括研發設計類的CAD、CAE,信息管理類的ERP、CRM,生產控制類的MES、PLC,以及嵌入式軟件,也就是嵌入特定設備的專用軟件等。

為了能更直觀地闡述國內外工業軟件及主要廠商,雷鋒網特地對這一領域的企業、所屬國家和主要產品作了匯總,詳見下圖:

中國製造的最大短板:國產工業軟件如何不掉隊?

知情人士透露:「如果德國西門子現在對中國民用核工業領域禁用集成了產品設計、工程與製造於一體的NX軟件,這將是一場災難:所有用NX軟件設計的模型、生產製造過程的管理都將被中斷,整個產業將受到巨大影響,甚至無法正常運轉。」

另外,在中興事件時,美國的電子設計自動化(EDA)公司 Cadence,在2018年4月份響應美國商務部號召,對中興禁售電子設計軟件,給了中興重重的一擊:「採購名單上,售價不過數百萬的電子設計軟件被停用,會使得上百億的芯片成為硅土。」

據了解,私有軟件的問題是用戶購買的是許可證,但並不擁有軟件的所有權和控制權,而許可證是可以隨時撤銷的。

因此,有觀點認為:「工業軟件是中國製造業的最大短板。」那麼,中國工業軟件發展現狀具體是怎樣的?

就整體情況,賽意信息曾總結為「管理軟件強、工程軟件弱,低端軟件多,高端軟件少。」

另外,蔡勝龍表示:

「國內工業軟件的標準其實不明確,一些系統的架構也比較落後,對外提供標準的集成能力也不是很強。在實施過程中,其實會影響到一些我們的信息系統和業務系統,包括這種自動化系統的融合等。當然,國內嵌入式的開發軟件算是做的比較好的,像是華為這樣的。」

「另外,國內已經有一定數量的工業軟件企業,但是都是在通用的軟件市場得到一些相對比較好的成長;而在工業屬性更強更核心的領域,比如工業數據建模、虛擬仿真,涉及到一些很複雜的數學運算的核心技術,其實還是需要大家持續努力突破的。」

樹根互聯作為從三一重工以前的物聯網部門獨立出來的工業互聯網平台廠商,他們的ROOTCLOUD平台現已是「國家隊」的重要一員。對此,樹根互聯表示:

「當前很多工業軟件的定位還是一個工具,這個工具需要有很專業的人員來維護和使用。作為一個通用化的東西,但在當前傳統工業製造業企業裏面,從信息化包括軟件開發人員、智能化技術的技術人員缺口還是比較嚴重的,特別是像現在咱們這種消費互聯網導致大量的軟件信息化人員從傳統製造業企業向新興互聯網企業去流動。」

成立於2014年的崑崙數據,先後推出了自己的拳頭產品工業大數據平台KMX以及工業互聯網平台KSTONE,並在進一步探索專有領域的工業軟件。談及對外賦能時工業軟件的部分,他們表示:

「中國製造業發展有很多卡脖子的問題,工業軟件是其中一個,另外還有高端製造的核心設備如光刻機、蒸鍍機等造不出來,以及一些尖端產品核心工藝等問題。當然,工業軟件是工業創新知識的長期積累、沉澱,是工業產品設計、工業生產的大腦。目前80%的研發設計軟件、60%的生產控制軟件被國外品牌佔領。製造強國戰略及當前複雜國際形勢下,國產化自主化訴求強烈。」

在「中國製造」向「中國智造」提速的關鍵期,工業互聯網平台落地項目不可避免地會用到這些工業軟件,那麼,我們的工業互聯網平台廠商在給工業企業做數字化、智能化升級改造時,如何解決這部分的工作?

平台廠商如何「自適應」工業軟件難題?

2018年12月,工信部提出來「加快工業技術軟件化,加快製造業數字化轉型」的政策指引。

工信部信息化和軟件服務業司李穎曾在工業技術軟件化專題論壇暨「百萬工業APP大講堂」上表示,工信部正積極支持各方力量通過多種形式共同推動實施工業技術軟件化工程。

索為系統董事長李義章更指出,目前人工智能和製造業兩個領域無法融合互通,必須依靠工業技術軟件化來打破其中的壁壘,而實現工業技術軟件的核心就是工業APP。他表示:

「當把工業軟件資源接入工業互聯網平台,將來工業APP的開發者和使用者甚至不用再購買這些昂貴的工業軟件。」

此外,隨着工業領域需要賦能的場景越來越複雜,對數字化、智能化的要求越來越高,所需要的工業軟件也更加多樣。比如,2020年芯翌打造了「X-PORT港口安全生產人工智能管理系統」,賦能港口物流、運維、安全生產、高效運行等多維場景。

該系統包括1個平台(安全生產管理平台)、3個子系統(港區訪客預約管理系統、集裝箱堆場通道人員安全管控系統、港口橋吊安全作業AI視覺輔助系統)和1款硬件(港口安全生產特種攝像機),是面向港口智慧化升級推出的行業級智能管控系統。

那麼,一些工業互聯網平台廠商們在落地項目時如何解決工業軟件這個難題?如何在「低端軟件比較多,高端軟件比較少」這種大環境中做到自適應呢?

樹根互聯在給工業企業做數字化、智能化轉型升級的時候,比如在生產管控、數據採集、設備管理、能耗管理以及售後服務管理等領域,他們一直採用的是自研加上工業領域合作夥伴的模式。

也就是把傳統的工業領域的應用SaaS化,讓這些工業應用軟件生長在他們的根雲平台上,由根雲平台提供平台服務,基於這個服務再基於樹根互聯工業軟件或者工業企業合作夥伴的工業APP去給傳統的工業企業進行使用。

其工業軟件的應用開發有兩種來源:一種來源是三一重工,其在產品的智能化、研發、製造、服務方面都已經有深度應用,由此他們總結了一套不僅適用於工程機械,更可以跨行業跨領域使用的一些工業軟件;另一種是源於樹根互聯獨立了近四年以來,服務了300多家工業企業而總結的經驗。

目前樹根互聯自研的工業軟件包括雲視界應用、智能現場服務流程管理的IFSM、雲網聯、雲控制、解鎖機、工程機械管理的位置管理,以及廠內製造相關的根雲小匠、根雲能管等行業性的一些應用。

工業軟件涵蓋的比較多,比如SCADA、PLM、CAD、CAE,以及目前熱度比較高的EDA等這些都是工業軟件;另外,還有一些管理類的,包括高級排程的軟件,APS和MES這種生產控制的工業軟件。對於賽意信息而言,他們又是如何解決的呢?

賽意信息作為工業互聯網平台廠商,是從自主研發和軟件集成兩個方面去解決工業軟件的問題。

「在自主研發方面,我們打造了SCADA系統,也就是SMDC,主要是解決設備在線連接監控的場景需求。」蔡勝龍表示:

「它支持市面上所有的標準協議,而對一些非標協議,它也支持轉換和適配。而製造領域的工業軟件,我們公司其實在很多年以前就開始投資了,包括MES、APS等,其實已經形成了完整的產品體系,而且在家電、傢具、半導體機加工等各種行業都得到了一些廣泛的應用。」

而在軟件集成方面,因為工業類的軟件裏面有幾類國內目前還比較弱勢,比如研發設計類的,包括CAD、CAE仿真系統,包括是對一些專有工業設備的設備控制的DCS系統,這些系統往往是跟硬件廠家和國外的這種先進的製造設備緊密相連的。

在這些領域,實際上國外的軟件公司PTC、達索、西門子等已在市場上形成了絕對優勢,很多工業企業已經在使用這些軟件的時候,賽意信息主要是在不同的工業場景中給客戶提供集成方案,確保企業在工控流程中深度地貫通,提升他們整體的管理效益。 

「工業企業的數字化和智能化升級是循序漸進的工作,我們聚焦在數字化、智能化領域,與自動化、信息化軟件是一個互補、智能化增強的關係。」崑崙數據表示:

「我們服務的企業大部分兩化程度已經比較好,我們更多時候是加法、是外腦,而非取代。因此我們會積極推動與各類工業軟硬件廠家的合作。現階段,我們打造的工業軟件或工業APP包括設備故障預警、設備運行效率提升、工業安全、產品質量優化等方面的應用。」

工業軟件和工業APP不僅需要平台企業根據市場需求尋求解決之道,更需要在一些關鍵點持續發力,以滿足工業企業的需求,提高國產工業軟件以及工業APP的市場競爭力。

工業軟件的持續迭代

由於工業軟件是無數聰明人的技術發明和經驗累積,更是在各個工業場景中反覆得到驗證,以及經年累月持續迭代、優化出來的產品。但這個時間跨度是多久呢?20年?30年……

哪怕蘋果、谷歌等這些科技巨頭想要很快地在工業軟件領域有所作為也是很難的,因為再多的產品創意和科技實力也難以跨過成熟工業軟件的時間門檻。

在當前「工業軟件是中國製造業的最大短板」這種境況下,我國的工業軟件和工業APP的玩家們還能怎樣發力呢?如何一步步持續迭代呢?

「這種持續迭代它依賴多個方面,」賽意信息蔡勝龍表示:

「場景的不斷深入,比如一個芯片,25納米與14納米、7納米、5納米是不同的,專家們在研究25納米的時候,他只是碰到25納米的一些問題,完全沒辦法理解14納米它可能出現的問題,也無法理解5納米工藝流程中應該碰到的問題。」

「這裏面的累積得很紮實地一步步向前,以這種梯度上去才能夠逐步解決我們在該領域的問題。這種長期的數據積累和長期在應用場景的這種實踐,他才能真正地解決這種持續迭代的問題,並且很難通過跨越式的發展去解決。」

另外,蔡勝龍還提到了人才技術方面,他表示:

「其實這方面也是要去持續投入的,因為工業軟件領域的投入周期長,迭代相對慢,對於很多企業來講,這種投資的回報其實短期內很難實現,因此這個時候其實是需要業界的頭部企業去引領。比如美國洛克希德那種飛機製造廠,它本質上就是一個工業設計公司,這種公司它需要很多的人才、軟件、環境和生態進行支持,這種提升是要靠國家的引導和頭部企業的生態建立,去形成這種積累並逐步突破的。」

「樹根互聯是從三一重工出來的,本身具有很強的工業屬性,對於製造業企業的一些需求非常了解。」談及打造工業軟件,樹根互聯表示:

「自研軟件時,第一類是怎麼去深入工業企業的一些使用場景,把這個工業軟件真正讓它具備這個價值,深入場景是非常重要的;第二,盡量能滿足適配工業企業的需求,做到即插即用,不開發或者少開發就能滿足客戶的一些需求。」

「我們自研的、針對OEM設備的全生命周期管理的一系列的軟件,其實是總結了三一重工十幾年對場外設備管理的經驗,目前已經是廣泛應用各個行業客戶中間去了。」

另外,雷鋒網了解到,樹根互聯還和行業性龍頭客戶一起打造了專屬於特定行業的工業應用軟件,比如他們和衛華重工合作打造了起重雲,和傑克共同打造了紡織雲,和聚發打造了鍋爐雲,以及和發那科合作打造了數控雲等。

而在崑崙數據看來,在 信息技術、數據技術、工業技術的融合過程中,打造工業軟件或工業APP會面臨軟件生態和生產經營過程融合難,工業APP內容研發挑戰大,以及工業APP大規模應用與複製難等問題。具體情況如下:

軟件生態和生產經營過程融合難。將工業APP融入到業務流程中,產生可感知落地價值,需要多個專業領域知識的整合。這對工業APP提供者和消費者都提出了更高的要求,因此工業APP需要一個好的定義與融合方式。崑崙數據是選擇數據驅動效果容易發力的領域,例如設備運維、製造執行、供應鏈等領域;

工業APP內容研發挑戰大,特別是知識型APP。一方面,專家知識存在不明確性,另一方面,工業數據不夠全面不夠精準,而IT技術在支撐專家知識和數據的迭代驗證時,也需要對工業場景的複雜性有化繁為簡的能力。崑崙數據在定義數據可解的業務問題,以及解決問題背後的經驗中,慢慢沉澱的方法論和工具都在逐步演進和內化為其產品及服務的核心競爭力,他們認為在一定程度上這會幫助他們的客戶少走彎路,直達價值根本;

工業APP大規模應用與複製難。這包括數據技術(數據不一致、網絡及通訊問題等)和推廣、運維成本等方面的挑戰,崑崙數據通過輕量自維護的端側產品以及靈活高適配的數據映射技術去解決。 

工業軟件和工業APP是對工業各類工業生產環節規律的代碼化,支撐了絕大多數的生產製造過程。在「中國智制」提速的時期,我國的工業軟件行業要如何更好地服務於工業企業,並且讓他們免於被「卡脖子」的危機呢?

如何更好服務於「中國智造」

當前,工業互聯網行業正處於風口之上,工信部《深化「互聯網+先進制造業」 發展工業互聯網的指導意見》曾提出,到2025年形成3-5家具有國際競爭力的工業互聯網平台,實現百萬工業APP培育以及百萬企業上雲。

但是由於工業軟件和工業APP很難實現跨越式的發展,那麼就現階段來看,我們的工業軟件和工業APP要如何跟上工業互聯網行業急速前進的步伐呢?

賽意信息蔡勝龍認為主要有以下三點,具體情況為:

首先,因為工業場景非常的複雜,它是一個非常大的生態。那麼對於所有的工業軟件企業來說,我認為要紮實地一個場景、一個場景地解決問題;

再者,對於工業軟件標準方面生態的形成,大家要在整個生態上共同去努力和發展;

最後,要給工業類的人才提供一個更好的環境,讓這些人才能夠持續去創新。企業的這種長期投入的回報,可能需要國家一定政策上的引導和推動。

崑崙數據則認為,工業軟件和工業APP未來要快速響應工業企業需求,比如輕量化、獨立化;出於價值驅動和成本考量,它還要能匹配工業企業發展現狀;此外,需要注重大膽自主創新,嘗試數據驅動、新技術和新思路。

另外,若要更好地服務於「中國智造」,還需要「多打造一些我們可以自主可控的工業軟件。」樹根互聯認為,不管是樹根互聯這種平台性服務企業,還是一些行業性專屬的軟件服務型企業,樹根互聯會致力於打造一個非常完善的、具備非常強大的機器數據接入能力的平台,包括根植於根雲平台上面的軟件應用的接入能力。

對於服務型工業軟件,樹根互聯認為應該是繼續深入到這個行業,不斷去完善一些行業的屬性,要從細分行業入手不斷去升級和完善。這樣不僅是滿足企業用戶的一些需求,更應該是指導企業的生產和經營管理,做企業生產經營管理的老師。樹根互聯可以為平台類企業提供基礎,對於行業性的一些軟件服務類企業提供服務,二者結合為中國的製造業企業提供完善的信息化服務。

兩會過後,制約中國製造業發展的工業軟件該何去何從?國家層面是否會有一些新的政策出來呢?