中國制造業必須進行全生命周期管理

“所有搞工業的人都知道，在這些領域裏最為關鍵的軟件技術和能力都掌握在美國、德國或者日本公司手裏，離開了這些軟件的支持，現代工業根本就不存在。”

“中國的軟件公司至今還沒有一家能夠建立起可以與世界級的工業工程、控制軟件相媲美的核心能力，這一能力將成為中國企業邁向工業互聯網的巨大短板。”

的確，我們之所以能記住GE、西門子，不是因為他們的工程做的多么優秀，也不是因為他們幹過多少世界級的工程，而是他們設計制造的軟件、儀表和裝備太厲害了，厲害到到沒了這些東西，整個行業都玩不轉了。

工業和信息化部副部長、中國工程院院士懷進鵬支出，制造業要想轉型升級，必須依照國務院《關於深化制造業與互聯網融合發展的指導意見》大力發展“新四基”，分別為：“一硬”(自動控制和感知)、“一軟”(工業核心軟件)、“一網”(工業互聯網)、“一平台”(工業雲和智能服務平台)。

可見，中國制造業必須進行全生命周期管理，發展自己的工業技術平台，擁有自己的品牌，建立自己的工業技術體系，一味引進國外軟件、設備和生產線，會讓國外巨頭企業發展工業神經系統和工業智能，中國制造業將會變成軀殼，淪為全球制造業的執行系統。

工業文明發展到大批量個性化定制階段，要求制造業在節省資源、保護環境的前提下低成本生產出滿足人們更高生活水准的產品，保證人類文明能夠持續地發展。

這場改變制造模式的工業革命離不開工業軟件的支持。傳統工業軟件也面臨升級換代的曆史轉折關頭，後來者如果能夠抓住這個機遇，就有可能實現曆史性超越。

智能制造包括智能化設計、仿真與驗證;智能化采購、生產與交付;智能化運行、維修與回收等前中後三個階段。有了前期高檔設計軟件，才能設計出智能產品;有了後期運維服務軟件提供智能設備實際運行參數和健康狀態的分析，才能形成智能化的生產線;有了中期高檔經營生產管理軟件將生產線和上下遊集成起來，才能構成智能工廠。

綜上，只有具備前中後三階段的高檔工業軟件才能實現真正的智能制造。高端工業軟件控制著設計、制造和使用階段的產品全生命周期數據，必然能夠主導制造業的發展方向。因此，高端工業軟件是中國從制造大國走向制造強國的重器之一。

目前，中國高端工業軟件市場80%被國外壟斷，中低端市場的自主率也不超過50%。由於高端工業軟件價格昂貴，大多中小企業難以承受，必然導致跟不上工業革命的步伐，而少數示范企業構不成真正的工業4.0社會。

隨著工業革命快速發展，軟件行業的產品和服務正在逼近硬件行業，逐步成為制造業新的主戰場，一場瓜分世界軟件市場的爭奪戰已經打響。西門子、GE等公司紛紛投入巨資，研發未來工業軟件，並已經取得豐厚回報。其中，GE研發的工業互聯網服務平台Predix在2015年贏得50億美元的收入。估計到2020年，全球工業互聯網服務市場將會達到5140億美元，相當於目前全球高鐵市場的一半。難怪GE的總裁伊梅爾特說“一覺醒來發現GE變成了軟件公司”。

如果我們還在為工業2.0的補課、3.0的普及所止絆，將繼續失去高檔工業軟件市場的話語權。而我們真正失去的，不僅是軟件市場，還有制造業的主導權和國家安全。鑒於國情和客觀實際，少量的智能工廠僅限於示例，當前中國智能制造的切入點應放在前期的智能化設計和後期的智能化服務，同時補上相應的高檔工業軟件。在條件成熟時再廣泛開展智能工廠建設，避免落入世界智能加工廠的陷阱。

工業軟件包括基礎和應用軟件兩大類，其中系統、中間件、嵌入式屬於基礎技術范圍，並不與特定工業管理流程和工藝流程緊密相關，以下提到的工業軟件主要指應用軟件，包括運營管理類、生產管理類和研發設計類軟件等。

根據Gartner和計世資訊數據，ERP(企業資源計劃)軟件應用行業廣泛，電子信息、機械、汽車、化工、造紙、鋼鐵行業占據79.1%的份額。SCM(供應鏈管理)

軟件應用集中在快消品、食品飲料、制藥、汽車、電子信息行業。

隨著制造企業對精益制造、柔性生產的日益重視，MES(制造執行系統)需求呈快速增長態勢。中控網預測2014～2018年，我國MES市場複合增長率為40%。目前MES應用主要集中在電子信息、汽車、石化、煙草、鋼鐵等行業。

研發設計類軟件應用集中在航天國防、交通設備、機械、電子行業。據CIMDATA2015年數據，四大行業需求份額占90%以上。設計制造一體化、協同研發、三維設計和虛擬仿真是未來的需求重點。

綜上所述，工業應用軟件需求集中在四大離散行業，即電子信息、機械、汽車、航空航天;以及四大流程行業，即石化、鋼鐵、食品飲料、醫藥。通過對八大行業下一步的需求重點進行研究和分析，總結出了以下趨勢。

趨勢一：基於軟件系統集成的供應鏈協同優化

工業軟件從單項應用到實現對制造企業研發、生產、經營、物流、產品等各業務環節的廣度覆蓋和深度滲透後，逐步朝綜合集成的方向發展，突破企業邊界，實現面向市場和客戶的業務流程和生產經營模式變革，支持形成新的工業能力。

電子和汽車企業零配件品種型號多，自制與協作並重，如何與上遊企業進行順暢的原材料預規劃，並實時了解其生產與運輸進度，是未來供應鏈前端改造升級的重點。此外，從供應鏈下遊經銷商和最終客戶出發，對個性化需求進行采集和分析，及時與供應鏈上遊企業進行信息共享和反饋，是供應鏈後端正在重點突破的方向。

與最終消費者聯系越緊密的行業，如食品、醫藥、電子、汽車等，越需要充分發揮下遊供應鏈的價值，除了從互聯網渠道最大化獲取客戶數據外，從智能電子、智能汽車等獲取產品本身的使用和維護數據，也將成為一種重要方式。

趨勢二：基於模型工程的產品全生命周期管理

MBD(基於模型的設計)打破了產品圖紙不可重用和機器不可讀的瓶頸，MBE(基於模型的企業)造就了貫穿產品全生命周期的數字線。MBE是一種制造實體，它采用建模與仿真技術對設計、制造、產品支持的全部技術和業務流程進行徹底改進、無縫集成以及戰略管理。

航空航天行業對於高質量、短周期、低成本的迫切要求使得MBE應用日益深化。在“十二五”期間，航空航天企業重點突破了產品三維數字化定義、數字化仿真、產品數字化管理、協調設計與制造等關鍵技術的應用。“十三五”時期，通過MBE將數字化的單點應用彙織成一個集成的、全數字化的系統，支撐企業的各個方面，是成飛、商飛等大型行業企業的重要目標之一。

不僅在航空航天，機械、汽車等行業也逐漸將設計流程從傳統模式轉換到基於模型設計的方法，以濰柴為例，它從傳統的設計方法，到現在建立起完整的基於模型設計的平台，已經進入了產品化階段。

趨勢三：基於雲和大數據平台的數字化生態系統建設

智能制造以關鍵環節智能化為核心，端到端數據流為基礎，以網絡互聯為支撐，不斷創造新業態、新模式。德國國家工程院(Acatech)通過對北美、亞太、歐洲和拉美等區域進行研究，認為工業4.0的最主要的商業模式就是圍繞工業平台建設形成數字化生態系統，雲平台和大數據既是工業平台建設的重要技術手段，也是彙聚生態系統的價值體現。

智能制造發展過程中，出現了個性化定制、協同研發、協同制造、大數據精准營銷、設備/產品遠程預維等一系列新業態新模式。究其核心，均是圍繞設備、產線、產品、系統、互聯網等各類數據采集集成，通過數據建模分析等產生出的制造型服務和新型工業應用。

在未來數字化生態系統建設中，機械、汽車、電子等離散行業將更多地圍繞智能化設備和產品數據開展個性化定制、網絡化協同、遠程運維等服務，彙聚產業鏈供給側和需求側;石化、鋼鐵等流程行業將圍繞設備、生產和工藝流程數據分析為供應鏈上下遊提供協作服務、安全管控和能源管理優化等。

趨勢四：結合新技術的創新型應用

隨著雲計算、大數據、虛擬現實、物聯網等新技術的發展，工業軟件本身也在不斷創新和變革，以適應智能制造發展的新模式和工業領域的新需求。

基於雲計算的工業軟件讓制造企業能更靈活地部署應用，更便捷地進行跨企業跨區域協作，將獲得快速增長和廣泛應用。根據IDC數據推算，公有雲軟件在整體應用軟件中的占比將由2015年的8.2%提升至2020年的17.5%。具有全球協作需求的機械、汽車、電子等行業龍頭企業對公有雲應用的需求將更加明顯，大型壟斷型集團企業如石化、鋼鐵等會更傾向於使用私有雲。

軟件是數據發揮價值的重要基礎和載體，大數據將促進軟件功能創新和新型工業軟件出現。過去幾年，制造企業以運營管理數據和供應鏈數據價值挖掘為重點。未來幾年，制造企業將以機器、工藝、產品、傳感等數據價值挖掘為重點，催生更多新型工業軟件應用，如加工工藝分析、裝配工藝分析、機械零部件設計與性能分析等。

虛擬現實(VR)軟件市場規模雖小，但正處於飛速增長期，應用場景也逐漸從消費領域延伸至工業領域，逐漸成為重要的工業軟件子類。隨著VR硬件系統技術的日益完善，如更小體系硬件下的續航能力、存儲容量、計算能力提升等，VR軟件開發環境將明顯改善，全方位的應用場景探索也將隨之展開，覆蓋工廠和生產線設計展示，產品和服務，裝配和工藝，管理和培訓等各個方面。

貫徹實施《中國制造2025》，堅持“創新驅動、質量為先、綠色發展、結構優化、人才為本”的基本方針，圍繞重點制造領域的關鍵環節，突破核心技術，開展新一代信息技術與制造業的集成創新和深入應用，建設制造強國。

一是加快工業軟件和工業控制系統核心技術和產品的研發，推動在重點行業的示范應用。圍繞研發設計、生產工藝、流程控制、安全保障等環節需求，突破智能設計與仿真及其工具、制造物聯與服務、工業大數據處理等高端工業軟件核心技術，開發高端工業平台軟件和重點領域應用軟件。突破高檔數控系統、現場總線、通信協議、高精度高速控制和伺服驅動等工業控制系統關鍵技術，推動中高端數控系統、伺服系統和控制系統研發。強化安全保障和綜合集成應用能力，開展試點示范，推進自主工業軟件在軍工、能源、化工等安全關鍵行業重點行業的產業化應用。

二是加快工業雲服務平台和工業大數據平台的建設和實施。加強雲計算、大數據在全流程和全產業鏈的綜合集成應用。研發“互聯網+”工業雲體系架構與標准體系，構建知識、數據、服務等資源庫。構建面向行業的工業雲服務平台，建立企業統一的數據標准和共享機制，提供數據驅動的企業管理、業務協同、能源管控服務。構建服務產品生命周期和制造全業務活動的工業大數據平台，研制設備端嵌入式數據管理平台與實時數據智能處理系統，開發雲端工業數據采集、存儲、查詢、分析、挖掘與應用的工業數據處理平台。選擇典型企業、重點行業、重點地區開展工業雲及工業大數據創新應用試點，積極推動制造業網絡化和智能化。

三是加快工業軟件、工業雲和工業大數據標准體系制定。研究制定和完善工業軟件集成、工業軟件評測標准的制定，為工業軟件開發企業提供標准符合性測評服務，開展試點示范工作;研究工業雲、工業大數據標准體系，制定工業雲領域基礎及關鍵技術、服務標准，數據質量、數據共享和交易等工業大數據標准，開展標准應用示范和標准符合性測評。

四是完善工業軟件測評機制，建設國家級工業軟件測試與評估實驗室。建立服務可用性、可靠性、安全性和質量等方面的工業軟件認證評估體系，支持第三方機構開展評估評測工作，建設工控系統測試與評估實驗室。

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