工业软件应用于工业领域,是软件化的工业技术。工业软件指应用于工业领域, 以提高工业企业研发、生产、管理水平和工业装备性能的应用软件,其核心作用 在于帮助工业企业提质增效降本,并增强企业在高端制造的竞争力。工业软件 应用于计算机硬件、工业设备和基础软件或平台之上,支撑企业业务与应用,其 内含工业知识与流程,以软件形式赋能工业企业,本质是软件化的工业技术。我 们总结工业软件功能主要有:1)信息流(数据)的采集与管理;2)工艺模型 的构建与优化;3)设备的控制与调度。由于不同的行业生产流程与工艺差异明 显,企业核心痛点不同,因此工业软件通用性较低,面向不同行业工业软件通常 存在较大差异,不同行业工业软件之间存在明显壁垒。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_5dabf88a5626428196322f097c225330.png)
按用途分类,工业软件分为信息管理、研发设计、生产控制和嵌入式软件四大 类,每类工业软件均有其代表产品和企业。信息管理类软件主要用于提高企业管 理水平和资源利用效率,代表产品有 ERP、CRM、SCM 等,代表企业有 SAP、 Oracle、Saleforce、用友网络、金蝶国际等;研发设计类软件主要用于提高企 业产业设计和研发的工作效率,代表产品有 CAD、CAE、PLM 等,代表企业有 达索系统、Autodesk、中望软件等;生产控制类软件主要应用于提高制造过程 的管控水平、改善生产设备的效率和利用率,代表产品有 MES、APS 等,代表 企业有西门子、GE、宝信软件、中控技术、鼎捷软件等。 ERP、MES、PLM 分别是信息管理、生产控制、研发设计三类工业软件中最具 代表性的产品,也是三类工业软件中市场规模最大的产品: ERP(企业资源计划):EPR 指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想, 为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP 以管理会计为核心, 将企业物质资源管理(物流)、人力资源管理(人流)、财务资源管理(财流)、 信息资源管理(信息流)集成一体化,提供跨地区、跨部门、跨公司实时信息整 合。ERP 软件一般包含库存、采购、营销、物料、车间任务管理、工艺、成本、 人力资源、质量管理、经营决策、总账、自动分录、应收、应付、固定资产等功 能模块。国内 ERP 市场代表企业有 SAP、Oracle、用友网络、金蝶国际。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_4014ecd8e54d458aac574a8bd40ff483.png)
MES(制造执行系统):MES 是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系 统,一般位于上层 ERP 与底层的工业控制之间。MES 是从工单、生产、设备管 理、保养、质量管制到出入库、进出货等整合的系统,对原材料上线到成品入库 的整个生产过程实时采集数据、控制和监控,并能实现对设备层的直接管控。 MES 通过控制物料、仓库、设备、人员、品质、工艺、异常、流程指令和其他 设施等工厂资源来提高生产效率,是实现工厂智能化的核心软件之一。国内 MES 市场代表企业有西门子、GE、宝信软件、中控技术、鼎捷软件等。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_dff0f25895c14090b42963fdecd9a7d0.png)
PLM(产品生命周期管理):PLM 用于产品全生命周期的管理,使企业能够对产 品从构思、设计、生产、到最终报废等全生命周期的设计数据及信息进行高效和 经济的应用、管理。PLM 产品构成一般包含三类:1)CAx 类产品,包括计算机 辅助设计(CAD)、辅助分析(CAE)、辅助制造(CAM);2)cPDM,主要用 于储存和检索产品数据;3)数字化制造车间,主要用于计划和模拟整个制造过 程。PLM 一般与 ERP 和 MES 系统相连,形成持续改进的闭环智能研发、生产 模式,持续指导改善产品的设计、制造过程,形成往复循环、持续优化的研发过 程。国内 PLM 市场代表企业有达索系统、西门子、能科股份。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_7ff8c9fd890c45909695ab9b6e8a9f49.png)
工业软件具备强工业属性,软件是载体,工业是内核。工业软件与消费级软件 发展模式具有很大的不同,消费级软件是 IT 产业发展内生的产物,往往是软件 出现挖掘并引导需求,例如微软、淘宝、滴滴等;而工业软件源自于企业提质增效降本的真实需求,是长期工业化过程中知识与工艺的结晶,其本质是将工业技 术软件化,软件只是其外在载体,工业才是其内核。工业软件在需求、知识、应 用、数据等方面依赖工业体系,因此相对一部分全球工业软件巨头来来自于工业 强国和工业企业,例如:PLM 全球三大主流厂商为法国达索系统(航空领域)、 德国西门子(汽车、通用机械领域)和美国 PTC(船舶、电子领域)。其中,达 索本是飞机制造商,在产生自用工业软件需求后开始研发工业系统并推向商用, 西门子 PLM 也是由工业企业研发并被西门子收购。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_6e890195a6c849f4aac8018b94488131.png)
工业软件发展受产业上下游制约,需要产业协同推进。工业软件的工业属性注 定其对工业产业有着极强依赖,而工业本身是复杂度极高的行业,上下游互相依 存度高,工业软件同样受到上下游产业制约,因此工业软件的发展需要产业的协 同推动。从研究的角度来说,站在工业的视角才能更好的理解工业软件行业的发 展逻辑与未来趋势。我们认为,产业对工业软件的制约主要体现在以下两方面: 1)工业软件实施在设备、网络、平台等之上,对上游基础设施依赖度高;2) 工业软件是企业内部管理与生产流程的代码化表达,需要在下游应用中不断迭 代优化。 工业软件的发展高度依赖设备、网络、平台等基础设施。工业软件产业链由设 备、网络、平台、软件、应用共同组成,工业软件需要实施在设备、网络、平台 等基础设施之上,受到基础设施影响。例如传感器数据采集量与精度、工厂内外 部网络接入情况、服务器算力大小等均会对工业软件实施效果产生影响。同时上 游基础设施的进步也会带动工业软件的发展,例如 5G、云计算、AI 等底层技术 在工业领域的应用已经使得工业软件向着网联化、云化和智能化方向发展。 以工业 APP 为例。工业 APP 又称工业互联网 APP,是在云计算技术渗透下, 基于工业互联网平台的的工业应用软件,是传统工业软件的新表现形式。传统工 业软件企业本地部署,基于单一系统开发,一般承载通用工业原理、基础建模、 计算、仿真、控制与执行要素,不以提供特定具体的工业技术知识为主。工业 APP 采用云端部署,基于工业互联网平台,采用微服务软件架构和基于 PaaS 平台多语言开发方式,实现共建、共享和网络运营,面向特定的工业应用场景, 在传统工业软件基础上实现工业知识的封装、共享、交易和复用。工业 APP 是 是传统工业软件和工业互联网结合形成,基础是 5G、云等在工业企业的应用, 体现了工业软件在底层基础设施赋能下的升级进化。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_a3f169f2dff04e13ac59077768c4fbb5.png)
工业软件是工业知识的代码化表达,并在应用中不断优化。工业产品复杂度高, 行业繁杂,不同行业的产品复杂度和制造流程差异化明显,行业分类上既有钢铁、 化工等流程工业,又有电子、航空、汽车等离散工业;产品上既有服装、玩具等 较为简单的制造业,也有航空、航天等复杂制造业。工业生产过程涵盖了研发、 生产、营销、运维、供应链管理等众多业务环节,专业上涉及机械、电子、光学、 声学、流体、热处理等多个学科,同时工业生产产业链长且厂商协作困难,而又 对实时性、可靠性要求高。工业软件作为工业知识的代码化表达,工业自身的高 复杂度使得其对工业软件要求十分细化。工业软件的开发需要与企业管理与生产 流程紧密结合,并在应用过程中不断迭代优化,最终形成满足工业实际需求的软 件产品,在这其中下游工业企业支持与应用十分关键,这也众多工业软件巨头来 来自于工业企业的原因。 以 EDA 为例。EDA 是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写, 主要用于超大规模集成电路设计。摩尔定律下集成电路产业快速发展,处于新制 程和新工艺推进一线的晶圆厂从材料、化学、工艺过程控制等各种制造细节来创 新、调试和求证;EDA 软件需要借助晶圆厂积累的大量测试数据探索物理效应 和工艺实施细节的准确和高精度模型化。顶尖 Fabless 公司将基于此模型和工具 进行芯片设计与试产,并且依托强大和丰富的芯片设计不断发现和排除新工艺节 点在模型和制造中的各种量产问题。在此期间,需要晶圆厂、Fabless、EDA 等 产业链环节的通力合作,反复迭代,以将达到商用和量产要求的工艺节点推向市 场。EDA 软件对晶圆厂及设计公司依赖性及强,高复杂度和集成度下芯片设计 与制造同样无法离开 EDA 工具,EDA 软件是典型的产业系统推动型工业软件, 因此跟随美国半导体产业一同成长的美国 EDA 厂商在技术和市场上均占据绝对 优势,Synopsys、Cadence、Mentor Graphics 三家厂商占据全球市场份额超过 64%,在中国的市场份额更是超过 95%。 ![](http://https:/cms_files/filemanager/583933374/picture/20235/s_8e978cbf9cc74a59981a57fb12d634fe.png)
软件定义制造,工业软件是智能制造的核心。工业软件被看作是智能制造(第 四次工业)的核心基础性工具,与前三次工业(机械化、电气化、自动 化)相比,智能化是工业 4.0 新的内涵,而软件承载着从设计、制造和运用阶段 的产品全生命周期数据,并根据数据对制造运行规律建模,从而优化制造过程, 软件是智能化的载体,工业软件是智能制造的核心。 以信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPS)为例,CPS 是通过集成先 进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建了物流空间与信 息空间中人、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统, 实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。数字孪生是 CPS 的技术实现。CPS 本质是构建数据自动流动的规则体系,在信息空间建立与物 理空间相对应的虚拟模。 乐鱼电竞
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