1、工業網際網路是實現企業內部數字化建設的重要基礎

1.1. 工業網際網路體系架構

工業網際網路體系分為五個層級，包括裝置層、網路層、平臺層、軟體層和應用層，同時安全 體系貫穿在工業網際網路五個層級之間。

1.1.1. 裝置層——工業網際網路基礎設施

工業網際網路基礎設施包括生產製造環節的工業機器人、服務機器人、3D 印表機、智慧機床、 智慧生產裝置等設施，感測器、RFID、控制晶片、資料監測儀器等智慧硬體裝置，以及資料 整合處理與儲存中心等。裝置層能夠完成資料的採集、執行等工作。

1.1.2. 網路層——工業通訊

根據工業網際網路產業聯盟釋出的《工業網際網路體系架構（版本 2.0）》，工業網際網路的網路互 聯，即通過有線、無線方式，將工業網際網路體系相關的人機物料法環以及企業上下游、智慧 產品、使用者等全要素連線，支撐業務發展的多要求資料轉發，實現端到端資料傳輸。網路層 主要負責資料的傳輸、分發等工作。

工業網際網路網路體系可分為工廠內部網路和工廠外部網路。①工廠內部網路用於連線在製品、 智慧機器、工業控制系統、人等主體，可分為工廠 IT 網路和工廠 OT（即工業生產與控制） 網路。其中工廠 OT 網路主要用於連線生產現場的控制器、感測器、伺服器、監控裝置等部 件；工廠 IT 網路主要由 IP 網路構成，通過閘道器裝置實現與網際網路和工廠 OT 網路的互聯及安全隔離。②工廠外部網路用於連線企業上下游、企業與智慧產品、企業與使用者等主體，旨 在通過網際網路實現對工業全生命週期各項資源與活動的優化配臵。

同時，網路互聯根據協議層次由底層至上層可以分為多方式接入、網路層轉發和傳輸層傳送 三層。①多方式接入主要包括有線接入和無線接入，有線接入包含現場匯流排、工業乙太網、 工業 PON、TSN 等，無線接入主要包括 5G/4G、WiFi/WiFi6、WIA、WirelessHART、 ISA100.11a 等方式。②網路層轉發主要作用是實現工業非實時資料轉發、工業實時資料轉發、 網路控制與網路管理等。工業非實時資料轉發指對無時延同步要求的採集資訊資料與管理數 據的傳輸，實時資料轉發則是對有實時性要求的生產控制資訊和需要實時處理的採集資訊的 資料傳輸。網路控制主要負責路由表/流表生成、路徑選擇、路由協議互通、ACL 配臵、QoS 配臵等，網路管理主要包括層次化的 QoS、拓撲管理、接入管理、資源管理等功能。③傳輸 層傳送主要包含資料傳輸與傳輸管理，資料傳輸指端到端的資料傳輸，基於 TCP、UDP 等 裝置將資料傳輸到系統；傳輸管理主要包含傳輸層的埠管理、端到端連線管理和安全管理 等。

1.1.3. 平臺層——工業雲平臺

工業網際網路平臺是在傳統雲平臺的基礎上疊加物聯網、大資料、人工智慧等新興技術，實現 海量異構資料匯聚與建模分析、工業經驗知識軟體化與模組化、工業創新應用開發與執行， 從而支撐生產智慧決策、業務模式創新、資源優化配臵和產業生態培育的載體。

中國十大“雙跨”工業網際網路雲平臺有望獲得重點支援。工業網際網路平臺的連線物件為工業 裝置，基於工業網際網路平臺，解決方案提供商對工業裝置進行監測、執行優化和安全防護， 使裝置可以更好地運轉，從而提升生產效率和生產精度，創造服務效益。中國電子資訊產業 發展研究院世界工業研究所人工智慧研究室主任王哲在接受採訪時表示，目前中國具有一定 影響力的平臺超過 70 個，平均工業裝置連線數達到 69 萬臺，平均工業模型數突破 1100 個，平均工業 APP 達到 2120 個，行業處於快速增長期。為了加快培育一批實力強、服務廣的跨 行業跨領域工業網際網路平臺，有效支撐製造業轉型升級，2019 年工信部評選並對外公示了 中國十大跨行業跨領域的工業網際網路平臺。

1.1.4. 軟體層——工業軟體

工業軟體指專用於或主要用於工業領域，以提高工業企業研發、製造、管理水平和工業裝備 效能的軟體。按照產品形態、用途和特點的不同，工業軟體可分為研發設計軟體、生產控制 軟體、資訊管理軟體和嵌入式軟體。工業軟體是生產流程數字化的關鍵。

1.1.5. 應用層——工業解決方案

工業解決方案主要包括工業資料的管理、分析以及工業 APP 的開發應用等。其中，工業數 據管理和分析包括裝置監測、能耗分析、供應鏈管理、智慧診斷等。工業 APP 則是面向工 業產品全生命週期相關業務（設計、生產、實驗、使用、保障、交易、服務等）的場景需求， 把工業產品及相關技術過程中的知識、最佳實踐及技術訣竅封裝成應用軟體。工業 APP 以 解決工業場景中的特定問題為目的，是工業解決方案中的核心部分。

1.1.6. 工業安全

工業安全貫穿在工業網際網路體系的各個層級，工業網際網路的安全體系共分為三個層級：（1） 底層是安全模型與政策的選擇，（2）中間層是資料的安全防護，（3）頂層為安全應用場景， 分別是安全配臵與管理、安全監測與分析、通訊與連線防護以及終端防護。工業安全也是工 業網際網路發展過程中最重要最受關注的問題之一。

1.2. 中國面臨製造業被動升級轉型，企業數字化至關重要，工業網際網路是重要基 礎

隨著經濟發展進入新拐點，中國製造業的低人力成本優勢逐漸喪失。2014 年，中國勞動力 成本是十年前的 2.7 倍。三星、耐克、富士康等世界知名企業紛紛選擇在東南亞和印度開設 新廠。根據東莞市政府資料，2014 年全年，東莞倒閉了 428 家企業，曾經被稱為製造之都 的溫州，也在經歷製造產業空心化。

中國的高階製造業尚未建立，低端製造業面臨向東南亞和印度等地區轉移。近年來，中國製 造業成本躍升，但效率尚未跟上，正在經歷成長陣痛。根據《2018 年中國製造業痛點分析 報告》，綜合來看，超過 50%以上的行業痛點分佈在資訊系統與大資料、智慧工廠與智慧制 造領域，而整個製造業的痛點主要集中終端裝置連線性、資料標準統一性以及資料資訊保安 性三個方面。同時，中國企業核心競爭力要素分佈不均衡，其中資訊系統與大資料的指標評價值遠低於其它要素，成為影響到企業其他各要素效能的短板。

中國工業場景基礎設施的數字化水平低，智慧製造發展受到嚴重製約。根據兩化融合服務聯 盟的資料，截止到 2019 年第二季度，所調查的 15 萬家工業企業在生產裝置數字化率、關鍵 工序數控化率分別為 47%和 49.2%，而工業企業智慧製造就緒率僅為 7.6%，且這其中絕大 多數為規模以上企業。裝置設施數字化、網路化基礎薄弱，尤其反映在中小企業裝置改造資 金投入不足和資料採集不完整。

數字化、聯網化率不足，也限制了工業軟體普及率，使重點行業企業加應用計算機輔助設計 （CAD）、製造執行系統（MES）、產品生命週期管理系統（PLM）等工業軟體配臵率較低。根據《2018 年中國製造業痛點分析報告》，2017 年中國企業的 94.4%的企業未能做好部署 智慧製造的準備，生產裝置數字化率只有 44.8%，而數字化裝置聯網率僅為 39.0%。製造執 行系統（MES）普及率只有 18.1%，資料採集與監控系統（SCADA）只有 4.7%。

工業網際網路是實現企業內部數字化建設的重要基礎，中國亟需大幅提升工業裝置設施網路化 水平，突破企業數字化發展瓶頸，大力推動以 5G 為支撐的工業網際網路發展。

2. 企業數字化的實現——離不開硬體更離不開軟體

工業網際網路的核心是基於全面互聯而形成資料驅動的智慧系統。工業網際網路共性的基礎和支 持可以從網路、資料和安全三個方面來理解：1）網路是基礎。通過物聯網、網際網路等技術實現工業全系統的互聯互通。2）安全是保障。通過裝置安全、網路完全、控制安全、資料 安全及應用安全五大方面構建涵蓋工業全系統的安全防護體系，保障工業智慧化的實現。3） 資料是工業智慧化的核心驅動。實現數字化需要建立資料的採集，交換，整合處理，建模分 析，決策優化和反饋控制等。這一系統既離不開包含生產環節、資料採集環節、控制環節及 資料處理環節在內的硬體設施，也離不開對資料進行建模、分析的各類工業軟體。

2.1. 硬體——工業網際網路的骨骼

在工業網際網路硬體端，生產環節需要各類智慧生產裝置，比如機器人、智慧機床等，資料採 集環節需要各類感測器、儀表、檢測/監測裝置等，控制環節需要 DCS、PLC 等各類工業自 動化控制系統（含內嵌軟體），資料處理儲存環節需要伺服器、儲存器等。

2.2. 工業軟體和資料解決方案——工業網際網路的大腦

2.2.1. 工業軟體

工業軟體是工業生產提質、降本、增效的重要工具。與其他軟體不同的是，它並非 IT 行業發 展的產物，其核心也不在於軟體。工業軟體的核心在於工業，其本質是工業發展過程中長期 積累的工業知識與經驗的結晶，與工業化程序相伴相生，相輔相成。具體來講，工業軟體是 將工業領域和工業技術中設計、模擬、工藝等方面的生產知識、工藝方法、技術經驗等實現 數字化、模型化、顯性化、系統化以及智慧化，並通過軟體形式進行封裝、承載、應用以及 更新迭代等，實現軟體定義智慧製造。

工業軟體種類多樣。工業軟體上游主要為開發工業軟體所需的各類硬體裝置、作業系統、開 發工具及中介軟體等。下游應用領域從大類上可分為流程工業和離散工業。其中。流程工業是 指通過一條生產線將原料製成成品的工業型別，主要行業包括石油石化、化工、電力、冶金、 製藥等。離散工業是指將現成的元部件及子系統裝配加工成較大型系統的工業型別，包括航 空、汽車、電子製造等。根據行業特點，流程工業的需求和痛點更多在於生產過程的控制， 而離散工業更多在於產業鏈條的打通。中游，即為工業軟體，根據其應用在製造業產業鏈的 位臵可分為研發設計類、生產控制類、資訊管理類以及嵌入式工業軟體四大類別。產業鏈位 臵不同，工業軟體的功能不同，其部署形式也有所不同。

1) 研發設計類

研發設計類工業軟體主要用於提升企業在產品設計與研發工作領域的能力和效率，主要包括 CAD、CAM、CAE、EDA、PLM、PDM 等產品。根據賽迪顧問資料，研發設計類軟體中 PLM 市場份額最大，達到 27.1%，其次為 BIM、CAD、EDA 軟體，分別佔據 14.4%、13.6%和 13.4%的市場份額。

 CAD

CAD（Computer-aided Design），即計算機輔助設計，指利用計算機及其圖形裝置幫助設計 人員進行設計工作，用自動化的流程代替手動製圖，在機械、電子、汽車、航空航天、建築 等領域得到廣泛應用。CAD 分為 2D 和 3D，其中 3D CAD 在全球市場中佔據了約 75%的份 額。

根據 P&S Intelligence 資料，2017 年全球 CAD 市場規模為 83.25 億美元，預計市場以 CAGR 6.6%增速擴張，到 2025 年，全球市場規模將增長至 138 億美元。當前，CAD 領域的龍頭 廠商主要為達索、Autodesk、西門子等，其中達索系統旗下 1982 年釋出的 CATIA 系統已擁 有近百個模組的 3D CAD 領域領先產品，已成為汽車行業不可或缺的軟體。Autodesk 為三 維設計、工程及娛樂軟體的領導者，主要產品包括 AutoCAD、AutoCAD Architecture、 AutoCAD Electrical 等。在中國市場，2D CAD 發展較為迅速，並在低端市場上快速普及， 但 3D CAD 還有很大的發展空間。中望軟體、浩辰軟體是當前中國 CAD 領域領導企業。

 CAM

CAM （Computer Aided Manufacturing）即計算機輔助製造，主要是指利用計算機輔助完 成從生產準備到產品製造整個過程的活動。CAM 的硬體包括數控機床、加工中心等，軟體 方面包含資料庫、計算機輔助工藝過程設計、數控程式編制、輔助工裝設計等。根據 Allied Market Research 資料，2017 年全球 CAM 市場規模為 20.92 億美元，預計未來以 7.0%的 CAGR 增長，預計 2025 年市場規模有望達到近 36 億美元。CAM 全球市場龍頭主要有達索、 西門子、Vero Software、Delcam、Autodesk、PTC、CNC Software 等國外廠商。

 CAE

CAE（Computer Aided Engineering），即計算機輔助工程，其本質上即為模擬，CAE 軟體 的主體是有限元分析軟體，基本思想是將結構離散化，用有限個容易分析的單元來表示複雜 的物件。例如，CAE 軟體能夠通過預測現實中的力、振動、熱、流體流動等情況，針對產品 是否會斷裂、磨損或是否按照原本設計的方式工作等開展分析，在此基礎上對產品的結構進 行優化。CAE 多應用在航空、航天、機械、土木結構等領域。

根據 Grand View Research 資料，2019 年全球 CAE 市場規模達到 73 億美元，預計未來以 CAGR 9.3%增長，2025 年全球市場規模有望達到 124 億美元。目前，行業龍頭主要為 Ansys、 西門子、達索、Hexagon、PTC 等國外企業，這些大型 CAD 廠商在發展過程中常通過併購 手段增強其 CAE 產品的競爭力。相比國外市場，中國有限元發展緩慢，國外於 1940s 已提 出有限元法理論，並在 1960-90s 逐漸商用。中國在 1960s 由數學家馮康提出了有限元的分 析方法，但是此時國外已經應用於航空領域。2018 年，中國 CAE 市場規模約為 41.89 億元。 當前中國 CAE 廠商數量少，國內廠商的 CAE 軟體有核心功能但缺乏二次開發能力、核心算 法薄弱，功能不健全。

 EDA

EDA（Electronic Design Automation），即電子設計自動化，是指利用計算機輔助設計（CAD） 軟體，來完成超大規模積體電路的功能設計、綜合、驗證、物理設計（包括佈局、佈線、版 圖、設計規則檢查等）等流程的設計方式。EDA 可以在晶片設計中將複雜的物理問題用數學 模型高度精確化地表述，利用數學工具解決多目標多約束的最優化問題。隨著積體電路製造 工藝進入 7nm 以下，數字晶片中標準單元數量達到億數量級，EDA 演算法已經成為資料密集 型計算的典型代表。當前，EDA 主要廠商包括 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphics 等， 且三大巨頭擁有中國市場 90%左右的市場份額。而國內的十幾家 EDA 公司，如華大九天、 芯禾科技等，技術上仍以 16nm 和 28nm 為主，2018 年合計銷售額不過 3.5 億元，國內市 場份額約為 10%，全球市場份額僅為 1%左右。目前，EDA 軟體技術水平不足已成為制約我 國積體電路發展的重要因素。

 PLM

PLM（Product Lifecycle Management），即產品生命週期管理系統，它將計算機輔助設計 （CAD）、輔助分析（CAE）、輔助製造（CAM）、產品資料管理（PDM）無縫連線在一起， 使企業能夠對產品從構思、設計、生產、到最終報廢等全生命週期的設計資料及資訊進行高 效和經濟的應用和管理。PLM 不是一個獨立的解決方案，其實施需要由多個方案共同配合。 例如，飛機開發過程需要空氣動力系統、控制系統、分析系統等多個系統的並行開發。目前， PLM 在已廣泛應用於航空航天和國防、汽車行業企業，而大型的服裝企業、生物製藥企業、 食品飲料企業等也開始關注 PLM 的應用。

根據 Quadrant 報告資料，2018 年全球 PLM 市場規模達到 185.7 億美元，預計未來將以 7.2% 的年複合增長率增長，2023 年 PLM 市場規模將達到 260 億美元以上。根據 CIMdata 資料， 2018年中國PLM軟體市場規模為23.5億美元。當前PLM市場上的廠商基本可以分為三類： 第一類是以 CAD 為主體的 PLM 供應商，代表企業有西門子、達索、PTC 等；第二類為以 PDM 為主體的 PLM 供應商，代表企業有上海思普、浙大聯科、武漢開目等；第三類是以 PLM+ERP 整體解決為主體的供應商，代表企業為用友、Oracle、SAP 等。

2) 生產控制類

生產控制類軟體用於提高製造過程的管控水平、改善生產裝置的效率和利用率，主要包括 MES、SCADA、EMS 等。根據賽迪顧問資料，2018 年生產控制類軟體市場中，MES 軟體 擁有 29.0%的市場份額，其次為 DCS 與 SCADA，比重分別為 23.1%與 17.6%。生產控制 類軟體供應商中，國外企業與國內廠商均擁有一定的市場份額。其中，國外廠商如西門子、 ABB 等由於發展歷史悠久、技術先進，相對而言具有一定的競爭優勢；國內企業如國電南瑞、 寶信軟體、石化盈科、中控技術等，則在特定行業領域佔據了一定的市場份額，如國電南瑞 側重於電力能源行業，寶信軟體、石化盈科、中控技術則專注於鋼鐵石化行業。

 MES

MES（Manufacturing Execution System）即生產製造執行系統，是位於上層的計劃管理系 統與底層的工業控制之間的面向車間層的管理資訊系統。MES 是對整個車間製造過程的優化， 而不是單一的解決某個生產瓶頸，MES 系統通過控制包括物料、裝置、人員、流程指令和 設施在內的所有工廠資源，優化從訂單到產品完成的整個生產活動，達到以最少投入生產出 最優產品的目標。MES 需要實時收集生產過程中資料，並與計劃層和控制層進行資訊互動， 通過企業的連續資訊流來實現企業資訊全整合。

根據 MarketsandMarkets 資料，預計 2020 年全球 MES 市場規模將達 119 億美元，未來 5 年市場有望保持 CAGR 4.5%增長，到 2025 年全球 MES 市場有望達到 148 億美元。根據智 研諮詢資料，2017 年中國 MES 行業市場規模約為 71 億元，較上年增長 51.1%。

 SCADA

SCADA（supervisory control and data acquisition）是資料採集與監控系統，主要指有監控 程式及資料收集能力的電腦控制系統，可以應用於工業程式、基礎設施或裝置中。SCADA 系統包括以下子系統：①人機介面（human machine interface，縮寫為 HMI），HMI 是一個 可以顯示程式狀態的裝置，操作員可以依此裝置監控及控制程式。②遠端終端控制系統（RTU） 或可程式設計邏輯控制器（PLC），它們能夠連線各個程式中的感測器，將採集的資料傳送給監 控系統。③通訊網路，可作為提供監控系統及 RTU（或 PLC）之間傳輸資料的管道。SCADA 是一個可以監控及控制所有裝置的集中式系統，或是在由分散在一個區域中許多系統的組合。 其中 RTU 或 PLC 負責對執行層的控制，主系統則負責對系統層級的監控。例如在一個系統 中，PLC 用來控制製程中冷卻水的流量，而 SCADA 系統用於讓操作員改變流量的目標值， 設臵需顯示及記錄的警告條件（例如流量過低，溫度過高）等。

3) 管理類

資訊管理類軟體能夠幫助企業提高管理水平，提升物流效率和資訊流效率，主要包括 ERP、 CRM、SCM 等產品。根據賽迪顧問資料，2018 年中國資訊管理類軟體市場中，ERP 軟體 比重最高，為 27.9%，其次為 FM、HRM 與 SCM，分別擁有市場份額 19.0%、13.9%及 12.7%。資訊管理類軟體各供應商中，用友軟體、SAP 及 Oracle 擁有領先優勢，分別佔據市場份額 16.0%、14.0%與 11.0%，國內企業如東軟、浙江大華、浪潮、金蝶、北明軟體、遠光軟體 等處於快速發展期，正在逐步拓展國內市場。

 ERP

ERP 系統 (Enterprise Resource Planning) 指企業資源管理計劃，是一種主要面向製造行業 進行物質資源管理、人力資源管理、資金資源管理和資訊資源整合一體化的企業資訊管理系 統。根據 Forrester 資料，2017 年全球 ERP 市場規模為 526 億美元；根據前瞻產業研究院 資料，同年中國 ERP 市場規模達到 238.8 億元。目前，全球 ERP 市場中 SAP、Oracle 等 國外廠商居於領先位臵，2017 年二者分別擁有市場份額 21.7%與 11.8%，其次為 Sage、 Workday、Infor。國內廠商如鼎捷、浪潮、用友、漢得、金蝶等近年來獲得了較快發展。 根據 CCIDnet 資料，2017 年國內 ERP 市場中，SAP 與 Oracle 分別以 22.1%與 16.2%的份 額位居國內市場第一第二名，鼎捷與浪潮則以 14.7%與 7.2%的份額分別位列第三與第四。

 CRM

CRM（Customer Relationship Management）指客戶資源管理系統，是用計算機自動化分 析銷售、市場營銷、客戶服務以及應用等流程的軟體系統，是一種企業與現有客戶及潛在客 戶之間關係互動的管理系統。它的目標是通過提高客戶的價值、滿意度、贏利性和忠實度來 縮減銷售週期和銷售成本、增加收入、尋找擴充套件業務所需的新的市場和渠道。目前， Salesforce 是 CRM 行業的領導者，其他三大 CRM 軟體供應商分別是 SAP、Oracle 和 Microsoft。國內 CRM 廠商包括銷售易、紛享銷客、金蝶、紅圈營銷、用友等。

 SCM

SCM（Supply Chain Management）指供應鏈管理系統，是通過資訊科技將從原材料採購到 銷售給終端客戶的全部企業活動整合在一個無縫銜接的流程中的系統。SCM 一般包括物流 管理、採購和供應鏈計劃以及相關的資訊分析與財務管理，而經濟全球化的大背景擴充了供 應鏈管理的內容和範圍，國際物流、生產外包、戰略採購、供應鏈協作等都被歸為 SCM 的 範疇。供應鏈管理也不再是隻關注於企業內部的運營，而是整個產業和價值鏈條在全球市場 上的運作，以及相關的風險管理和可持續性。

4）嵌入式軟體

嵌入式軟體是嵌入在控制器、通訊、感測裝臵之中的採集、控制、通訊等軟體。主要包括： （1）系統軟體，為嵌入式應用提供支援的各種軟體，如裝置驅動程式、嵌入式作業系統、 嵌入式中介軟體等。（2）應用軟體，是嵌入式系統中的上層軟體，負責與使用者進行互動，如飛 行控制軟體、手機軟體、電子地圖軟體等。（3）支撐軟體，即為輔助軟體開發的工具軟體， 如系統分析設計工具、線上模擬工具、程式模擬器等。根據賽迪顧問，2018 年中國嵌入式 工業軟體市場中工業通訊應用端比重最高，為 42.5%，其次為數控裝置、能源電子、工業機 器人領域，分別佔比 12.0%、9.5%與 9.0%。其中，國外廠商主要有西門子、ABB、FANUC、 Yaskawa 等在工業生產領域優勢明顯的企業，國內廠商則主要有華為、國電南瑞、中興、海 爾、中車時代等。

2.2.2. 解決方案——工業 APP 和工業雲平臺

根據《工業網際網路 APP 發展白皮書》，工業網際網路 APP 的本質是企業知識和技術訣竅的模 型化、模組化、標準化和軟體化，能夠有效促進知識的顯性化、公有化、組織化、系統化， 極大地便利了知識的應用和複用。

相對於傳統工業軟體，工業 APP 一般具有六大典型特徵：①解決特定問題。一個工業 APP 存在的目的是完整表達一個或多個特定功能，解決工業場景中的特定問題。②特定工業技術 的載體。工業 APP 是工業產品及相關生產技術過程中的資料、流程、知識、經驗等的集合 與載體。③小輕靈，可組合，可複用。由於工業 APP 只解決特定的問題，一般具有輕巧靈 活的特點。不同用途的工業 APP 可以通過一定的邏輯與互動進行組合，以解決更為複雜的 問題。同時，工業 APP 可以重複應用到不同場景中解決其中相同的問題。④結構化與形式 化。工業 APP 是將工業中的流程與方法、資料與資訊、經驗與知識進行結構化整合、抽象 化表達的結果形式，能夠通過人機互動介面實現視覺化的輸入與輸出。⑤輕程式碼。由於工業 APP 的開發需要程式設計知識與工業知識的結合，輕程式碼化有利於開發人員快速、便捷地設計 APP，實現工業技術的有效積累。⑥平臺化可移植。由於工業 APP 整合、封裝了解決特定 問題的工業技術，因而能夠在工業網際網路平臺中不依賴於特定環境執行。

工業 APP 的發展實際上是工業技術軟體化的過程，其發展演變路徑大體為：工業技術或知 識→工業軟體→工業 APP→工業網際網路 APP。工業 APP 基於傳統工業軟體而發展，CAX、 MES、ERP 等工業軟體將生產知識、工藝方法、技術經驗等實現數字化、顯性化與系統化， 而工業 APP 在此基礎上，實現對生產知識與技術的封裝、共享、交易和複用，推動工業知 識技術的沉澱與積累。傳統工業軟體適用於豐富多樣的應用場景，具有普適性，一般承載幾 何建模實施、力學計算知識、生命週期知識等通用科學知識，是通用工業原理、基礎建模、 計算、模擬、控制與執行等要素的集合。工業 APP 則更多承載行業機理模型、工藝引數、 經驗規則等具體的工業技術知識，面向特定場景，解決特定問題，滿足特定需要，是一種更 為具體的應用程式。工業 APP 發展的高階階段與最終目的則是工業網際網路 APP。

國外企業爭相佈局工業 APP，建立工業智慧化新優勢。當前，在工業 4.0、工業網際網路、數 字孿生和虛擬製造環境等新概念下，國外企業和組織開始積極探索新的資訊化體系，大規模 開發和使用工業 APP。美國、歐洲等國際領軍企業圍繞“智慧機器+雲平臺+工業 APP” 功能 架構，整合“平臺提供商+應用開發者+海量使用者”等生態資源， 搶佔工業資料入口主導權、培 育海量開發者、培養終端使用者習慣，不斷建立、鞏固以平臺為載體、以資料為驅動的工業智 能化新優勢，搶佔新工業革命的制高點。如西門子推出的 MindSphere 開放式物聯網操作系 統，可將感測器、控制器及各種資訊系統收集的工業裝置資料，通過工業網路實時傳輸到雲 端，並在雲端為企業提供資料分析、工業 APP 開發以及其他工業相關應用服務，旨在構建 以開發者平臺和工業 APP 為核心的產業生態。此外，以 ABB、博世等為代表的大型製造業 企業及工業自動化、智慧化服務提供商，依據工業 4.0 體系標準，從終端需求出發，研發、 推廣各類 APP，不斷深化工業數字化服務。

中國工業 APP 市場潛力巨大，未來可期。中國的工業 APP 市場雖仍處於起步階段，但中國 作為工業門類最多最全的國家，工業應用場景豐富，工業 APP 市場空間巨大。“中國製造 2025” 背景下，中國工業數字化、自動化、智慧化水平不斷提升，積累了一定的資料資源與知識技 術資源。隨著中國工業網際網路平臺建設程序的加快以及軟體開發實力的逐步增強，中國工業 APP 市場將進入快速發展期。目前，國內部分領軍企業開始探索工業 APP 領域。如中航工 業集團以工業 APP 為工具，持續將飛機研製技術、經驗總結積累，形成結構化、軟體化模 型庫，大幅度提升了飛機研製的協同工作效率。東方國信則是基於工業網際網路平臺 Cloudiip， 開發近 200 個可複用的微服務，包括高鐵雲、工業鍋爐雲、冶金雲、水電雲、風電雲、空壓 雲、能源管理雲、資產管理雲、熱網雲等 10 個工業網際網路子平臺，形成數百個工業 APP。 此外，海爾、三一重工、徐工、華為等國內製造業標杆企業均開始佈局工業 APP，意圖培育 APP 應用生態圈，搶佔工業數字化的制高點。

結論：企業的數字化離不開硬體更離不開軟體，即工業軟體和資料解決方案。

3. 智慧製造離不開工業軟體，軟體自主可控是核心

3.1. 工業軟體市場空間廣闊

根據賽迪智庫資料，2018 年，全球工業軟體市場規模高達 3893 億美元，同比增長 5.20%。 同年，中國工業軟體市場規模達到 1678 億元，同比增長 16.20%。隨著國家產業轉型升級進 入攻堅期，數字化轉型成為企業共識，同時國家政策紅利逐步釋放，疊加 5G、大資料、雲 雲服務等新興技術的加速普及給工業軟體和應用注入新活力，中國工業軟體行業迎來高速發展機遇。預計到 2021 年，中國工業軟體市場規模將達到 2631.1 億元，2018-2021 年 CAGR 達到 16%。

從區域來看，全球工業軟體銷售額最高的是北美地區，亞太區市場佔全球市場份額的 23.8%， 市場規模同比增速為 7.6%，高於全球平均水平。在中國市場，佔比最大的是華東地區，其 次是中南和華北地區，與中國地域工業發展水平相一致。

3.2. 中中國產替代勢在必行

3.2.1. 中國工業軟體現狀：研發設計類是短板，高階化需求迫切

大型工業企業投資佔比超 50%，中小型企業需求有待進一步挖掘。從中國工業軟體市場需求 端來看，中國工業軟體客戶主要為大型工業企業，佔比為 52.1%。中小型企業由於研發水平 低、智慧化需求小、經費不足等原因，對工業軟體的需求相對較小。未來隨著中國工業數字 化、智慧化水平提升，同時工業 APP、微服務、企業上雲進一步發展，中小型企業的需求有 進一步挖掘的空間。

國內廠商收入規模與海外龍頭差距巨大。從供應端來看，中國工業軟體廠商的收入規模與海 外龍頭企業相比存在明顯的差距。2019 年，達索的營業收入約為 314.04 億元人民幣，而國 內龍頭企業寶信軟體、中望軟體的營收僅為 68.49 億與 3.61 億元。這主要由於海外龍頭廠 商在技術水平與產品效能上具有突出優勢，並且通過不斷併購在一定程度上形成了自己的產 品生態圈，因而能夠在全球市場上佔據較大份額，獲得百億級別的收入規模。

嵌入式軟體佔比最大，資訊管理類軟體是中國強項。從工業軟體市場細分種類來看，中國嵌 入式軟體佔比最大，達到57.4%，其次是資訊管理類及生產控制類，分別佔比17.1%及17.0%， 佔比最小的是研發設計類，份額為 8.5%。相比研發設計類與生產控制類，資訊管理類軟體 是中國的強項，國內企業憑藉價格較低、操作簡單等產品特徵，佔據了多數中小企業市場。 但在高階領域，SAP、Oracle 等國外龍頭企業仍具有一定的競爭優勢，存在較大的中中國產替代 空間。2018 年國內資訊管理類軟體市場中，用友網路以 16.0%的份額成為第一名，SAP 與 Oracle 則分別擁有 14.0%與 11.0%的份額，位列第二與第三，東軟、浪潮、浙江大華、金蝶 等國內廠商擁有 5%以上的份額。

研發設計是短板，生產控制類國內企業落後較多。中國研發設計類軟體全面受制於美德法， 與全球龍頭企業技術差距非常大。在 CAD、CAM、CAE 及 PLM 等領域，達索、西門子、 Autodesk、Ansys 等全球市場龍頭在技術方面具有明顯優勢，位列第一梯隊。中國廠商如廣 聯達、神州軟體、中望軟體等近年來獲得較快發展，但仍與海外龍頭存在較大差距。其中， 廣聯達在建築工程領域憑藉 BIM（Building Information Modeling，即建築資訊模型）專案全 生命週期解決方案獲得了較大的市場份額，神州軟體、中望軟體等廠商正在持續提升產品性 能，逐步拓展市場。在 EDA 領域，外資廠商壟斷的現象更為明顯，美國廠商 Synopsys、 Cadence 和總部在美國的 Mentor Graphics 被稱為“EDA 三巨頭”，擁有中國 90%以上的市 場份額。國內 EDA 廠商主要有華大九天、芯願景、概倫電子、芯禾科技等，目前尚無法與 “三巨頭”直接競爭。

中國生產控制類軟體廠商雖佔據了一定的市場份額，但競爭優勢多集中於單個行業應用領域，尚未出現行業龍頭。國內生產控制類軟體市場中，國外廠商如西門子、ABB 等具有一定的技 術領先優勢。由於生產控制類軟體需要與具體生產過程緊密融合，一些國內企業如國電南瑞、 寶信軟體、石化盈科、中控技術等，憑藉對特定行業領域的了解，深耕行業內客戶資源，在 各自的細分領域獲得了一定的市場份額。目前，中國生產控制類市場中供應者較多、競爭活 躍，但缺乏市場領導者，且高階市場仍存在中中國產替代需求，國內廠商需持續對產品進行更新 迭代，擴大品牌影響力。

中國工業軟體市場中中國產替代、高階化、定製化需求迫切。目前，國內工業軟體高階使用者市場 仍被國外大型企業主導，且技術門檻較高，中國自主研發的工業軟體主要集中在中低端領域。 因此，中國工業軟體行業未來發展仍有較多壁壘需要突破，高階市場中中國產替代空間較大。此 外，工業軟體下游應用客戶範圍廣泛，不同行業痛點各不相同，客戶對工業軟體的定製需求 尤為顯著。因此，深挖客戶需求，並針對客戶個性化需求進行定製開發的能力是工業軟體供 應商增強競爭力和增加客戶粘性的重要手段。

總結：中國雖已是全球第一大工業國，但是中國工業軟體整體發展水平大幅落後於歐美髮達 國家，2019 年中國工業軟體市場僅佔全球大約 7%的份額。中國自主研發的工業軟體面臨“管 理軟體強，工程軟體弱。低端軟體多，高階軟體少”的現狀。

3.2.2. 原因分析：內因（工業發展水平長期落後、資金）+外因（人才、土壤）

工業軟體發展程度與一國工業發展水平相輔相成。工業軟體的誕生源自於工業過程中產生的 各類需求，反過來，工業軟體又提高了工業過程中的品質和效率。美國的 PTC 和法國的達 索的發展壯大很大程度上是受到美、法兩國航空航天行業的反哺，以達索為例，法國先進的 飛機制造產業對工業軟體產生了極大的需求，從而孵化出了達索強大的工業軟體系統，目前 達索已成為全球主要軍用飛機制造商之一。而中國工業軟體，尤其是研發設計類軟體和高階 產品較弱的根本原因在於中國工業水平長期落後於發達國家所致，而在後期的工業發展過程 中，考慮到自研軟體成本過高，效能短期又無法媲美歐美先進產品，因此對自主工業軟體的 發展重視程度不夠。

資金困境導致研發投入嚴重不足。工業軟體在前期開發時需要大規模的資金投入，例如 CAE 軟體從研發設計到商業化，其技術密集度不低於研製一架“殲-20”飛機，且開發者在軟體 成功商業化之前的較長一段時間內無法取得任何收益，這一特點使得工業軟體行業具有較高 的門檻，也是中國工業軟體創新不足的主要原因之一。對比海外工業軟體龍頭的研發投入可 以看出，在絕對數字上，中國研發投入遠低於國外企業。在相對比重上，中國工業軟體的研 發投入水平依舊不高，例如中望軟體和廣聯達的研發投入佔營收比重勉強與 Autodesk、Synopsys 持平，但與 PTC 有較大差距，而專注於 EDA 軟體的芯願景、國內 ERP、MES 領 域領先廠商寶信軟體的研發投入則處於相對較低的水平。國內廠商研發投入不足的主要原因 包括：①由於國內工業軟體企業處於起步階段，產品效能無法在全球市場中擁有一席之地， 導致其收入規模小，企業的研發投入因此也相對較小。②國內社會資本相對更願意投入“短 平快”的專案，工業軟體這類高風險、高投入、見效慢的專案較難吸引到大量投資者。③過 去十年國家對工業軟體的資金支援相對有限。國外企業雖已擁有絕對領先優勢，但仍舊較大 程度受益於政府的資金支援，如 EDA 龍頭 Cadence 在美國國防部主導的“電子復興五年計 劃”中被列為第一批扶持名錄之中。

中國過去缺乏國內工業軟體良性發展的土壤。雖然中國在加入 WTO 之後開始重視智慧財產權 保護，但國內版權保護意識仍舊較差，工業軟體市場中盜版橫行的情況長久存在。由於國外 軟體價格高昂，國內軟體廠商往往通過低價方式爭取客戶、拓展市場。但盜版軟體的存在使 得國內廠商的價格優勢不再，生存空間被嚴重擠壓，極大抑制了中中國產正版軟體的發展壯大。

人才短缺成為制約中國工業軟體研發水平的重要因素。工業軟體技術壁壘高，涉及多學科知 識，因此工業軟體的研發需要大量同時精通資訊科技、工業技術以及企業管理的複合型人才。 當前，複合型研發人才的缺乏已經成為制約中國工業軟體發展的重要因素。中國工業軟體領 域人才缺失的主要原因包括：①國內高校尚未建立起完善的複合型人才培養模式，一些人員 雖在特定領域內較為專業，但缺乏複合型的知識與技能。②一些國內高校在人才培養時重應 用而輕研發，如計算力學等基礎課程側重於講授國外知名軟體的操作使用方法，使得大學及 科研院所在工業軟體理論、演算法、程式設計與實現等研發方面的能力逐漸弱化，失去造血能 力。③部分行業的人才虹吸效應導致大量資訊科技領域的高階人才進入收入較高領域相關企 業，發展有限、資金不足的工業軟體企業難以吸引到最優秀的人才。

3.2.3. 內部需求疊加外部催化，中中國產替代勢在必行

國家資訊保安需求和國外技術封鎖迫使自主可控成為必要。由於流程工業涉及能源、製藥等 行業，在中國工業體系的中流砥柱。而工業軟體是實現工業智慧化的核心，關係到中國能源 安全等一系列重要問題。而在離散工業領域，諸如軍工、高科技電子等行業把握中國資訊安 全命脈，而產業源頭技術“卡脖子”現象將威脅中國資訊保安。整體而言，中國工業網際網路 基礎技術空心化嚴重，實現自主可控需求迫切。

政府與行業龍頭加大支援力度。過去，國內一定程度上存在“重硬輕軟”的情況，工業軟體 與智慧硬體相比較少受到關注。隨著“中國製造 2025”計劃出臺，近年來國家政策和地方 政策逐漸向工業軟體傾斜，為中國工業軟體的發展注入了強心劑。2020 年 8 月 4 日，國務院印發《新時期促進積體電路產業和軟體產業高品質發展的若干政策》。此次政策一方面將 軟體產業核心技術的研發提升舉國體制的新高度，強調以國家科技重大專項的方式支援軟體 產業，有利於引導資金、人才向軟體產業轉移。同時，政策強調加大智慧財產權保護力度，為 軟體產業的發展營造了一個更為規範、良好的土壤。此外，優惠的財稅政策能夠減少企業費 用，一定程度上解決了軟體企業的資金不足問題，支援性的投融資政策也為軟體企業提供了 更為有利的融資環境。《若干政策》針對此前制約中國軟體產業發展的不利因素，提出了相 應的解決措施，在此背景下，中國軟體產業有望迎來全新的發展階段。

結論：正視差距，專注突破。短期內中國實現對國外領先產品的超越和替代不現實，但應持 續專注於技術突破，橫向補充產業線產品，縱向實現上下游的滲透。

4. 工業解決方案內容眾多，是實現企業內部資料價值挖掘的關鍵

4.1. 注重軟體服務水平，資料價值挖掘是關鍵

基於工業軟體的工業解決方案服務大致分為三種類型：1）軟體業務服務。在這個領域，我 國工業服務企業主要依託於先進而複雜的國外軟體產品，提供軟體安裝、維護、升級及培訓 等服務。2）軟體的協同服務。在這個領域，服務商需要對生產企業的各業務流程進行串通 和優化，需要基於各生產要素的不同軟體平臺，實現企業在各生產要素之前的資料互通。3） “工業雲”服務。在這個領域，服務商會基於客戶需求開發定製更加專業化、多樣化的軟體 產品，提供“雲上”服務。

工業製造覆蓋的領域眾多，不同企業所面臨的研發、製造、流程管理需求都不盡相同，標準 化的產品往往難以直接為生產企業所直接使用，因此行業定製化需求廣泛。鑑於此，對行業 擁有深刻理解，且能夠實現客戶的個性化需求的專業解決方案提供商會更受制造業企業的青 睞。國內服務商基於對不同生產領域的理解，形成了專業化的分工。

流程工業 VS 離散工業，行業痛點差異化大。在工業網際網路應用領域中，通用型應用場景主 要包括排程優化、排程管理、生產監控、服務配套優化等。但是流程行業和離散行業天然特 性不同，同時二者在中國的數字化發展水平也存在差異。因此，不同行業依託工業網際網路所 要解決的痛點也不相同。流程行業具有危險係數大、能耗物耗高、汙染問題嚴重、工藝和生 產環境複雜等特點，因此以產能、資產、安環等方面的系統性優化為主。而在離散行業中， 多品種、小批量離散行業主要圍繞產品全生命週期開展特色應用，少品種、大批量離散行業 則以產品品質與市場需求為核心開展特色應用。

行業的工藝、製造流程越複雜，生產技術難度越大，解決方案提供商的價值也就越大，對於 行業關鍵生產工藝的理解成為企業的壁壘和護城河。對於傳統制造業來說，生產工藝相對簡 單，實現數字化難度較低。然而對於航天航空、高科技電子、汽車、高階機械裝備等行業， 涵蓋大量工藝引數，上游供應商數目龐大，且生產流程複雜，因此對於產業鏈的協同要求非 常高。以飛機制造為例，一架波音飛機從機翼、機身、尾翼、控制面等主要結構到發動機、 機艙和輔助動力裝臵等推進系統，再到次級結構和內飾等，所需零件大約達到 40 萬到 600 萬個。一部 iPhone 手機的產出需要 183 家供貨商、748 家工廠為蘋果公司供貨，產業鏈包 括 26 個國家和地區。此時，單純的工業軟體無法滿足需求，對於行業、產品工藝的理解至 關重要，行業關鍵生產工藝的理解成為企業的壁壘和護城河。

4.2. 工業解決方案內容眾多

工業解決方案涉及研發設計、生產、運維服務等多個環節，內容眾多。在研發設計端，具體 內容包括優化研發管理體系，在生產端則包括推廣工業機器人、打造智慧工廠等。以智慧制 造解決方案龍頭能科股份為例，根據公司官網，其解決方案涵蓋產品設計管理、工藝規劃管 理、生產工程、生產執行、產品運維管理、全流程整合，涉及產品的全生命週期，具體工作 則包括不同軟體平臺的整合、大資料分析等。以某航天客戶數字化柔性線專案為例，該專案 配臵 20 臺數控裝置，在此基礎上貫通訊息化 ERP、PLM、MES 系統與車間自動化 SCADA、 WMS、WCS、DNC、MDC、AGV 排程等系統，統一控制立體庫、AGV、機械手、零點定 位系統、機床、工裝預調臺等自動化裝置，可以有效實現智慧柔性化生產，提高生產產能 20%， 減少人員成本 50%，提高裝置利用率 7%。

5. 重點企業分析（詳見報告原文）

5.1. 工業軟體

5.1.1. 中望軟體：國內領先的 CAD/CAM 軟體供應商，擁有核心自主智慧財產權

5.1.2. 寶信軟體：鋼企資訊化龍頭，IDC 業務增長強勁

5.2. 解決方案

5.2.1. 能科股份：工業網際網路核心標的，航天航空和高科技電子領域的絕對龍頭

5.2.2. 中控技術：智慧製造新徵途，工控龍頭新機遇

……