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【#工业软件#行业报告：国产工业软件的机遇和挑战】
1、 工业软件：软件化的工业技术
1.1、工业软件定义与分类
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。
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。
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。
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。
1.2、工业软件工业属性强，需产业协同推进
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。
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。
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%。
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 四次工业革命）的核心基础性工具，与前三次工业革命（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型，以数据的自动流动解决日益复杂的制造系统的不确定 性。CPS 闭环体系包含感知和自动控制（硬件）、工业软件、工业网络、工业云 和智能服务平台，其中工业软件代表了 CPS 的思维认知，是感知控制、信息传 输、分析决策背后的方法论，可以说是工业软件定义了信息物流系统。
1.3、工业软件市场：大行业、高增长
全球工业软件市场规模稳步增长，美欧为主要市场。根据赛迪顾问数据，2018 年全球工业软件市场规模为 3893 亿美元，同比增速为 5.19%，智能制造大背景 下增速出现拐点。市场结构上看，全球工业软件以欧美市场为主，其中北美市场 规模 1277 亿美元，欧洲市场规模 1261 亿美元，欧美合计市场占比 65.2%，亚太市场规模 927 亿美元，同比增速 7.6%，亚太地区引领全球工业软件市场增长。
2018 年中国工业软件市场规模 1678 亿元，处于高增长阶段。近年中国工业软 件市场增速大幅超越全球平均水平，2018 年增速达到 16%。一方面中国在积极 推进智能制造、高端制造，工业互联网开始有了更加广泛的应用；另一方面相对 于大体量的工业产值，中国工业软件整体渗透率极低。各类产品结构上看，研发 设计类软件市场规模 143 亿元，生产控制类软件市场规模 286 亿元，信息管理 类软件市场规模 287 亿元，嵌入式软件市场规模达到 963 亿元。嵌入式软件多集成在自动化设备中，其市场规模高占比与国内工业企业重硬轻软意识有关。
2、国产工业软件的机遇与挑战
2.1、智能制造+国产化，国产工业软件迎黄金时代
2.1.1、智能制造：我国大工业产值是土壤，高端制造是转型方向
我国制造业大而不强，高端制造匮乏，行业利润水平低。根据经典的微笑曲线 理论，制造业附加值最高的部分位于设计和销售两端，而处于中间环节的加工生产附加值最低。凭借充足的劳动人口和廉价的劳动力，我国制造业在近十几年有 了长足的发展，2019 年我国工业增加值全球第一，占全球比例达到 24.06%， 占国内 GDP 比例达到 38.97%。然而我国制造业长期处于全球价值链底端，更多的以全球代工厂的身份，从事原材料的基础加工和中间产品的制造，在关键器 件与核心技术上处于绝对劣势，高附加值产品设计生产能力不足，工业企业利润 率低，例如 2019 年浪潮信息净利率仅 1.85%（对比 intel 净利率 29.72%）；工 业富联净利率仅 4.55%（对比苹果净利率 21.25%），2019 年我国工业企业整体 净利率仅 5.86%。大而不强、高产值低利润、高端制造匮乏是目前我国制造业 急需解决的问题。（来源：国海证券）
（全文链接：https://t.cn/A65vEYOt）
1、 工业软件：软件化的工业技术
1.1、工业软件定义与分类
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。
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。
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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。
1.2、工业软件工业属性强，需产业协同推进
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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。
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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 四次工业革命）的核心基础性工具，与前三次工业革命（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型，以数据的自动流动解决日益复杂的制造系统的不确定 性。CPS 闭环体系包含感知和自动控制（硬件）、工业软件、工业网络、工业云 和智能服务平台，其中工业软件代表了 CPS 的思维认知，是感知控制、信息传 输、分析决策背后的方法论，可以说是工业软件定义了信息物流系统。
1.3、工业软件市场：大行业、高增长
全球工业软件市场规模稳步增长，美欧为主要市场。根据赛迪顾问数据，2018 年全球工业软件市场规模为 3893 亿美元，同比增速为 5.19%，智能制造大背景 下增速出现拐点。市场结构上看，全球工业软件以欧美市场为主，其中北美市场 规模 1277 亿美元，欧洲市场规模 1261 亿美元，欧美合计市场占比 65.2%，亚太市场规模 927 亿美元，同比增速 7.6%，亚太地区引领全球工业软件市场增长。
2018 年中国工业软件市场规模 1678 亿元，处于高增长阶段。近年中国工业软 件市场增速大幅超越全球平均水平，2018 年增速达到 16%。一方面中国在积极 推进智能制造、高端制造，工业互联网开始有了更加广泛的应用；另一方面相对 于大体量的工业产值，中国工业软件整体渗透率极低。各类产品结构上看，研发 设计类软件市场规模 143 亿元，生产控制类软件市场规模 286 亿元，信息管理 类软件市场规模 287 亿元，嵌入式软件市场规模达到 963 亿元。嵌入式软件多集成在自动化设备中，其市场规模高占比与国内工业企业重硬轻软意识有关。
2、国产工业软件的机遇与挑战
2.1、智能制造+国产化，国产工业软件迎黄金时代
2.1.1、智能制造：我国大工业产值是土壤，高端制造是转型方向
我国制造业大而不强，高端制造匮乏，行业利润水平低。根据经典的微笑曲线 理论，制造业附加值最高的部分位于设计和销售两端，而处于中间环节的加工生产附加值最低。凭借充足的劳动人口和廉价的劳动力，我国制造业在近十几年有 了长足的发展，2019 年我国工业增加值全球第一，占全球比例达到 24.06%， 占国内 GDP 比例达到 38.97%。然而我国制造业长期处于全球价值链底端，更多的以全球代工厂的身份，从事原材料的基础加工和中间产品的制造，在关键器 件与核心技术上处于绝对劣势，高附加值产品设计生产能力不足，工业企业利润 率低，例如 2019 年浪潮信息净利率仅 1.85%（对比 intel 净利率 29.72%）；工 业富联净利率仅 4.55%（对比苹果净利率 21.25%），2019 年我国工业企业整体 净利率仅 5.86%。大而不强、高产值低利润、高端制造匮乏是目前我国制造业 急需解决的问题。（来源：国海证券）
（全文链接：https://t.cn/A65vEYOt）
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