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Geega关注丨我国大型工业软件企业培育的可行路径

2022-05-06 17:35:54

工业软件是新一轮工业革命的核心要素,是优化制造和管理流程、变革生产方式、提升全要素生产率的关键,从制造业信息化发展的辅助工具, 升级为推动制造业数字化、网络化、智能化转型的新型基础设施,一旦出现“卡脖子”和安全问题,将对国民经济安全产生全局性、持久性和系统性危害。我国部分工业软件核心技术受制于人,部分高端产品市场被美欧垄断,层出不穷的实体清单等单边制裁措施使得高端工业软件存在潜在断供风险。大型软件企业在突破关键核心技术、构建统一市场方面起着不可替代的作用,加快培育大型工业软件企业紧迫而必要。大型工业软件企业的发展遵循怎样的规律?国外的大型工业软件企业是如何逐步发展壮大的?我国应该如何加快培育大型工业软件企业?这些都是今后我国防范化解工业软件“卡脖子” 风险所必须回答的问题。

大型工业软件企业发展特点及国外培育模式

工业软件的发展壮大离不开坚实的工业基础。纵观美国、德国、法国等工业软件发达国家,无一不是在20世纪50 年代之前就完成工业化的工业强国,汽车、电子、航空、航天等工业快速发展,长期占据全球工业的领先地位。美欧工业软件巨头形成和发展壮大历程表明,将自用软件商业化是工业软件发展的重要路径, 并购重组是成长为大型工业软件企业的必经之路。

(一)大型工业软件企业发展由国家意志推动

体现国家意志的军工企业为工业软件发展提供了雄厚的资金支持。冷战时期,只有少数几家受到国家财政支持的军工企业, 才有条件独立开发或依托某厂商发展计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD)技术。由于有军工企业强大的财力支持,CADAM、CATIA、UG等产品得以持续发展。在国防军工企业充足经费的支持下,开发工业软件的军工企业内部机构通过并购、国际化路线,逐步发展成为成熟的市场化企业。反观20世纪80年代,民用汽车制造巨头纷纷效仿军工企业,开始摸索开发一些曲面系统为企业服务,如大众汽车公司SURF、福特汽车公司PDGS等,但由于开发经费及经验不足,其开发出来的软件功能覆盖面和水平与军方支持的系统差距较大,商品化程度低。

政府以资金、技术等多种方式推动工业软件发展。2018年7月,美国国防部“电子复兴计划”(Electronics Resurgence Initiative,ERI) 所公开的五年项目中,电子设计自动化软件(Electro nics Design Automation,EDA) 获得了同级项目中金额最多的支持。EDA巨头铿腾公司(Cadence),一年研发投入近60亿元人民币,依然享受高额政府支持,开展面向未来的创新设计。美国国家航空航天局(NASA)联合GE、普惠等公司,20年间不断研发NPSS 软件, 内嵌大量发动机设计知识、方法和技术参数。从2009年起,NASA通过各种形式向工业界转化了5000多个软件项目,取得了显著成效。美国仿真软件MSC公司,上世纪60年代成立不久就为NASA改良结构分析软件并获得NASA 授权进行商业化开发,如今已成为全球仿真软件龙头。无论出身科研机构还是制造企业, 国外工业软件企业始终获得政府的强力支持。

(二)大型工业软件企业诞生于工业企业

工业软件来源于工业, 功能需求提供者、软件产品使用者、软件开发者“ 三者统一”是工业软件发展初期的最大特点。洛克希德公司的工程部门率先开发了CAD的早期应用程序CADAM,并组建了CADAM公司。全球高端CAD 的三家企业, 美国参数技术公司(PTC)是由与波音公司联系密切的CV公司管理层创立;达索系统公司由达索飞机成立,从幻影战斗机的数字化设计需求发展形成CATIA;麦道公司成功发展了曲面造型和三维线框设计的工业设计软件CADD用于F15的零部件制造,又推出UG软件并成立UGS公司, 后被西门子收购成为其 Software部门。

工业企业丰富的应用场景又推动了工业软件不断完善、迭代成长。工业软件是工业技术的沉淀和软件化,具有长期技术继承与高场景依赖性,需要通过在工业场景中不断试错、经历长期沉淀之后才能获得需求侧的认可和大范围应用。没有工业企业用户的使用与反馈, 仅通过软件工程的方式开发, 工业软件难以发展壮大。例如, 达索系统根据航空公司的问题反馈,不断优化CATIA产品功能, 为用户提供更优秀的解决方案, 最终形成使用和反馈的闭环, 与波音、空客等航空公司联手打造了CATIA, 促进CATIA 在航空领域的广泛应用和发展。国际大型工业软件提供商的技术进步与全球工业技术发展同步,其工业数据知识库经过几十年的沉淀、升级和更新,已经发展到了较高的水平和层次。

(三)大型工业软件企业壮大于并购重组

并购重组贯穿于工业软件企业发展的始终。一系列的并购重组, 推动了工业软件企业加快角色转型、完善产业链条、快速占领市场提升竞争力,并给竞争对手或后来者制造竞争壁垒。所有大型工业软件企业都经历过这个阶段。行业排名前5位的仿真软件公司,近10年并购次数高达60 余次,并购重组是工业软件巨头成长史中的关键词。

并购重组提升工业软件企业的核心竞争力。德国西门子公司2007年以35亿美元完成了对美国UGS公司的收购, 从一个工业公司一跃变成了世界领先的工业软件公司, 此后又通过20多次并购, 从一家机构自动化硬件企业转型成为全球领先的智能制造软硬件整合解决方案提供商。Mentor、LMS等公司在最近十多年投资超过百亿美元并购众多优秀的工业软件公司,完善了自身的产品线,构建自己的工业软件航母,增强了行业核心竞争力。

并购重组加速工业软件企业重构产业生态。开发、打磨一款优秀工业软件的过程非常漫长,工业软件巨头在发现具有互补性的特色软件时,往往采取并购的方式收入麾下,加速重构产业生态圈。达索系统公司通过50多次并购,从单纯的三维CAD软件企业,逐步发展成为全流程、全系统、全领域、全生命周期的数字化协同研发与管理平台供应商。PTC 公司2013年收购了物联网平台ThingWorx,实现了广泛的机器设备连接, 建立多种工业APP,在工业互联网领域率先建立新的软件生态。

我国工业软件企业培育现状与存在的问题

近年来,我国工业软件产业发展取得了长足的进步。但进入新时期,经济发展对工业软件产业的发展提出了更高的要求,大型工业软件企业的缺乏掣肘了我国工业软件产业的快速发展和制造业转型升级。

(一)大型龙头企业缺乏掣肘了我国工业软件做大做强

大型龙头企业缺乏,致使核心技术攻关载体缺失、缺少行业主导能力、市场碎片化,已成为我国软件产业发展的阿克琉斯之踵。

1 .我国工业软件企业规模与国外相比差距明显

大型龙头企业能够大幅提升产业竞争力,引领技术发展潮流,形成生态锁定,对于工业软件产业发展意义重大。与美欧等发达国家相比,我国工业软件企业缺乏大型龙头企业引领,呈现“小散弱”状态, 企业实力与国外巨头差距巨大。从企业规模看,2021年我国工业软件产品实现收入2414亿元, 不敌美国Oracle 一家企业2020年产值(390.68 亿美元, 折合人民币约2695亿元) 。用友作为我国工业软件领域规模较大的龙头企业, 2020 年产值85. 25亿元, 与国际大型工业软件企业营收相差较大。从企业投入看, 据从事EDA 研发的公司反映,Synopsys 的研发投入为86亿元, 而国内所有EDA企业的研发投入合计约为5亿元,占不到Synopsys的6%。从企业人员数量看,目前国产EDA企业所有总人数大约为2000人,而美国Synopsys一家就有1.5万人以上。

2 .大型龙头企业缺乏导致核心技术集中攻关主体缺失

中小企业和高校院所无法成为工业软件核心技术攻关主体。据估计,一款大型工业软件的研发周期需要3—5年时间,要被市场认可至少需要10 年左右。中小企业规模小,无法进行长期持续的高风险投入,为获利生存更倾向于选择使用开源内核或购买国外核心技术模块授权进行二次开发, 核心技术的原创能力薄弱,无能力也无动力开展工业软件核心技术研发。工业软件开发不仅需要软件开发技术,更需要工业知识沉淀和真实工业场景应用迭代。高校科研院所人才资源丰富,分析建模能力强, 但离工业现场较远,对工业部门特定工程需求开发专用软件缺乏系统性,科研成果市场转化率不高,难以形成更优质的工业软件产品和更大的工业软件市场主体。

3.大型龙头工业软件企业缺乏导致国产产品市场碎片化

工业软件产业符合赢者占先、强者愈强的马太效应,大型龙头企业可借助规模与品牌进行市场拓展,在特定领域形成“ 赢者通吃” 现象。我国工业软件领域缺乏大型龙头企业,中小企业在工业软件产品工程化方面力量薄弱,难以形成合力构建生态引领能力,企业间缺乏构建生态合力的外在机制或动力。因国产工业软件在产品的完备性、体系性及竞争力方面与国外存在明显差距,企业在工业软件领域采购政策倾向于国外工业软件,或者采购某些固定细分领域企业软件,无论是全球市场还是国内市场,我国软件企业份额都相对较低。

(二)快速培育我国大型工业软件企业任重道远

1 .我国工业软件企业面临着一定后发不足

美欧发达国家利用先发优势已形成工业软件生态锁定。以研发设计类软件为例, 达索系统、西门子和PTC三家企业占据全球三维CAD市场份额60%以上,欧美国家主流商用CAE、EDA产品在我国市场占有率更是高达95%以上,国外PLM/PDM一体化综合平台产品在我国占据了90%的市场份额。工业软件继承性强,企业更换工业软件有较强的技术壁垒,成本高、难度大。一方面,工业软件使用过程会产生海量数据和文档,不同软件之间无法实现百分之百的数据转换,欧美软件巨头通过研发多种软件相互配套,构建起生态壁垒。例如, 西门子公司的Teamcenter软件与NX软件, 美国PTC公司的Windch i l l 软件与Creo(PRO/E)软件,法国达索的Envia软件与CATIA 软件等, 环环相扣、互相兼容, 逐步形成了相对封闭的软件链条和事实上的竞争壁垒。另一方面, 软件转换关系到企业组织体系、管理模式以及业务流程等方面的巨大变革, 还需考虑员工培训、适应以及软件的兼容问题, 是耗时耗力的复杂系统工程, 这使得用户一旦选择了某软件,在一定程度上就与该软件及软件企业形成了“锁定”关系。

2 .企业通过海外并购发展壮大的路径受阻

近年来,安全审查阻碍了中国企业跨国并购的发展。美国、德国、英国、加拿大、澳大利亚等国纷纷以担心敏感数据安全性为由,加大对跨国并购国家安全审查的力度,限制了我国高技术及资源密集型企业的跨国并购行为。例如, 从事酒店信息管理系统平台研制与应用的中国民营企业中长石基信息技术公司,收购提供酒店信息服务的美国企业,被美国外国投资委员会否决。对纯商业软件企业的并购尚被阻止,作为新一轮工业革命核心要素的工业软件,近期开展海外并购的可能性微乎其微。在当前国际形势下,通过海外并购方式快速突破关键技术形成体系化能力、培育发展大型工业软件企业的发展路径受阻。

3.国内工业软件企业整合推动困难

我国工业软件研制机构分为国资背景和民营背景两大类,其中国有工业软件研制机构分别隶属于大型企业集团、高校及科研院所, 有些企业由国有资本和民营资本共同持股。由于国资背景工业软件企业大多隶属于大型国企集团,在推动企业并购、上市融资、资产重组以及独立发展等方面受到现有国企管理机制的限制,开展企业并购重组难度较大。民营背景工业软件企业大多规模小、市场推广应用有限,大多在有限市场的夹缝中求生存, 并未形成具有明显优势的领跑企业, 在技术和资金积累方面较为薄弱, 较难推动市场有效整合, 进而形成较大的市场主体。国产工业软件的市场化推广缺乏有力推手,难以形成统一的国内大市场。

组建大型国有工业软件企业是企业培育的可行路径

大型软件企业在突破关键核心技术、构建统一市场方面起着不可替代的作用。充分发挥新型举国体制的制度优势, 组建体现国家意志的大型国有工业软件,从供给和需求两端发力,不仅是破解我国软件产业发展困局的战略选择,也是我国培育大型工业软件企业的可行路径。

(一)国家战略为组建大型国有工业软件企业提供政策保障

1 .国家软件发展战略明确提出培育大型工业软件企业

2019 年, 国家制定软件产业发展顶层战略文件,明确将基础软件、工业软件和服务等纳入重点发展领域,提出要聚力突破大型工业软件,培育壮大骨干企业,对破解我国工业软件发展困局进行了战略部署。在国家战略指导下, 我国部署了一系列相关项目,长期实施税收优惠政策,以找准软件产业关键领域和薄弱领域为基础,坚持补短板、锻长板并举,推进关键重点领域的体系化攻关,支持产品推广,引导工业软件走向中高端,推动摆脱“ 卡脖子”局面。

2 .国有企业深化改革为组建国有工业软件企业指明方向

2020年6月,中央全面深化改革委员会第十四次会议审议通过《国企改革三年行动方案(2020-2022年)》,要求国有企业在提升产业链供应链水平上发挥引领作用、在维护国家经济安全方面发挥基础性作用,并提出国企民企要相互配合,推进兼并重组和战略性组合。这些重大政策举措表明,中央和国家正在加快推进国有经济结构调整和布局优化, 推动资本向关系国家安全、国民经济命脉的重要行业和关键领域集中,向战略性新兴产业集中,这为组建大型国有工业软件企业提供了具体指导。

(二)产业发展为组建大型国有工业软件企业奠定良好基础

1.产业发展初具规模

企业和高校院所下属机构共同构成了我国工业软件的研制力量,以上海宝信、国电南瑞、航天神软等为代表的国有企业,以数码大方、中望龙腾等为代表的民营企业,以和利时为代表的中外合资企业, 是我国工业软件研制的主力军。清华大学、浙江大学、大连理工大学、哈尔滨工业大学等高校以及大型国有企业的信息化部门, 都具备不同程度的自主研制能力。2021年软件产品收入24433亿元,同比增长12.3%。其中,工业软件产品实现收入2414亿元, 同比增长24.8%,高出全行业水平7.1个百分点。研发设计和嵌入式工业软件保持较快增速,高端装备智能制造领域自主研发水平不断提升。据抽样调查,2019年年营收在1亿元以上的工业软件企业占总数的46.2%,被调研企业的年均营收增速均在10%以上。

2.产品体系不断完善

我国工业软件产品基本覆盖全产业链条。各类工业软件研制机构已拥有包含研发设计类、生产控制类、经营管理类、运维服务类等四大工业软件品类的几乎所有产品。其中,民营企业凭借对市场需求的敏锐性和资本运用的灵活性, 将最具市场潜力的研发设计类产品作为研制重点; 国资背景企业则依托强大的制造业背景, 表现出较强的系统集成和垂直领域推广能力。

 

3.行业应用基础不断夯实

我国工业软件产品已应用于航空、航天、兵器、船舶、核工业、电子等军工行业以及金融、市政公用、能源、医疗、通信、轨道交通、电力、工程机械、汽车、钢铁、化工等民用领域,应用范围十分广泛。例如, 华天软件产品广泛应用于汽车、模具、机械设计制造、航空航天,是支撑我国智能制造的核心厂商之一。国睿信维目前服务的行业包括航空、航天、船舶、兵器、国防电子、核工业、汽车、轨道交通、工程机械、能源、高科技电子、重型装备及水电等领域,参与了C919大型客机、CJ-1000A大型客机发动机以及新型战斗机、运载火箭、舰船、相控阵雷达、高铁等大国重器的研制过程。

4.企业主体实力日渐提升

国资背景工业软件研制机构多数起源于大型制造业企业。根据中国工业技术软件化产业联盟整理的目录, 在国资背景工业软件企业和机构中, 具有大型制造业背景的超过2/3,覆盖了电力、电子、航天、航空、船舶、钢铁、能源等重点工业领域。例如,上海宝信起源于宝钢集团的自动化部门, 航天神软是航天科技集团下属的专业子公司, 航天云网是航天科工集团下属企业,金航数码(航空工业信息技术中心)是中国航空工业集团的信息化专业支撑机构,广州红帆科技是大型造船骨干企业中船海洋与防务装备公司的下属企业。国有工业软件企业深耕各大领域,专注于各个垂直行业,占据产业链上的不同环节,熟悉各行业的发展特点,着力满足用户的个性化需求,具有极为丰富的各行业服务经验(见表2)。我国各大工业行业在长期发展过程中,不同程度地应用了国产工业软件产品,具有较为成熟的应用基础。

 

(三)组建大型国有工业软件企业大有可为

1 .完备工业体系为发展提供广阔市场空间

我国工业体系完备, 是全球唯一具有全部工业分类的国家, 大国大市场为组建大型国有工业软件提供了广阔市场空间。根据国家统计局《中国统计年鉴》及投入产出数据, 我国工业增加值率为24.6%,2020年我国工业增加值为31 . 3 万亿元,可推导出2020年国内工业总产出为127.1万亿元。据估算, 每万元工业产出中工业软件投入量为60元,2020年工业软件市场规模约为7625.5 亿元。近五年,工业产出的平均增速为6.0%,每万元工业产出中工业软件投入量平均增速为20.4%,假设所有要素按照近五年平均增速增长,由此估算, 到2025年国内工业软件市场规模可达24603.6亿元。考虑到中美贸易摩擦和国产化替代进程加快,假设到2025年工业软件国产化率提升至40%,则国产工业软件规模可达9841.4亿元,接近万亿的市场规模,则可以培育千亿级的企业。

2 .数智化转型升级为发展带来重大机遇

随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展, 第四次工业革命正在加速推进, 工业企业的数字化、智能化转型步伐加快,APP、云化软件、平台软件等已成为工业软件领域快速发展的新赛道。截至2021年10月, 全国工业企业生产设备数字化率达到51.3% ,数字化研发设计工具普及率达到74. 2% ,关键工序数控化率达到54.6% 。根据《“ 十四五” 信息化和工业化深度融合发展规划》的发展目标, 到2025年,企业经营管理数字化普及率要达到80%,数字化研发设计工具普及率要达到85%,关键工序数控化率要达到68%。未来工业领域数字化和智能化的产品需求将加速释放, 这是我国工业软件产业发展难得的重大机遇。

3.国内外水平不一形成发展的宝贵窗口期

我国工业正处在转型发展期,工业发展不平衡,部分企业正处在电气化、数字化、智能化同步进行的过程中,国外软件虽然功能强大,但鉴于中国工业水平和需求所限,部分企业当前对国外工业软件的依赖尚未完全定型。同时, 美国实体清单和出口管制等举措使国内部分高科技企业和工业企业面临工业软件禁用风险,为规避潜在风险,龙头企业一直积极寻找国产可替代的工业软件,这给国产工业软件企业更多与工业企业合作的机会和产品发展进步的空间, 工业软件产业有望迎来快速发展的窗口期。

4.有成熟模式可借鉴

国有工业企业剥离信息化部门成立单独的工业软件企业已有较为成功的案例。以宝信软件为例,宝信软件是中国宝武实际控制、宝钢股份控股的上市软件企业,宝信软件的快速发展得益于宝钢集团 对信息化的重视及推广应用。宝信软件前身是1978年成立的上海宝钢自动化部, 在此基础上,1996年成立了上海宝钢软件有限公司,1997年成立了上海宝钢计算机系统工程有限公司,推动以MES产品为核心的产销一体化智慧制造整体解决方案应用于钢铁全生产线流程。2000年重组为上海宝钢信息产业有限公司,2001年借壳上海钢管通过整体资产置换上市,正式更名为上海宝信软件股份有限公司。宝钢集团在信息化方面的建设为宝信软件提供了丰富的应用场景和极大的试错空间,通过集团内部需求,孵化出大型软件服务企业。2014年, 宝信软件开始业务结构调整,业务范围从宝钢体系向非宝钢体系扩展,将经过宝钢钢铁板块验证过的信息化系统从钢铁市场拓展到非钢铁市场, 公司营收从2016年的39.6亿元增长至2020年的95.18亿元,年复合增长率为24.51%。2022年1月,宝信软件总市值超900亿元, 有望成为千亿市值的上市公司。

结论与建议

在当前发展环境与形势下,整合组建国有大型工业软件企业,必要且可行。这既能充分发挥社会主义集中力量办大事的巨大制度优势, 集中攻关核心关键技术、提升产品研制水平、扩大市场应用, 又符合工业软件企业发展规律,以较短的时间走完国外企业几十年的并购重组之路,为完善产业链条、提升核心竞争力、重构产业生态奠定主体基础。

我国工业软件研制机构在软件设计、开发、应用、科研等领域各有偏重和优势。整合组建大型工业软件企业, 遵循国际大型工业软件企业成长规律, 借鉴“ 培育宝信软件公司” 的成功模式, 推动钢铁、石化、船舶等大型工业企业和军工企业协同培育行业软件企业, 是我国培育大型工业软件企业的重要路径。要充分发挥国有企业在系统集成与各行业的广泛深入应用优势, 以国有企业改革政策为指导, 优化国有企业管理体制, 科学制定整合方案, 组建大型国有工业软件企业, 夯实产业数字技术底座, 推动工业软件产业自主可控, 助力“ 制造强国”“网络强国”建设。

本文转载于《中国发展观察》2022年第03期 作者:张红艳 史依颖 涂珍兰