一、短板概述

工业软件指应用于工业设计和生产领域或工业场景下的各类软件。工业软件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，工业是内核，软件只是外在载体，工业软件在需求、知识、应用、数据等方面依赖工业体系。工业软件包括研发设计软件和生产控制软件。研发设计软件具体包括CAD（计算机辅助设计）、CAE（工程仿真）、CAM（计算机辅助制造）、CAPP（计算机辅助工艺规划）、EDA（电子设计自动化）、PDM/PLM（产品数据管理/产品全生命周期管理），以及相关的专用软件，例如公差分析、软件代码管理（CASE/ALM）、MRO（大修维护管理）、三维浏览器、实验数据管理、设计成本管理、设计质量管理、三维模型检查、可制造性分析等；生产控制类软件具体包括APC（先进过程控制）、DCS（集散控制系统）、PLC（可编程逻辑控制）、SCADA（数据采集与监控系统）、组态软件、DNC/MDC（分布式数控与机器数据采集），以及工业网络安全软件等。

长期以来，我国工业软件发展严重滞后，培育意识淡薄，国内工业软件市场几乎被国外巨头所垄断，重点行业和重要领域企业使用工业软件严重依赖国外企业，安全隐患和潜在风险极大，尤其是在很多高端制造场景（汽车、飞机、航母等）所需要的研发设计软件，国产本土企业完全缺位，其自主化程度甚至比芯片和操作系统还要更低，已成为我国网信产业的最严重短板环节。中国工业软件被“卡脖子” 问题由来已久，在中美科技竞争日趋激烈的今天，工业软件作为美国打压中国科技发展的另一重要工具，“卡脖子”问题将会日益频繁。主要有四方面表现：一是早在10多年前我国军工企业就被美国“授权合格最终用户（VEU）”而全面禁运，如汽车电控领域的CAE专用软件DSPACE已对中国军工企业禁运12年之久。中国航天工业曾长期使用美国Analytical Graphics公司开发的STK分析软件，STK可以支持航天任务的全部过程，包括设计、测试、发射、运行和任务应用等，但美国政府从STK7.0版本就开始对中国实施禁运，目前最高版本是11.0 ；二是早在2014年ITC就曾停止中国用户租用2D CAD 平台软件的IntelliCAD内核，国产CAD厂商均受到一定影响；三是2020年美国企业MathWorks停止为在实体清单上的企业提供技术及客户支持服务，使得哈工大、哈工程等中国高校与机构被被禁用MATLAB正版工业软件；四是华为、飞腾、海光等被列入美国实体清单的芯片企业被新思科技、楷登电子等EDA巨头厂商断供EDA工具。如果中美科技关系进一步恶化，美国在ANSYS、AUTODESK、PTC、EDA等其它工业软件实行我国实施禁运，将对我国航空航天制造、船舶制造、电力电子、机械装备、军工制造和其他先进制造业领域造成重大打击。

1.  计算机辅助设计（CAD）

CAD全称叫Computer Aided Design（计算机辅助设计），是指利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能，辅助工程技术人员进行产品设计、工程绘图、数据管理、仿真分析、智能制造及智能建造的计算机软件技术。CAD 主要应用于机械、电子、汽车、航天、农业、轻工、工程建筑等行业，目前延伸到电影、动画、广告、娱乐和多媒体仿真等艺术行业。

2.计算机辅助工程（CAE）

CAE全称叫Computer Aided Engineering (计算机辅助工程)，就是以三维实体建模为基础，在产品设计阶段开始，通过模拟产品在结构强度、热传导、刚度、运动学等方面的工作状态和表现，为产品功能、性能的可用性和可靠性提供依据，从而实现产品设计的优化，目前已广泛应用于汽车、航空航天、电子装备、国防军工等领域。在产品设计与改进中，CAE可以减少式样次数、缩短产品开发周期、降低产品开发费用、降低设计风险、优化设计方案、提升设计效率。

3.计算机辅助制造（CAM）

CAM全称叫Computer Aided Manufaturing（计算机辅助制造），是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，通过计算机与制造过程和生产设备相联系，进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制与操作的运行，处理产品制造过程中所需的数据，控制和处理物料的流动，对产品进行测试和检验等。

4.可编程逻辑控制器（PLC）

PLC是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用可编程的存储器用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。

5.分布式控制系统（DCS）

DCS是分布式控制系统（Distributed Control System），又称集散控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，是一个集过程控制和过程监控为一体的计算机综合系统。其主要特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

6.数据采集与监视控制系统（SCADA）

SCADA是监视控制与数据采集系统（Supervisory Control And Data Acquisition），是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，对现场的运行设备进行监视和控制，主要应用于电力、石油、化工、燃气等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等领域。

二、竞争格局

1.全球竞争格局

（1）全球研发设计类软件竞争格局

2020年全球CAD市场规模110亿美元，其中，2D CAD占比1/4左右，大约为28亿美元，3D CAD占比3/4左右，大约为82亿美元；全球CAE市场规模为81亿美元；全球CAM规模29亿美元。CAD市场集中度高，寡头垄断显著。在全球CAD市场上，欧特克（Autodesk）在2D CAD处于绝对领先地位，达索系统、西门子、PTC等巨头则垄断了3D CAD市场。CAE市场垄断程度高，前12大厂商占据全球市场份额的95%以上，典型代表为美国的ANSYS、达索系统、MathWorks、西门子、ESI Group等。由于 CAM 与 CAD 的集成度较高，其竞争格局呈现出与CAD类似的特点，也表现出欧特克（Autodesk）、达索系统、西门子、PTC等巨头垄断的特点。在全球研发设计类软件市场上，达索系统、Autodesk、西门子和PTC是全球公认的四大主流厂商。

（2）全球生产控制类软件竞争格局

2020年全球PLC市场规模达108亿美元，DCS市场约220亿美元，SCADA市场约60亿美元。全球生产控制工业软件行业经历了近百年的大浪淘沙，已形成少数跨国公司规模生产、瓜分全球市场的寡头垄断局面。原来的几百个厂商目前只剩下几十个，最著名的如西门子、施耐德、ABB、艾默生等。

2.国内竞争格局

（1）国内研发设计类软件竞争格局

2020年中国研发设计类软件市场规模175亿元。其中，CAD市场规模达65亿元人民币，2D CAD约为17亿元人民币，3D CAD约为48亿元人民币；CAE市场规模约21亿元人民币；CAM和其他研发设计类工业软件市场规模约98亿元人民币。国内研发设计类软件（包括CAD、CAE、CAM等）市场几乎被国际巨头全部占领。其中CAD软件被Autodesk、达索系统、德国西门子、PTC等国际巨头占据95%以上市场，国内中望软件、浩辰软件、数码大方等的市场份额不到5%，并主要集中在建筑、汽车、电子等领域。CAE市场被美国ANSYS、达索系统、MSC等公司占据了几乎全部市场份额，国内CAE和CAM市场上还没有成熟并有竞争力的产品，基本上处于空白状态，尤其在汽车、航空航天、船舶制造、军工电子等高端领域，我国不仅仅存在供应链断供的“卡脖子”问题，还存在现有型号和系统具有极大安全隐患的问题。

（2）国内生产控制类软件竞争格局

2020年中国生产控制类软件市场规模477亿元人民币。其中，PLC市场规模约为198亿元，DCS市场规模约115亿元；SCADA市场规模约108亿元人民币；其他工业生产控制类工业软件市场规模约为56亿元人民币。在国内生产控制领域，尤其是汽车、电子等离散工业行业，西门子、艾默生、ABB、施耐德、霍尼韦尔等国际巨头拥有一批覆盖芯片设计、通讯协议、嵌入式软件、行业专用控制器等领域的专业公司，其产品的可靠性通常经过大规模应用得以验证，并且国外产品品种丰富、规模齐全，覆盖大中小型、运动控制型、强安全型、高防护型等，适应各类应用场景，优势非常明显。我国的国产生产控制类软件（PLC/DCS/SCADA）在技术先进性、产品可靠性、型谱完整性、生态体系、市场应用等方面仍存在较大差距，在工业语言编程编译技术、运动控制技术、控制系统人工智能技术、工业互联网边缘计算等核心技术方面差距明显，缺乏运动控制、强安全等领域的成熟产品，并且成本高，市场竞争力弱。国电南瑞、宝信软件、和利时、中控技术等国内企业的产品仅在能源、钢铁、石化等流程工业行业具备一定基础，并在军事装备和后勤保障装备控制系统中得到应用。

国内PLC市场主要以西门子、罗克韦尔、施耐德、三菱和欧姆龙等国外巨头为主，占据国内PLC市场90以上，国产品牌渗透率仅10%左右。PLC属于技术密集型产品，从小型到大型，技术壁垒逐渐提高，进口替代难度也逐级上升。目前国产品牌在小型PLC市场的渗透率达20%以上，但进口替代整体进程较为缓慢。

国内DCS市场国外品牌与本土企业平分秋色，西门子、艾默生、ABB、施耐德、霍尼韦尔等国际巨头牌占据国内市场50%以上份额，中控技术、和利时等本土企业在国内市场已接近50%。国内本土企业的DCS产品在系统配置、网络结构、网络数据交换、可维护性、可靠性、系统软件功能等性能指标方面已达到国际先进水平，同时在价格、服务方面有明显竞争优势。但与国外厂商相比，我们在高端增值软件和产业生态环境方面还存在差距。

国内SCADA市场国产本土企业已占据主导地位，力控、台达电子、研华、安控等国内SCADA企业的市场占有率已达到60%，在市政、石油、基础设施等应用领域形成了相对稳定成熟的市场；艾默生、施耐德、ABB、罗克韦尔、欧姆龙、西门子、霍尼韦尔、横河电机、三菱电机和东芝等外资品牌市占率已下降到40％，主要应用在电子半导体、轨道交通、烟草、食品饮料、水处理等行业。