綜合各類對工業軟件的認識和定義，本路線圖從工業軟件的應用場景、效果和自身屬性角度給出綜合定義“工業軟件是承載了工業知識和經驗，面向工業領域，解決研發設計、生產制造、運維服務、經營管理等場景需求的一類軟件，信息資源貫穿著數據采集、分析、決策、執行等各個環節，形態上包含嵌入式軟件、傳統軟件、工業APP、系統、平臺等多種形式”。

        如圖1所示，對工業軟件的認識可以從四個層面來理解：

        基礎理論層是工業軟件的支撐。工業軟件的研發需要基礎理論的支持，包括幾何、微分等多種計算理論和算法等數學基礎，用于物理建模求解等對物理特性的開發與利用的物理基礎，以及用于生產控制、運維和經營的各類控制學和管理學的理論。

        工業軟件核心是工業知識，是對業務流程、經驗的提煉和沉淀，經過標準化、規范化、數字化形成算法、方法、模型來對物理世界的規律進行反應，而由于工業行業繁雜，不同行業工業知識差異較大，這也導致了工業軟件體系格外復雜。

        1） 研發設計類工業軟件，是支持產品研發過程的軟件，主要目的是提高產品開發效率、降低開發成本、縮短開發周期，提高產品質量，主要包括計算機輔助設計類軟件（CAD）、計算機輔助分析類軟件（CAE）、計算機輔助制造類軟件（CAM）、計算機輔助工藝規劃（CAPP）、電子設計自動化類軟件（EDA）、設計過程管理（PLM、PDM）等軟件。

        2） 生產制造類工業軟件，是支持產品制造過程管理和控制的軟件， 主要目的是提高制造設備利用率、降低制造成本、提高產品制造質量、縮短產品制造周期、提高制造過程管理水平等，主要包括制造執行系統（MES）、計劃排成（APS）、倉儲物流管理（WMS）等制造運營管理類軟件，以及可編程邏輯控制器（PLC）、數據采集與監視控制系統（SCADA）、分散控制系統（DCS）等現場管控類軟件。

        3） 運維服務類工業軟件，是支持工業產品使用過程的運維和服務的軟件，主要目的是提高設備利用率、降低運維成本，主要包括狀態監測、故障預測、健康管理（PHM）、能效管理（EMS）、維護維修等軟件。

        4） 經營管理類工業軟件，是支持企業經營管理和企業間協作的軟件，主要目的是提高企業的經營管理水平，提高產品質量和客戶滿意度， 提高企業間信息和物流協作的效率，降低企業管理成本、信息交流和物資流通成本，提升整個產品鏈價值，主要包括企業資源計劃（ERP）、供應鏈管理（SCM）、客戶關系管理（CRM）、企業資產管理（EAM）等軟件，也包括定制化的企業應用集成平臺系統、協同辦公系統等。

        5） 其它類軟件，是支持企業內和企業間系統集成的平臺類軟件，以及支撐工業軟件研發和測試的工具軟件，主要目的是支持協同研發、智能生產和服務等能力。

1.3  工業軟件形態的演進

1）獨立軟件系統

        在工業軟件發展的早期，主要目的是滿足單一工業場景需求，利用計算機的計算和存儲能力解決數字化表達和復雜計算問題。該類型軟件一般采用本地部署，通過供應商授權安裝軟件系統，部分系統可根據用戶需求定制化開發，銷售方式主要是以一次性許可（License）為主。

2）集成系統平臺

        隨著工業企業信息化水平不斷提升，市場需求的變化對工業生產提出了更高的協同要求。生產過程各環節的信息系統需要進行改進以滿足更多的需求，例如協同研發、智能化生產、智能化服務等。此時，面向單一場景的工業軟件已經不能滿足復雜業務場景需求，不同類型工業軟件之間加速融合，各系統通過定制化接口相互集成，一些有實力的工業軟件供應商開始整合自身產品線，提供集成化、平臺化的整體解決方案。例如西門子在2019年將自己的工業軟件命名為“數字工業軟件平臺（DISW）”，達索系統也推出了3D EXPERIENCE平臺。

        對用戶而言，這一階段除了關注軟件產品自身功能以外，系統的集成和實施服務變得同樣重要，也出現了軟件提供商和集成實施服務商分離的情況。人們已經不再將工業軟件看作單一的工具軟件，多工業軟件協同已被當作賦能企業降本增效的重要手段。

3）工業互聯網服務

        隨著云計算、物聯網、5G、工業互聯網相關技術的快速發展，打破了軟硬件產品的技術邊界，讓更多的軟硬件設備實現互聯互通。依托底層技術的進步，數據、信息、知識得以在各個環節流轉、應用。借助更大范圍的網絡互聯，不斷擴展產業的橫向供應鏈和縱向生產鏈。面對企業在數字化轉型中的各類需求，工業互聯網平臺加速發展，用戶可通過“云化平臺+APP”的方式訂閱、租賃服務，形成了工業軟件的全新生態。早在2012年，Onshape 公司便提供了在線CAD服務；2018年CATIA推出了xDesign云化服務；達索也收購了云計算設施廠商，為其3D體驗平臺提供云部署的方案。我國工業軟件企業同樣迅速反應，如蘇州浩辰、利馳等企業加強了線上CAD的應用；CAE領域的云道智造、上海數巧也在云化CAE 軟件上加速推進。

        這一階段的軟件產品和實施服務集成于SaaS平臺，用戶利用泛在網絡及時使用服務，數據、知識、算法、機理模型成為工業軟件的軟實力。

提階篇：工業軟件為什么重要？

2.1.2 工業軟件產業生態中游

        工業軟件產業生態中游主要包括從事工業軟件研發的企業、高校和科研院所，為下游工業企業提供工業軟件產品和服務。

        一方面，國內工業軟件在生產管理、運維服務和經營管理等領域借助本土化優勢發展較好，而在研發設計、工程仿真等領域缺少長期工業化積累，缺少拳頭產品。另一方面，國內工業軟件在低端領域的市場占有率相對較高，高端領域發展不足，整體盈利能力有待提升。

2.1.3 工業軟件產業生態下游

        工業軟件產業生態下游圍繞著工業軟件產品及服務創造價值，包括汽車、能源、電子、機械裝備、航空航天等多個領域，并涵蓋工業制造的多個要素和環節。隨著我國新一代信息技術與制造業不斷融合發展，工業企業已經從單純的軟件應用向共同研發轉化。一方面，工業企業與工業軟件企業合作，將多年來積累的行業需求、知識庫等進行軟件化，促進了工業軟件更新換代，形成了更加實用的國產工業軟件產品。另一方面，大型工業企業自行組建工業軟件研發部門或公司，利用行業經驗和影響力推出工業軟件行業解決方案。

2.2  產業重點提升方向

2.2.1 知識沉淀

        工業軟件的本質是對工業知識的封裝，是在長期研發、生產過程中積累下來的技術原理、行業知識、基礎工藝、產品模型、研發準則，知識范圍跨領域覆蓋多學科。工業知識往往沉淀在一線操作人員、工程師、行業專家身上，隱藏在大量的工業數據背后，而因行業的數據來源和制式復雜，運行機理各有千秋，使得工業知識沉淀成為一項高復雜、高挑戰性的工作。

2.2.2 技術研發

        我國工業軟件仍與國外廠商在多個方面還存在較大差距，工業軟件產業多個環節存在技術薄弱和空白，需要各方共同努力開展技術攻關。例如在CAD、CAE和EDA等核心技術領域，仍需加強相關技術研發和產品迭代。

2.2.3 應用牽引

        好的工業軟件都是在應用中迭代出來的，應用是工業軟件發展的重要環節，通過不斷積累應用數據和市場反饋，工業軟件才能不斷的研發迭代走向成熟。

2.2.4 開發和測試工具

        工業軟件的研發需要工業技術和軟件技術，對于研發人員要求較高。低代碼開發平臺、工業互聯網平臺的推廣應用，目的就是為了降低開發的難度和門檻，讓大量的工業工程師、軟件工程師乃至數量更多的技術人員都能夠依托各類開發工具進行自主開發。在2018年8月，制造業巨頭西門子以7億美元收購了低代碼開發平臺Mendix，推出了Xcelerator，以Mendix 作為前臺，將其PLM、EDA、ALM、MOM進行整合，提供靈活、簡單、易用的工業軟件開發。

        我國低代碼開發平臺在近幾年也如雨后春筍般快速的發展起來，宜創科技、奧哲、輕流、簡道云、APICloud如今都匯入了低代碼賽道，巨頭科技企業華為，阿里也都紛紛推出了自己的低代碼開發平臺。

2.2.5 人才培養

        人才是工業軟件產業發展的動力源泉，當前我國工業軟件行業人才短缺現象依然嚴峻，原因主要是培養困難、高校培養方式單一、行業待遇相對較低等方面，亟需提升改進。工業軟件人才需要同時掌握行業工業知識、工程經驗和軟件技術，這對人才的綜合能力要求較高。目前大多工業人才只懂工業技術但不懂軟件研發，而軟件人才對工業技術又不了解，導致工業軟件的研發較為困難。

宏圖篇：工業軟件標準有哪些？

第三章 工業軟件標準體系

3.1  工業軟件標準體系構建思路

        經過對工業軟件產業生態的梳理，可以看出工業軟件產業生態建設是一項復雜的系統工程，涉及方方面面，相關方需要開展工業知識的梳理、軟件架構的設計、工業知識的軟件化和功能開發、軟件接口的適配和集成，需要指導產品應用、提升產品和服務能力、做好人才培養工作等。目前我國工業軟件標準紛繁復雜，較為零散難以形成合力，并且存在交叉重復現象。為更好的通過標準解決工業軟件產業發展過程中面臨的問題，本部分按照以下思路和原則構建工業軟件標準體系：

        一是工業軟件標準體系建設目標。工業軟件標準體系構建的目的是為了解決工業軟件發展過程中的共性問題，降低技術研究、生產、使用、消費、維護服務乃至管理等過程的成本和風險度，使標準化工作發揮最佳效益。

        二是整體性和重點性。本部分構建的工業軟件標準體系強調整體性， 覆蓋工業軟件產品全生存周期，標準之間相互聯系、相互作用、相互約束、相互補充。同時標準體系根據工業軟件產業生態的薄弱環節提出重點標準。

        三是開放性和靈活性。本部分構建的工業軟件標準體系并不是每個部分都要形成單獨的標準，一項標準可以覆蓋多個方面。標準體系部分內容可以參照和復用已有標準，可以在標準體系基礎上進行細化形成國家標準、行業標準或者團體標準。

        本部分依據第2.2節產業重點提升方向作為標準化需求，提出構建涵蓋基礎標準、通用標準、專用標準3類工業軟件標準體系。其中，基礎標準包括參考架構、分類分級等標準，通用標準包括共性基礎標準和支撐保障標準，專用標準包括細分產品標準和行業應用標準。

3.2  工業軟件標準體系

3.2.1 基礎標準

        基礎標準是為認識和理解工業軟件，解決工業軟件各類基礎問題，為其它標準制定提供支撐的共性、綜合性標準。基礎標準的制定應從工業軟件產業發展全局出發，考慮工業軟件開發、應用、認定和統計等方面的產業發展需求，主要包括參考架構、分類分級、成本與價值、質量、測試、人員能力等相關標準。

3.2.2 通用標準

        通用標準是用于解決工業軟件開發、部署、集成、運維過程中的各類問題，為工業軟件產品研發落地提供技術支持和支撐保障的專業性標準。通用標準的制定應從工業軟件通用需求出發，考慮工業軟件產品從需求調研、開發設計、生存周期管理等各方面因素，主要包括工業知識封裝、MBSE、中間件等共性技術類標準以及接口、數據字典、實施運維等支撐保障類標準。

3.2.3 專用標準

        專用標準是為深入理解產品特性，促進相關產品在各類行業中深耕應用的專業性標準。專用標準的制定應充分考慮不同產品在不同場景下的應用模式和特點，為產品研發及用戶使用提供參考依據，主要包括研發設計、生產控制、運維服務等細分產品類標準和各類行業應用標準。

        基于上述工業軟件體系，按照已有標準、在研標準、規劃重點標準梳理工業軟件標準圖譜，如圖6所示。標準圖譜展示了各類工業軟件標準化現狀，包括已有、在研和規劃重點的相關標準。

用戶篇：工業軟件標準如何用？

第四章 標準的應用和解決的問題

4.1  工業軟件需方

        工業軟件需方主要包括運用工業軟件完成產品研發、生產制造、經營管理、服務運維等自身業務的各類企業，是產品類、服務類標準的主導方，并參與其它標準的研制。

（1）產品類標準指導企業工業軟件產品選型

        企業應用的工業軟件產品，存在大量不同廠商、軟件版本混合使用情況，隨著業務需求的不斷發展，各個工業軟件系統需要升級、替代、集成整合。為此，一套行業工業軟件產品分類與選型標準，能夠幫助需方企業快速、高效的完成相關決策，依托行業應用標準減少試錯成本，快速匹配與業務和企業發展現狀相適合的工業軟件產品。 

（2）評價類標準幫助開展工業軟件能力測評

        企業應用的大量工業軟件產品，有些是隨著先進裝備和先進工藝一起引進，有些隨著企業的發展需求定制研發，雖然可以滿足企業當前需求， 但對于企業工業軟件的應用水平缺乏量化對比指標和評價體系。需方企業可應用一套行業統一的評價標準，對自身的工業軟件應用水平、所用工業軟件的技術成熟度和標準功能符合程度進行評價。一方面可以幫助企業完成工業軟件應用水平的對標；另一方面，也促使企業尋找差距明確應用改進的方向。

（3）服務類標準指導工業軟件項目實施效果監督

        需方企業的工業軟件實施工作往往借助供方和第三方企業來共同完成，對于供方和第三方企業的服務能力、服務標準化流程以及服務過程的成本控制標準缺少必要的了解，對于大型的實施項目，往往需要需方企業做大量的背景調查和多輪反復交流才能對相關企業的服務能力做出評價。工業軟件服務類標準的推行，可以幫助簡化這一過程，為供需雙方及第三方在實施服務過程中各自的角色責任給予參考標準。

4.2  工業軟件供方

        工業軟件供方，主要包括工業軟件開發企業，以及高校、科研院所等工業軟件研究機構，是共性技術類、過程管理類等標準的主導方，并參與其它標準的研制。

（1）基礎支撐類標準指導產品自評和改進

        近幾年國內軟件開發企業積極探索實踐諸如IEC 61499、GB/T 13423- 1992《工業控制用軟件評定準則》等標準，對單一產品進行規范測試、評估和迭代升級。隨著工業軟件復雜程度不斷增加，上層應用的功能和性能在很大程度上依賴于所選擇的基礎軟件組合，軟件之間的競爭已經從單一產品的競爭逐漸轉向體系之間的競爭。在標準化工作規劃中有必要把工業軟件作為一個整體進行通盤考慮，提供工業軟件基礎、共性、綜合、通用性的體系標準，形成的標準不僅用于約束工業軟件產品的研發，同樣也用于指導應用系統的開發，從而保證應用與工業軟件之間的互操作性。

（2）共性技術標準指導工業軟件技術研發

        在工業軟件的研發設計過程中，供方急需規范采用的研發技術，以保障工業軟件產品質量，使工業軟件產品保持技術的先進性。通過制定實施建模和語言類標準、工業數據類標準、工業知識封裝類標準，解決工業軟件的數據、模型、知識的表達方式不一致的問題。此外，通過對標工業軟件的質量要求和測試要求，供方在研發過程中就可以自查自糾，從而提高工業軟件產品的穩定性和可靠性，使得工業軟件體系健康發展。

（3）產品類標準指導產品研發

        在供方產品開發過程中，缺乏正式的標準進行指導，例如針對相關相關的業務模型、功能架構、性能指標等方面缺乏相應的標準規范，影響與其他相關軟件之間的互操作性，不利于技術成果在行業內的推廣。應用產品類標準涵蓋了不同行業的研發設計、生產制造、運維服務、經營管理等領域的工業軟件標準。

（4）過程管理類標準指導提升產品研發能力

        對于工業軟件提供商，為保障產品研發和項目實施成功，過程管理類標準將管理體系與制度予以規范，明確規定需求開發、設計、編碼、測試、集成等軟件開發全過程的質量要求，同時對軟件工程和產品質量進行量化數據分析，最終通過量化反饋來優化管理過程，實現持續改進，提升產品綜合研發能力。

（5）服務類標準指導提升服務能力

        從工業軟件產品供應方提供的服務出發，工業軟件服務類標準主要用于明確運維、成本度量等相關的標準和規范，規定軟件運維費用測算的方法及過程、軟件研發成本度量的方法及過程，通過統一測算口徑，使得費用測算更加科學化、合理化，從而為軟件定價和服務定價提供重要依據， 保障企業的信息化運維工作正常開展，同時提升工業軟件供應方的服務能力。

（6）支撐工具類標準指導選擇合適的開發、測試和管理工具

        在工業軟件研發過程中，采用何種開發和測試工具會極大影響整個研發項目的進度和效果，而不同的工業軟件開發項目對工具有不同的需求。為了在前期選擇合適的開發、測試和管理工具，可以應用如GB/T 18234- 2000《信息技術 CASE工具評價和選擇指南》和GB/Z 18914-2014《信息技術 軟件工程 CASE工具的采用指南》等支撐類標準，對市場上的各類工具進行能力評估，并指導工具的選擇。

4.3  工業軟件第三方

        第三方主要包括標準化測評機構，以及監管部門，是基礎支撐類、支撐工具類等標準的主導方，并參與其它標準的研制。

（1） 測評機構

        拓展工業軟件第三方測評和認證業務。我國工業軟件產業蓬勃向上， 國產工業軟件在市場中的占比也在不斷擴大，對第三方測評業務也會有更多的市場需求。目前，國內測評機構大多依據GB/T 25000“系統與軟件工程 系統與軟件質量要求和評價（SQuaRE）”系列標準（由中國電子技術標準化研究院主導制定）開展軟件測評，與工業軟件相比缺少工業屬性的相關要求。測評機構可依據工業軟件產品要求、成熟度等標準建設自身的工業軟件測評能力。例如，《工業軟件分類和分級測評》標準給出了工業軟件的測評指標和評估方法，各測評機構可依據該標準拓展工業APP的測評能力和業務。

（2） 政府部門

        產業統計和監測。政府部門作為工業軟件產業的管理者和引導者， 需及時掌握工業軟件產品、企業等產業要素的相關信息，分類分級標準可有助于合理的梳理和管理現有產品、企業等情況，形成區域工業軟件產業生態鏈。產品成熟度標準可幫助對產業發展質量水平進行衡量，篩選高水平、高質量的工業軟件產品和企業。 

遠景篇：工業軟件下一步發展？

第五章 總結與展望

        隨著新一代信息技術與制造業不斷融合發展，未來的工業軟件形態、模式將產生豐富變化。未來，我國的工業軟件產業生態也將逐步完善，制造業軟實力也將不斷提升。

展望一：新技術不斷促進工業軟件創新發展

        當前制造業正處于工業革命深度發展階段，智能制造、CPS、數字化轉型等理念和方法不斷深化，極大推進了工業軟件技術、形態和模式的演變。以基于模型的系統統一設計、統一仿真、代碼自動生成等成為加速工業軟件變革的新興技術，隨著基于微內核、輕量化、靈活特性的工業APP 快速發展，大型工業軟件的開發不再是難題，成為工業知識提煉、匯聚和交易的最佳載體。機理模型、大數據、人工智能等新興技術不斷與工業軟件融合，工業智能定將快速發展。

展望二：云化新型工業軟件逐步成為工業軟件新形態

        工業軟件未來將逐步趨于平臺化、云化發展，實現數據資源的共建共享，建立全面的知識體系，也會有更加全面成熟的管理體系。未來工業軟件可以對產品生產、加工、制造等各階段以及系統物料流、能量流、信息流等數據進行更加科學的管理運用，更多的是面向產業集群，而不是某一特定領域。越來越多的成熟技術、成熟算法、科學理念運用于工業軟件中，從推薦、選型、售后等維度為客戶提供更加全面服務。