第一章 工业软件简介
一、定义及内涵
工业软件，顾名思义，即用于工业的软件。
国标GB/T-36475-2018中将工业软件定义为在工业领域辅助进行工业设计、生产、通讯、控制的软件。工信部信软司指出：工业软件指专用于或主要用于工业领域，为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件。根据中国工业技术软件化产业联盟的定义，工业软件是工业技术/知识、流程的程序化封装与复用。
具体来说，工业软件是将工业技术软件化，即工业技术、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化，是一种典型的人类使用知识和机器使用知识的技术泛在化过程。工业软件在生产过程中发挥了大脑的作用，促进生产制造各流程的优化。传统的流程优化循环由三部分组成：执行部门（如生产流水线）、研发部门（如研发设计中心）和管理部门（如质量控制部门）；管理部门在生产过程中收集运作数据、发现问题、总结规律并反馈给研发部门；研发部门改进工艺、优化流程，搭建新的生产模型；执行部门应用新模型，产生新的数据和问题。
工业软件则是在此循环的基础上加入电子信息技术的产物，通过机器学习等信息技术手段将工艺、流程、生产规律这些原本只由人类掌握的技术转化为算法，再将各种算法打包成一个工业软件，帮助人类优化工业的各个环节。
在实际工业场景中，如汽车制造、船舶制造，人们获得了诀窍、技能、经验，通过程序化、算法化、模型化等手段，封装成了工业软件。工业软件能够控制生产设备、优化制造和管理流程，提高生产率，是现代工业的“大脑”和“灵魂”。
目前，工业软件在提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能方面发挥着重要作用。
二、基本功能与特征
（一） 工业软件的基本功能
工业软件主要由四个部分组成，包括系统、应用、中间件、嵌入式等。工业软件是工业技术软件化的产物，本质是将工业技术和经验知识以软件工具的形式封装和沉淀下来，以解决工业场景下的特定问题。工业软件具有分析、计划、配置、分工等功能，能够从机器、车间、工厂层面提升企业生产效率、促进资源配置优化、提升生产线协同水平，对工业化与信息化融合、数字世界与物理世界融合有举足轻重的作用。
（二） 工业软件的基本特征
工业软件除具有软件的性质外，还具有鲜明的行业特色，随着自动化产业的不断发展，通过不断积累行业知识，将行业应用知识作为发展自动化产业的关键要素，逐渐成为企业调整经济结构、赋能工业转型升级，转变经济增长方式的主要因素。
一方面，工业软件通过数字化手段变革了生产方式，促进了生产力和生产效率的提升，是支撑工业新旧动能转换的关键要素；另一方面，工业软件将分散在技术人员头脑中的知识和经验予以固化和传承，大大推动了工业技术知识的复用与重构，筑牢工业生产基础。工业软件具有不同于一般应用软件的特征。
1、 工业软件技术门槛高，需要大量综合知识与经验
工业软件具有高度的技术复杂性。几何建模引擎、约束求解器等关键核心算法难度极大，模型的优化需要海量生产和运行数据作基础，这些都建立在长期实践和积累的基础之上。渲染组件、人机交互等前端技术也对工业软件的可用性有重要影响。此外，开发工业软件不仅需要软件技能，还需要数学、物理学、机械工程等众多学科的专业知识，需要对制造工艺和工业机理有深刻的理解。这些都构成了工业软件领域的技术壁垒。
2、 工业软件根植于工业领域的实际需求，需要与工业企业深度互动
工业软件是应用驱动的产品，与工业企业联系非常紧密。工业企业在深度应用工业软件的过程中，对其中的功能和机理提出改进建议，协助工业软件快速优化迭代，进而更好地支撑工业生产和运营。工业技术的发展与工业软件的成长是相辅相成、相互促进的，工业软件企业与工业企业良性互动机制是双赢的基础。
3、 工业软件研发周期长，投入大
工业软件研发需要多领域知识，对可靠性要求高，体系也远比一般应用软件复杂，研发难度大，研发周期长，版本迭代速度慢。据估计，一般大型工业软件的研发周期需要3-5年的时间，要被市场认可则需要10年左右。另外，工业软件企业需要很大研发投入。2020财年，全球计算机辅助工程顶尖企业ANSYS研发投入3.55亿美元，在营业收入中占比21.1%；电子设计自动化（EDA）龙头厂商Synopsys研发投入12.79亿美元，在营业收入中占比34.7%。
4、 工业软件通用性较低，规模效益较小
工业软件客户行业差异大，需求多种多样，很难通过通用的标准化产品解决所有问题，常常需要针对不同工业场景进行定制或二次开发。专用的工业软件往往适用于某个细分行业或特定场合，不具备普适性，市场空间有限，难以形成规模效益。还有部分工业巨头会根据项目需求自行开发“inhouse（自用）”软件，并不会商业化推广。例如波音787整个研制过程用到8000多种软件，其中只有不到1000种是常见的商业化软件，其余7000多种软件都是波音开元棋官网入口(中国)责任有限公司经过多年经验积累自行开发的私有（自用）软件。
（未完待续）
