关于落实工信部 2027 年前完成 200 万套工业软件和 80 万套工业操作系统更新换代任务的思考
作者：中国航天科工二院七〇六所 赵 甫
2024 年 9 月 20 日，为贯彻落实党中央、国务院决策部署，加强对推动工业领域设备更新和技术改造工作的指导，依据《大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》和《推动工业领域设备更新实施方案》，工业和信息化部发布了工业重点行业领域设备更新和技术改造指南》。在重点领域方面，针对工业软件领域，提出到 2027 年，完成约 200 万套工业软件和 80 万台套工业操作系统更新换代任务。工业网络设备方面，力争到 2027 年，80%的规模以上制造业企业基本实现网络化改造，边缘网关、边缘控制器等产品部署超过 100 万台，“5G+工业互联网”项目数超过 2 万个。
文件指出的更新换代任务前景光明、目标宏伟，为国内从事工业软件、工业操作系统、信息技术创新产业的从业者指明了方向，打了一剂强心针。在为国内工业领域的能力提升提供工作指南的同时，由此创造的市场空间也十分巨大，必将牵引支撑相关产业从业企业的稳步乃至快速发展。
号角已经吹响，落地需要措施。广大工业软件和工业操作系统等的从业企业，如何为此次超强规模的政策引导做好准备，以便接盘即将快速启动的更新换代市场。各地、各行业如果创新工作抓手，做好政策落地，都成为文件推出后的重大问题。
本文从供给侧和工作抓手角度，为更新换代任务的落实提出建议。
一、更新换代指南要求
文件指出，工业软件领域，以提升产业链供应链韧性和安全水平为重点，围绕石油、化工、航空、船舶、钢铁、汽车、医药、轨道交通等关系经济命脉和国计民生的行业领域，推动基础软件、工业软件和工业操作系统更新换代。
基础软件方面，重点更新工业领域应用的操作系统、数据库、中间件等产品。
工业软件方面，重点更新计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、制造执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)等研发设计、生产制造、经营管理、运营维护相关软件。
工业操作系统方面，重点更新可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)、安全仪表系统(SIS)、嵌入式软件等产品。
到 2027 年，完成约 200 万套工业软件和 80 万台套工业操作系统更新换代任务。
工业网络设备更新目标，以构建安全可控新型工业网络体系，加快工业互联网规模化应用，促进制造业“智改数转网联”，推动汽车、钢铁、轻工、工程机械、建材、船舶、消费电子、航空、石油化工、消费品等行业的工业设备、工业网络、工业算力、工控系统等网络化改造升级。
力争到 2027 年，80%的规模以上制造业企业基本实现网络化改造，边缘网关、边缘控制器等产品部署超过 100 万台，“5G+工业互联网”项目数超过 2 万个。
二、工业软件、工业操作系统企业概况
文件所涉及的国内从事工业软件、工业操作系统及工业通信网络设备研发的企业总体约数千家，可以分为几大类。
第一类是以 CAD、CAE、CAM、EDA 等工业设计仿真软件为主攻方向的企业，这类企业门槛高，企业数量并不是很多。以中望软件、安世亚太、数码大方、浩辰等为典型代表，近年来在国家一系列政策的支持下，获得了长足发展，同时面临的挑战也十分巨大。
第二类是以 ERP、MES、CAPP、DNC 等为代表的经营管理、生产制造系统，这类软件系统技术上属于企业信息化系统，开发难度相对小一些，同时由于用户需求多样，因此该类企业的规模和数量要多一些，水平、规模跨度较大，数量上约数百家。以用友、金蝶、广联达、宝信、东软等为头部大型企业代表，还有一批从事该领域的中小企业。
第三类是从事可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、数据采集与监视控制系统(SCADA)、安全仪表系统(SIS)等工业操作系统产品业务的企业，该类产品成熟度要求高，技术门槛高，形成了行业影响力的专业公司数量不多，约不足 100 家。以浙江中控、和利时、亚控、易控等为代表。
第四类是各种通信网络设备企业，包括为公众所熟知的华为、中兴等一批龙头企业，以及聚集在大企业周边的生态企业，以及近年来涌现出的各类工业互联网相关平台、边缘计算、工业大数据等方向企业，总体数量约上千家。
第五类是各行业、各领域的中央企业、国有企业下属的科技公司，一般拥有较好的本单位、本行业需求资源，也有近 100 家。
这些企业资源不同、属性不同、优势不同，将共同成为本次大规模更新换代任务的主要玩家。
工业软件和工业操作系统相关产品，具有鲜明的工业属性，该类产品创新周期长、研发难度高，要求不仅有软件知识，更要凝聚工业知识。同时，产品一旦成型上市，需求应对的产品生命延续期也比较长。
在前期工业软件、工业操作系统等高技术工业产品的应用推广过程中，遇到了很多问题。用户企业对应用国产工业软件、工业操作系统的愿望不强烈、质量隐患高、客户满意度低，造成了该类产品推广难度大，企业决策比较难。
虽然总体上造成应用推广挑战巨大，但具体分析内因，主要一是产品的功能、性能、易用性等与国外同类产品相比，还有较大差距，高端需求满足性不高，用户不想用、不敢用。二是产品可靠性差不足，在功能可以满足使用要求时，产品的可靠性成为阻碍推广应用的最大障碍。
三、企业应对指南要求的措施
工业软件、工业操作系统作为技术含量高、应用推广难度大的典型代表，尽管面临着各种各样的推广难题，但必须首先在自身下功夫，提高自身的产品力，才能在竞争中取胜，才能应对将要启动的新一轮需求。
一是加强攻关，努力提升产品功能。
目前，国内工业软件、工业控制系统等产品的功能和性能指标，与国外同类产品相比，客观上还有或多或少的差距，例如 CAD 的三维优化，大型设计格式文件的支持，针对特定行业的功能包、零件库等;PDM 与工业设计工具的集成，高精度控制、大规模控制应用等。必须通过加强技术攻关，逐步缩小和弥补这些差距。但同时，技术攻关是苦活累活，必须准备好下硬功夫，依靠自身努力，培养出一批世界级的工业知识、模型算法的高手，才能从根本上解决问题。
(1)选好攻关突破点
产品力的提升是一件长期工作。完全对标先进产品功能的产品开发模式，技术难度高、挑战大，容易把规模不大的企业研发人员拖入泥潭。
产品力的提升要找准攻关的突破点。要选用户最亟需、技术路线最可行的功能点，量力而行、率先开展一批用户急需的功能改进。实现一个功能，提升一个高度，功能稳定实用，就是迈出了一步。同时，选择攻关路线，要投入企业最强技术力量进行决策，不能单纯依靠普通研发人员的个人判断。总之，选好攻关路线，加大投入研发，产品力的提升就有了起步。
(2)做好攻关计划，争取科研资金
攻关工作既不能离市场太近，又不能离市场太远。有时候，企业面临研发投入与产出的矛盾，往往见研发投入不见效，就会发生动摇。给产品力的持续提升带来极大的风险。
企业要充分考虑争取各级政府、各行业管理部门的科研资金的支持。设立合适的攻关目标，组织好自身体外的技术攻关力量，用好高校、研究所、上下游的技术能力，快速实现功能目标，是企业技术攻关的必由之路。企业要创新研发模式，同时适应政府、行业对研发力量的支持方式，投身到政府引导的创新科研体系，为解决行业和国家的难点问题，贡献自身的力量。
(3)加强与用户的联合攻关
争取一切机会，与用户联合开展科研攻关。从历史上看，每一款工业软件产品，都是在用户需求的不断牵引下，逐渐提高和迭代升级，联合合作研发出来的。甚至有的产品本来就是制造企业自己开发的，后来逐步实现独立运营。
在产品的功能、性能、易用性等指标尚未完善，还有待提高的时期，定制化需求需要在用户的深度参与下，不断提升和优化。要争取一切机会与用户开展联合攻关，争取在用户企业的立项，创新形式把研发工作组织起来，在用户的深度参与中，提升产品能力。
二是高度重视提高产品的可靠性。
在工业产品推广的过程中，可靠性是不得不面对的重大问题。国外进口产品经过多年发展，在可靠性领域构建了强大能力，自然容易得到用户的认可和依赖。在工业领域，为了让用户能够放心选用，企业必须高度重视提高产品的可靠性。
稳定好用是做好推广的关键。宁愿有些功能还不具备，也一定要把已有功能做稳定，让用户用起来不出意外，放心使用。企业要提高可靠性，只能用笨办法、下笨功夫，加大投入，构建环境反复试验、测试提高产品可靠性。
(1)构建运行环境。
采用半实物、模拟、仿真等形式，对航空、船舶、石油、化工、钢铁、医药、能源、电子等不同工业行业的应用场景，搭建产品可靠性测试验证环境。针对应用软件在不同应用场景、不同可靠性需求，在硬件、操作系统、数据库、浏览器、外设等综合环境之下，开展长时间、异常状况使用的可靠性测试，及时发现并改进功能缺陷，确保使用者拥有良好体验，满足用户使用要求。
(2)充分测试。
测试用例要覆盖功能、性能、安全性、可靠性等系列指标。规范测试流程，充分开展测试。测试应用软件的核心功能，例如创建新工程、导入文件、打开文件、修改模型、保存模型等。使用性能测试工具对特定并发访问数量、特定系统功能开展性能测试。包括创建、查询、修改、删除等访问操作的性能测试，分别在不同的系统下对系统吞吐量、平均响应时间，并发用户数的测试结果。通过漏洞扫描、渗透挖掘等安全性工具，对应用系统进行安全漏洞分析与抗攻击性检测。对特定并发访问、特定系统功能等开展可靠性测试，对应用系统整体软件环境运行状态进行压力测试，记录测试数据。
(3)长时间不间断运行。
采用长时间不间断测试运行的“笨办法”，自证可靠性。在模拟负载、使用场景之下，充分验证运行稳定性和可靠性，确保系统满足7x24 小时连续运行要求。并且测试过程中，测试是否出现妨碍业务正常进行的系统错误或意外中止的情况;测试系统对常见误操作应具备提示告警或功能屏蔽能力，不因此导致系统异常退出或引起致命错误;测试当系统运行所依赖的硬件、电源、网络等环境发生异常或故障时，保障系统自身数据的一致性;测试满足容灾要求，避免系统自身发生单点故障造成灾难性影响等等。
三是创新推广方式，加强用户链接。
首先，针对成熟产品的推广方式，企业可将展会、协会、联盟等当作市场推广渠道，发展渠道商和合作伙伴，做好产品型市场推广。为了扩大影响力，树立品牌，抓住与高校、职业技术学校的合作，给学生以学习和使用自身产品的机会。产品要提高市场占有率，就要广泛与市场建立链接，树立社会影响力。
其次，加强与智能工厂集成项目的结合。根据工业软件、工业操作系统的产品特点，无论软件还是硬件形态，往往都是智能工厂类集成项目的重要组成部分。因此，除了做好产品层面的销售之外，企业还可以抓住用户建设较大的智能工厂、数字化转型工程项目的建设机遇，做好与智能工厂集成项目的结合，做好项目带动产品销售的策略，同时加强企业自身的论证和实施能力。
再次，提升与人工智能技术的结合度。人工智能的快速发展，给各类产品的升级改进都提供了新空间、新机遇，要积极探索提升与人工智能的结合度，通过改进人机界面、实现交互升级;融合知识库，提升提醒式设计能力;充分利用工业大数据，提升大模型与小模型的融合应用等，通过人工智能技术的创新应用，探索落地场景，提升用户体验。
四、深化工作抓手，建设工业软件体验中心
为了推广智能制造、工业互联网，工信部曾牵头建设一批解决方案体验中心，为各地政府、用户单位树立了应用示范，起到了巨大的推动作用，成为过去几年工作的重要抓手。
针对工业软件和工业操作系统、工业网络设备的推广工作，也可以建设工业软件体验中心，解决用户体验应用问题。充分利用好这个抓手，把示范场景落地化、解决方案动起来，并且在体验中心加强需求侧和供给侧，工业软件生态上下游企业之间的对接、适配、优化，可以为工业软件开发企业降低成本，加强与用户侧的需求对接，对各地、各行业牵头部门，可以起到重要的推动作用，成为一个重要助力手段。
中国航天科工二院七〇六所作为依托军工制造企业的共性需求，率先建设了面向工业软件、工业操作系统更新换代建设适配、测试、验证需求的军工行业关键信息基础设施共性平台，并得到了国家发改委、国防科工局的大力支持。
利用三年时间，聚焦我国重点行业生产制造系统中工业设计仿真软件(CAD、CAE、PDM 等)、生产制造信息化系统(MES、CAPP、DNC等)、测试试验系统(TDM、LIMS 等)、工业控制系统(PLC、SCADA、DCS 等)等工业应用系统的迁移适配、系统优化、解决方案集成验证等需求，建设了支撑工业应用迁移测试的基础软硬件环境，自主开发系列化工业应用迁移指导和适配测试工具集、形成工业应用迁移适配行业技术规范，形成支撑各重点行业、重点领域开展工业软件、工业操作系统落实更新换代任务的基础共性平台。
平台一是面向供给侧，开展经营管理、生产运营等各类业务系统产品的迁移适配、测试评估;
二是面向用户侧，开展业务系统建设的咨询规划、系统验证、安全增强、集成建设服务，提供经过充分验证的全栈国产解决方案;
三是面向行业主管部门，支撑开展工业应用生态建设，包括开展行业共性问题研究、产品第三方测试、标准规范研究等。
2023 年，依托平台，航天科工联合中国航空发动机研究院、中国电力科学研究院有限公司、中车信息技术有限公司、中国交通信息科技集团有限公司，组织了面向重点行业的工业生产运营系统创新应用“大比武”活动。从工业设计、工业生产、工业运营、工控系统 4 个赛道，完成 90 余款工业应用参赛产品初筛审查、25 款产品的部署测试，最终评选出 18 款优秀获奖产品，为国防、电力、交通、建筑等重点行业生产运营系统技术创新成果推广和产业生态建设提供了“助推器”。
通过平台的试运行可以看出，建设工业软件和工业操作系统的更新换代体验、示范中心，形成行业公共服务平台，提升系统适配、优化能力，为用户侧和供给侧提供开放服务，搭建用户侧和供给侧之间的桥梁，是一个有利抓手。后续将继续加强平台运营团队建设，并加强与各地、各行业的互动合作，建设新的地区平台、行业技术中心，拓展服务能力，为工业软件和工业操作系统的推广做出贡献。
总之，200 万套工业软件，80 万套工业操作系统，是高端工业生产设计、制造能力的典型代表，是提升工业企业自身能力的典型体现。在各地、各行业工作抓手到位，企业资金到位，形成闭环流动的前提下，一定能够实现既定的更新换代任务，达到提升工业制造能力、加快走向工业强国的宏伟目标。
