百亿市场遭「卡脖子」,中国工业软件何时解困?

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当美国软件的“冷枪”打向百亿估值的中国企业,令加快软件国产替代的呼声再起。

3月12日,美国设计软件公司Figma发布消息称,由于中国无人机企业大疆在美国政府制定的“实体清单”中,根据美国法律,Figma将无法为大疆提供服务。在美国撤销制裁之前,名单上相关公司账号都将无法访问Figma。

随后有媒体报道称,华为、360等公司的企业账号也同样遭到了该软件的封禁。

尽管蓝湖MasterGo、即时设计等国内设计软件企业发布了导入Figma文件,实现了基本的功能平替,但作为与Adobe、Sketch一起的核心设计工具软件,Figma对于设计师的重要性不言而喻,所以美国企业封禁做法对于国内设计行业的影响将是深远的。

实际上,软件一直是中国设计领域、工业领域最薄弱的一环。

虽然阿里、腾讯、字节跳动等互联网企业一直都推出各种软件产品,但到实际应用中,以视频剪辑行业为例,优秀视频创作者们使用的重要剪辑软件,依然是Final Cut Pro、Adobe Premiere Pro、DaVinci Resolve(达芬奇)等欧美出品的软件。

当然还有工业软件。作为工业制造的“灵魂”载体,也是国家制造业竞争力的关键,过去几十年来,国内CAD(计算机辅助设计)和CAE(计算机辅助仿真)等核心工业基础软件,却一直由西门子、达索、欧特克等欧美企业研发的软件做主导,国产工业软件长期缺位。

2020年6月,哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学等多个科研机构和公司,被美国以涉军为由列入实体清单,此后两校师生发现无法再通过学校账号登入海外数理分析软件MATLAB。

更早之前的2019年5月,美国商务部将华为列入实体清单,导致其无法使用最新的芯片设计软件工具EDA(电子设计自动化)去设计芯片。

这两个事件让国产工业基础软件的“卡脖子”问题浮出水面。

根据国家工信部指导发布的《中国工业软件白皮书(2020)》调研数据显示,在生产控制、经营管理、运维服务这三个工业制造环节,国产工业软件在中国国内市场份额已分别达到五成、七成、三成,但在研发设计环节,海外软件占比仍高达95%。

而工信部发布的另一组数据显示,2020年,中国软件业务收入竟高达人民币81616亿元,其中信息技术服务收入达到49868亿元,这意味着大部分收入都被国外企业拿走。

天风证券曾预测,未来五年,中国工业软件市场增速超五倍,长期市场空间有望达到400亿美元。

“国外软件的垄断特别高,它是有两个原因造成的,一个是技术,一个是生态。”设序科技创始人兼CEO吴泳荣博士接受钛媒体App独家专访时表示,对于制造企业工程师来说,由于海外工业软件长时间在学校、企业中使用,这种交互喜好习惯难以改变,所以即使国内工业软件产品实现了国产化替代,哪怕技术上无限接近海外软件,生态依然是很难去打破的。

联想创投合伙人王光熙接受钛媒体App采访时表示,国内在一些高精尖,尤其是细分领域的工业软件,和国外公司差距还是比较大的。其实没有太多的捷径可走,本质上还是要经过大量的投入,大量的积累,场景的反复打磨,才能够真正做好。

浙江大学计算机学院教授高曙明则一针见血的指出,中国工业软件要达到全球一流水平至少还要十年。

那么,作为亟待突破的受到限制的关键环节,400亿的中国工业软件市场遭遇欧美“卡脖子”,国产工业软件如何解困?何时解困?

工业误判、资金投入不足导致国产软件三十年的空白

简单来说,工业软件是将工业知识软件化,将企业在产品的规划、设计、生产、销售、服务等核心流程中的经验积淀融合在软件系统中,用以提升企业全流程的工作效率。

由于CAD/CAE工业软件涉及数学、 物理、工程、计算机等多类技术,该行业的参与壁垒较高,往往需要核心客户一起参与才能形成优势产品。

根据产品划分,工业软件大致可分为设计研发、信息管理、生产控制管理、工业嵌入式软件和工业集成平台五大类,涉及几十个细分门类。除了常见的CAD/CAE软件,还有CAM(计算机辅助制造)以及大量数理分析软件、集成核心工业经验的软件等。在大型项目开发中,各学科使用的软件总数高达上百种,不同企业参与不同环节。

作为现代产业体系之“魂”,工业软件已经渗透和广泛应用于几乎所有工业领域。

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工业软件类别一览(由钛媒体App制图)

尽管领域众多,但国内做工业软件的公司数量和规模依然十分稀少,处于小而散的局面。以CAD/CAE软件为例,目前国内头部只有中电华大、中望软件、数码大方、苏州浩辰等少数企业。

东方证券数据显示,目前中国CAD软件市场,达索、西门子、PTC以及Autodesk在中国市场占有率达90%以上,国内中望软件、苏州浩辰、数码大方三家公司总份额不到10%。而CAE领域,美国ANSYS等占据了中国95%以上的市场份额,国内并没有与西门子、达索这种企业规模相同的标的。

背后的原因,主要是工业软件的技术难度大、资金投入高、研发周期长、市场有限,导致多年来国产技术发展缓慢,加上工业误判、资金投入低、产学研生态不佳,下游企业“造不如买”,使得工业软件没有形成规模化效应。而国外企业自身对软件有需求,边做边用,越用越好,逐渐成为了工业的核心辅助产品。

事实上,从工业软件行业发展来看,中国也曾经历过鼎盛时期。

20世纪80年代初,伴随着有实力的研究所或高校的需求,昂贵的IBM大型机、VAX小型机、Apolo工作站引入到中国,而上面附带的某些CG、CAD软件工具,让中国人第一次接触到了工业软件这一门类。而早期开发的软件,大多数是二维CAD绘图软件。

“七五”到“十五”(1986年—2005年)期间,由于国家对于国产自主工业软件的支持,以北航、清华为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发,他们通过当时国家机械部(机电部)“CAD攻关项目”、国家科委(科技部)的“863/CIMS、制造业信息化工程”申请到了资金补助,随即拿这笔钱投入了研发和人才搭建中。

1999年前后,中国多家科研机构成功研发出了高华CAD、CAXA电子图版、开目CAD、浙大大天CAD、山大华天等一批工业软件产品。即使在开发难度比较大的三维CAD领域,也出现了北航的熊猫CAD系统等。

不过自2005年开始,科技部对研发设计软件的重点支持,转到了三维CAD。而在“十二五”(2011年)以后,中国的信息化开始走“两化融合”的道路,科技部也不再分管信息化工作,国家不再给科研机构的工业基础软件研发进行补助,对三维CAD研发的资金投入也逐年减少。

根据上海科学院教授陆仲勋著作的《自主CAE涅槃之火》一书记载,当时有关管理部门在对直接为先进装备制造业服务的CAD/CAE软件核心技术的认识上产生了偏差,认为CAD/CAE工业软件既不属于基础科学,又不属于科技攻关,故而失去了必要的支持,使其发展举步维艰。

与此同时,20世纪90年代以来,大批国外软件涌入中国市场,西门子、欧特克等公司通过低价合作、免费搭售等措施,让国外工业基础软件走进大学、政企、科研机构当中,当时人们有“造不如买”的心理,这对产学研培养造成了严重的冲击,使得学生利用国外软件来计算,自主软件受到了强烈打压,没有形成核心的工业软件生态。

而且,由于研发设计类软件基本直接安装于通用计算机,国外软件企业放任了全球“盗版”IP 现象,让更多的中国企业、机构享受到了免费的国外软件,没有了付费意识,海外软件借此实现了用户增长,生态得以持续壮大,而国内工程师就十分依赖这种生态。

自主软件赛道长期空白,让国外工业软件长驱直入,直接将中国高端CAD/CAE市场领域的垄断宝座给了PTC、UG(现在属于西门子)、CATIA等欧美企业,中低端则由Solidworks、Autodesk、SolidEdge牢牢把控。

此外,在美国政府支持下,西门子、达索等欧美企业加快了收并购步伐,完善了产品线,并向CAD/CAE/CAM+PLM一体化迈进,以此实现了流程串通和优化。

以西门子为例:2001年到2006年,西门子相继收购了多家MES(制造执行系统)厂商,并在此基础上推出了自己的MES软件SimaticIT;2007年,西门子以35亿美元收购美国PLM(产品生命周期)公司UGS;2008年西门子再度收购德国Innotec软件公司;2013年6.9亿欧元收购LMS,以及德国厂商TESIS,西门子进入仿真与测试系统领域;2017年4月,西门子收购Mentor Graphics,进入到“芯片之母”、电子设计领域核心工具EAD软件领域。

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截止2016年的西门子工业软件收购里程(来源:华泰证券

“过去二十年中,西门子在软件方面投入了100多亿美元,使我们在工业软件方面处于领先地位。”西门子股份公司首席运营官、首席技术官、管理委员会成员博乐仁(Roland Busch)表示,如今西门子通过收并购丰富了CAX产品矩阵,并在汽车行业做深做透。

相比较而言,在十五、十一五期间,中国三维CAD软件研发方面的总投入规模大概是4000万—5000万元,二维CAE则主要通过国家自然基金项目,投入资金为平均一年一千万左右。截止十二五的三个五年计划之中,国家对三维CAD/CAE等核心工业软件研发的投入不足2亿人民币资金。

与西门子超700亿元资本投入相比,中国工业基础软件的研发,不管是资金规模,还是技术投入力度,都稍显落后。

苏州浩辰软件曾在招股书中坦言,公司成立起步时间相对国外龙头厂商较晚,虽不断完善产品体系与营销网络,但从发展历程、资本实力、技术实力综合来看,较行业国际龙头厂商仍存在较大差距。

经历了30多年的空窗期,如今,中国的CAD/CAE等软件产业架构依然未建立起来。虽有些自主CAE/CRM软件在特定范围得到应用,但都属于偶发的“自在”状态,产品性能有待提升,远未达到产业规模。

平台不强、核心不硬,是中国在工业软件领域亟待解决的重大问题。

需求破土,政策提振“国产替代”

虽然屡战屡败,但随着中国加快制造业数字化、智能化,以及工业4.0目标的实施,AI 技术的快速进步,科学研究、经济和国防安全等领域的需要,以及美国技术封锁威胁,都加速了国内工业软件的需求破土。

首先在政策方面,中国工业基础软件“卡脖子”问题,已经引起相关部门的重视。

据新华社报道,2021年5月,中央提到,要加强原创性、引领性科技攻关,明确提及石油天然气、工业软件等多个领域。

实际上,自2015年发布《国家智能制造标准体系建设指南》之后,中国陆续出台多项政策,支持智能制造和工业互联网的发展。

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工业软件行业涉及的政策名称(来源:天风证券研究)

2021年6月的中国工业软件大会上,国家工信部信息技术发展司司长谢少锋就表示,中国将尽快发布软件产业“十四五”发展规划,强化对工业软件关键技术软件的重点支持。

根据“中国制造2025重点领域技术路线图”,到2025年,中国绝大部分核心技术要取得突破,形成自主可控的操作系统与工业软件及其标准体系,自主工业软件市场占有率要超过50%。

有行业人士指出,工业软件其实是一个特别需要举国体制的地方,需要从上层标准的建立,来确定底层的开发设计逻辑。在公司层面也一样,需要战略先行,定好行业,然后就要持续的投入去深耕。所以很多人建议把工业软件的发展放到航空、航天、兵工、船舶等行业同等重要的地位,破解工业软件受制于人的局面。

王光熙认为,过去在一些关键的CAD/CAE等工业软件大赛道上,中国的空缺也不能一概而论,或者说是在什么地方忽视了。

“从另一角度看,当时随着全球化的发展,全球产业和科技也有所分工,行业上下游需要跟一些不同国家地域进行科学技术分工完成的,并不是每个国家都采取端到端的方式,完全打造一套自己独立的系统。”王光熙对钛媒体App表示。

受政策提振影响,工业软件类公司也开始被资本市场所关注。

2021年3月,被誉为“国产CAD第一股”的中望软件(688083.SH)成功登陆科创板,上市以来股价持续上涨,市盈率超100倍,如今市值达144亿元左右。而芯片设计软件EDA企业华大九天也已启动上市计划,同样被市场寄予厚望。

在一级市场,最近这两年,很多工业软件初创企业如雨后春笋冒出来,例如,专注于CAD/PLM软件的数码大方、由中科院院士陈十一创立的CAD仿真软件厂商“十沣科技”、做国产求解器软件的“杉数科技”、做工业EDA软件的“芯华章科技”、吴泳荣博士创立的“设序科技”等。

国产化依然任重道远

2020年,从上海同济大学毕业、曾在蔚来汽车负责工厂端AI技术应用的吴泳荣博士决定要成立“设序科技”。

起初他并没有想做国产的CAD替代,而是希望用 AI 技术帮助汽车工程师做设计研发,用智能技术解决工人重复劳动问题。随后,吴泳荣领导的设序团队,研发出了市场上首款AI+CAD的工业研发设计类软件——设序DO-Design V1.0,以此帮助企业的高效运作,解决重复劳动问题。

与此同时,这款产品却意外得到了行业其他企业的订单需求,让其对CAD市场充满了信心,从而更加专注于AI+CAD领域。

今年2月24日,设序科技宣布完成A轮投资,年内累计融资过亿元,投资方包括字节跳动、联创永浚、SIG、险峰长青高榕资本、联想创投等。

作为设序科技投资方之一,王光熙告诉钛媒体App,联想创投布局设序这家公司是押注了两个点:一是工业软件的国产化发展,二是设序这个项目,本质上是针对智能制造、智慧工业,这些智能化时代的新事物,它不同于过去工业软件的逻辑,用到了新的算力。这种利用 AI 实现的制造企业自动化,高效化,智能化,覆盖到一些新的场景。

在王光熙看来,过去国产工业软件碰到的最大挑战,也是今天的机会点所在。毕竟中国还是一个工业制造大国,有大量的需求,大量的客户,大量的场景数据,这个其实跟消费互联网有异曲同工之妙。

吴泳荣告诉钛媒体App,设序科技所提供的智能工业设计SaaS软件,已用于汽车焊装夹具设计及冲压模具设计领域,提供以“智能推荐、智能交互、智能制图、零件工厂”为核心技术功能的一体化解决方案。客户反馈良好,当然也有提升空间。预计今年春季,设序将发布新版智能工业设计SaaS软件。

“我们的创新主要在AI 技术上,投入了很多力量去做数据的清洗、复用以及训练输出,在垂直场景效率方面有一定优势;而相对于国外软件企业来说,我们是中国企业,在文化和协作上都有很大的优势,安全性更好。”吴泳荣表示,设序软件产品的商业化采用订阅模式,而非买断式收费。

除了民企,军用领域也不断推行从硬件到软件的全面国产化替代。钛媒体App从多位投资人、行业人士、企业高管处了解到,目前国内已大规模采购中国电子科技集团投资的企业产品。相关人士表示,2018年开始,军用的国产替代需求明显多了。

此外,央企、国企对于工业软件的需求也呈现增长态势。

据工业软件企业“杉数科技”介绍,随着中 美关系恶化,公司突然发现,很多国企开始主动找上门来,希望将美国软件替换出去,而杉数科技也迅速瞄准了这一庞大的国产替代市场,客户包括六国化工、某省的国家电网、某211高校、北京某科技信息机构等。

杉数科技是由四名美国斯坦福大学博士创立,向客户提供国产求解器。作为基础软件,杉数利用“求解器”和AI 机器学习引擎,以“企业决策大脑”优化中台为支撑,可对复杂的现实问题进行数学建模,帮助客户(企业)在各种复杂问题下完成最优决策。(下载钛媒体App,详见前文:《超越阿里达摩院成绩,这个斯坦福团队用“国产求解器”助中国企业实现智能决策》)

杉数科技联合创始人&CSO葛冬冬此前接受钛媒体App独家专访时提及,他们利用自研的“COPT数学优化求解器”,可使工厂生产排程订单满足率提高20%,产能损失率降低30%。在电力系统优化方面,杉数产品可以起到国产替代的初步效果。

不过,高曙明教授却给出比较悲观的评价。

他指出,整体来看,民用工业领域的工业软件国产替代大潮尚未来临。目前大部分中国制造企业的产品创新度不够高,需求自然较少。

高曙明举了个例子,国产CAD软件在复杂曲面构建与处理上还面临一些技术障碍,核心建模操作可靠性还不够。而这种技术难点的缺失,使得产品无法得到市场的认同。

国内工业软件企业“索为系统”董事长李义章曾指出,工业软件的开发需要投入,不能全靠国家,长期或良性的市场竞争,还得靠行业龙头和社会资本。而商业模式投入了之后,如何加速技术创新,产生效益,形成良性循环,依然是国产化亟待解决的重要课题。

作为市场上对核心工业软件出手最多的机构之一,高瓴创投接受钛媒体App采访表示,CAD、CAE等核心工业软件虽然难度极大、壁垒极高,但技术迭代仍然带来了弯道超车的机会。以CAD为例,“上云”就是一个弯道。云可以让在线协同能力大幅提高,同时难度也是桌面CAD的10倍以上,也让中国初创企业和成熟的国际巨头站在同一起跑线上。过去一年,高瓴创投投资了近10家早期工业软件公司。

吴泳荣对钛媒体App表示,未来工业软件赛道,企业需要学习西门子、达索软件的发展路径,不断通过收并购发展壮大。

王光熙表示,中国依然是有工程师红利。他认为从人才储备、市场环境,客户环境,加上资本到位,中国是有机会有能力迎头赶上的。

“但不管这个机会的窗口有多么好,还是要戒骄戒躁,因为工业软件发展确实没有捷径。我们希望,中国企业能够借鉴很多之前的经验,同时运用一些新的IT手段,去缩短这个路程,减少这个走弯路的过程。”他说。

【本文作者林志佳,由投资界合作伙伴微信公众号:钛媒体授权发布,文章版权归原作者及原出处所有。文章系作者个人观点,不代表投资界立场。如内容、图片有任何版权问题,请联系(editor@zero2ipo.com.cn)投资界处理。】

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