国产工业软件
近半年多来，在网络上了解到，自俄乌爆发冲突以来，受局势影响，已有超250家跨国企业宣布暂停在俄的业务，所断供的产品粗略统计了一下，涉及到从数据库、地理信息系统、数学软件、搜索引擎、操作系统、社交平台、芯片设计、主流应用商店到芯片、计算机、航空航天电子设备零部件等方方面面。有人认为全球开源软件不会受到限制，但不少用户和开发者担心，开源将会是下一个受到影响的领域，且已经出现开发者在社交网络上发布关于可能禁止程序员使用其代码的声明。尽管开发人员可以自由使用正式开源软件，但代码作者可以设置使用其开发的规则，包括出于某种原因有权拒绝他人使用自己开源软件的权利。
纵观我国在信息技术产业领域的高速发展，从硬件芯片到软件操作系统都有国产厂商参与布局。但参与其中并不意味着全面掌握核心技术，因为很多技术都是在别人的基础上发展的。有人曾分析统计，国际上的主流软件代码量在 3000 万行到 4500 万行左右，经测算，这样的工作量需要3000-4500人开发一年，并且，头部软件企业已经持续开发数十年之久，经过了数十万、数百万用户的体验。核心技术是买不来换不来的，国产工业化软件的发展仍然道阻且长，但我们仍然相信，越是疯狂围堵，越是激励自主研发逐一攻破各项技术，国内庞大的市场也是国内企业的机遇。
信息流（数据）的采集与管理
公益模型的构建与优化
设备的控制与调度
图1-1 工业软件按应用范围分类
按用途分类，工业软件分为信息管理、研发设计、生产控制和嵌入式软件四大类，每类工业软件均有其代表产品和企业。信息管理类软件主要用于提高企业管理水平和资源利用效率，代表产品有ERP、CRM、SCM等，代表企业有SAP、Oracle、Saleforce、用友网络、金蝶国际等；研发设计类软件主要用于提高企业产业设计和研发的工作效率，代表产品有CAX（CAD/CAE/CAM/CAO等）、PLM等，代表企业有达索系统、欧特克、华天、中望等；生产控制类软件主要应用于提高制造过程的管控水平、改善生产设备的效率和利用率，代表产品有MES、APS、MOM等，代表企业有西门子、GE、宝信软件、中控技术、鼎捷软件等；嵌入式软件由于其与硬件深度绑定，一般用于特定工业领域。
图1-2 工业软件常见类型与典型企业
工业软件具备强工业属性，工业软件源自于企业提质增效降本的真实需求，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，软件只是其外在载体，工业才是其内核。工业软件在需求、知识、应用、数据等方面依赖工业体系，例如：PLM全球三大主流厂商为法国达索系统（航空领域）、德国西门子（汽车、通用机械领域）和美国PTC（船舶、电子领域）。其中，达索本是飞机制造商，在产生自用工业软件需求后开始研发工业系统并推向商用，西门子PLM也是由工业企业研发并被西门子收购。
图1-3 工业软件涉及学科
图2-1 工业软件产业体系视图
综合2019年国产工业软件细分领域占国内的市场份额的数据、2019年国内市场前十大供应商中国内外企业数量对比的数据，以及对30余家知名工业软件供给侧企业和28家头部工业软件需求侧企业的调研结果得出，95%的研发设计类工业软件依赖进口，国产可用的研发设计类产品主要应用于工业机理简单、系统功能单一、行业复杂度低的领域。
生产制造类工业软件占据50%的国内市场，在部分领域已经具备一定实力，涌现了上海宝信、和利时、浙江中控等行业领军企业，但在高端市场中还不占优势。
经营管理软件占有国内70%的市场份额，但高端市场领域仍以SAP、Oracle为主。例如调研发现，国内有些企业在创建初期使用国产ERP软件，但当企业发展到一定规模时，因国产软件功能难以支撑业务需求，企业将国产ERP软件替换成SAP，出现了逆国产化现象。
70%的运维服务类工业软件依赖进口，国内运维服务类工业软件较多关注数据采集与数据监控以及简单的评估预测能力，缺少成熟的工程应用，缺乏数据和经验积累。
通过对国内主要竞争者发展历程对比，可以看出国内主流软件公司都经历十多年的发展，早期比较缓慢，近四五年发展相对较快，与国外主流软件公司相比，国外软件公司大多经历三十多年的发展，比国内起步早了十多年，普遍拥有深厚的工业化背景，技术实力强，资源整合、资本运作以及品牌知名度较高，表现最突出的特点就是通过频繁的技术兼并或者资本收购不断实施市场延伸和战略扩展。这说明除了强大的工业化背景以外，推动国外CAD软件公司快速发展的是其公司战略规划、品牌管理和市场推广的能力与资源整合的能效。无论是PTC、达索系统、西门子、还是欧特克，在为行业提供高品质的专业化咨询服务方面，具有先发较大的竞争优势，这恰恰是国内软件公司不具备或者是相对缺乏的，封闭的发展模式，逐渐散失了创新能力、战略突破能力以及可持续发展能力。
国产工业软件最核心的底层支撑技术就是三维几何引擎。在计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）等诸多应用领域，三维几何引擎都是最基础的核心组件。
大家所熟知的全世界知名的商用三维几何引擎Parasolid与ACIS，目前已发展成为两个最大的阵营。Parasolid经历了差不多四十年的历史，最初原型来源于英国剑桥大学CAD实验室，后来创办Shape Data公司并开发出第一代实体造型软件Romulus。1981年被美国公司买下，着手开发美国版权的第二代产品，也就是大名鼎鼎的几何引擎Parasolid。1988年美国CAD供应商UG，买下Parasolid，将它融入UG集成系统中，将它变成一个实体和曲面造型通用几何平台。
这个几何内核的故事还远未结束，1986年，美国Spatial Technology公司在此基础上再次开发了第三代面向对象的实体和曲面通用平台ACIS，它的名字由来是剑桥大学CAD实验室的三位传奇数学家Alan Grayer，Charles Lang和Ian Braid的名字字首，而S则取自实体（Solid）的字首。
Spatial公司对ACIS内核采用不同的策略，与其它CAD、CAE厂商进行增值产品开发，并使得在ACIS上开发的系统都共享几何模型，造成巨大的影响。1989年ACIS上市后，影响巨大，1993年，Autodesk与Spatial Technology签约，在ACIS平台上开发出MDT三维参数化特征设计系统，成为ACIS的最大用户。2000年，达索公司收购了Spatial公司，后来达索公司将底层平台独立出来，就是CGM内核。
国内三维CAD领域中，中望购买了美国VX CAD，形成了OverDrive内核，并基于OverDrive内核开发了CAD/CAM/CAE软件。华天在消化、吸收日本UEL公司CRUX基础平台技术后，开发出了三维CAD/CAM系统SINOVATION软件。
整体来讲，当前核心工业软件研发受制于人，特别是作为工业软件数据来源核心的几何引擎（几何建模器、约束求解器），是当前影响我国工业软件发展的最核心的问题之一。能够“卡脖子”的核心技术之一就是几何引擎的授权。几何引擎作为表达空间数据的核心，其研发要求有非常深厚的数学基础，并懂得与实际需求进行结合。它底层涉及到了大量数学，这些数学知识应用又和相应的专业知识需求挂钩，在现有软硬件以及技术条件下，对准确性，可靠性，性能等都有很高的要求，需要长期迭代应用打磨。而国内部分软件开发企业由于其历史、组织、人员等原因，以技术导向为主，应用导向为辅，产品研发和生产未较好分离，导致产品质量及成本控制问题。过往国产CAD 软件产业可分为两类：一类以拥有自主版权的CAD平台产品为主，一类以国外CAD产品做二次开发生态应用为主。在海外CAD软件侵蚀国内市场的过程中，国产CAD平台厂商纷纷倒闭，而二次开发厂商却得以保存，并成为未来国产CAD崛起的火种。然而，国内三维几何引擎技术还远落后于国外先进技术。从自主可控角度而言，要避免受制于国外技术限制的风险，应该大力发展国内自主研发的三维几何引擎，并在CAD/CAM/CAE领域应用自主三维几何引擎。
图3-1 典型软件三维几何引擎
水利部2021年10月发布《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》要求强化国产安全可靠软硬件应用，开展水利关键基础设施国产化改造，水利监管设施设备国产化升级换代，基于多源国产卫星数据，强化水利重要数据保护等等。中水勘协信息化工作委员会作为本行业计算机领域的专门负责机构，与水利水电BIM联盟（中水勘协牵头组建，BIM行业联盟）共同负责在行业内进行研发设计类工业软件的相关开发、管理工作。其发布的《水利水电BIM联盟三年行动计划（2021-2023年）》作为联盟发展战略规划的具体行动指南，提出开展国产软件研究工作。并开展了国产自主BIM软件研究问卷调查工作。
从我国“十四五”国家信息化规划、“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划中可知，在水利行业，BIM国产化软件开发、国外主流BIM软件二次开发、数字孪生技术研究应用、水利业务“四预”功能建设将是行业数字化建设的重点工作推进。一方面，渐进式引导水利业务、管理业务逻辑与国产化替代软件相结合方案，开展按需开发工作的引导和推广。另一方面，从长远角度考虑，应着手与拥有底层几何引擎技术的国产开发厂商合作，开展基于国内研发类工业软件开发的可行性和技术路线研究。
