一、工業軟件的定義及分類
工業軟件（英文：Industrial Software）是指在工業領域里應用的軟件，包括系統、應用、中間件、嵌入式等。一般來講工業軟件被劃分為編程語言、系統軟件、應用軟件和介于這兩者之間的中間件。其中系統軟件為計算機使用提供最基本的功能，但是并不針對某一特定應用領域。而應用軟件則恰好相反，不同的應用軟件根據用戶和所服務的領域提供不同的功能。
工業軟件一般按照應用分為研發設計類、生產調度和過程控制類、業務管理類三大領域。
表1 工業軟件按應用分類表[1]
二、全球工業軟件發展態勢
2014年全球企業級軟件市場規模為3175億美元，同比增長5.5%，基本維持了自2012年以來的高速增長態勢，但增長速度遠不及預期。2014年初，Gartner曾預測全年企業級軟件市場規模可達到3200億美元，實現同比增長6.8%。
圖1 2012-2014年全球企業級軟件市場規模[2]（單位：億美元）
工業軟件市場發展特點
1.市場規模保持增長但增速放緩
企業級軟件是企業IT支出的重要部分，其市場規模變化反映了企業IT投資的意愿和力度，與企業對全球經濟發展形勢及其業務發展的預期呈現顯著相關性。2014年，全球企業級軟件市場規�；揪S持了自2012年以來的高速增長態勢，表示出企業為應對日益激烈的市場競爭，仍然把新一代信息技術的應用視為提升其競爭力的重要手段。但從增速看，近三年來呈現出較大波動，2014年同比增長雖然高于去年同期，但增幅仍不達市場此前的預期，表現出企業的投資能力以及對未來經濟發展的走勢預期不如此前樂觀。
2.數據驅動業務發展的理念深入人心
2014年，企業級軟件市場的增長主要受安全、存儲管理和客戶關系管理軟件及服務的推動，尤其是客戶關系管理和供應鏈管理軟件及服務的銷售增長較快。同時，與大數據有關的信息采集、管理和分析產品市場開始升溫，例如企業內容管理、企業數據采集工具、數據質量改善和集成工具、數據分析工具等軟件的銷售額穩步增長。這些產品的市場規模目前在產業結構中占比不高，但是在企業客戶群體中已得到廣泛的關注。這顯示出“數據驅動業務發展”的理念逐漸被大部分企業接受和重視，將其視為降低成本、開拓市場、促進銷售等提升自身核心競爭力的重要手段。
3.工業云服務市場迅速升溫
在云計算技術飛速發展的推動之下，越來越多的企業級軟件廠商推出在公有云平臺上部署的SaaS服務，這些服務逐漸集成，形成面向具體行業的工業云服務平臺。物聯網的發展催生了一種面向工業領域的新型云服務——泛在傳感信息的數據集成和分析，以GE為代表的工業技術和服務企業實現跨界發展，開拓出基于工業互聯網的新型工業云服務模式。
三、中國工業軟件發展規模及特點
2014年我國工業軟件市場規模約為1000億元，比2013年增長16.9%，增速比上年回落0.6個百分點。2013年初，多家研究機構預測中國工業軟件市場將保持約19%的復合增長率直到2015，從2014年數據情況看遠不及預期。增速回落的主要原因在于工業發展進入爬坡過坎的關鍵階段，工業企業平均利潤增長出現同比下滑，拖累企業IT支出增長停滯。
圖2 2012-2014年中國工業軟件市場規模[3]
發展特點
1.市場增長的動力主要來自重點行業帶動
2014年，我國工業發展進入轉型升級的陣痛期，工業企業平均利潤增長同比下滑，拖累企業的總體IT支出增長停滯。但隨著國家加大對兩化深度融合的推進力度，軌道交通、航空航天、能源電力、裝備制造等重點領域加快發展智能制造，對工業軟件市場規模的增長形成了有力帶動。
2.業務管理和市場分析類SaaS產品市場快速增長
經濟形勢低迷以及電子商務的興起催生了企業利用信息技術提升市場營銷能力的需求，同時云服務交付靈活、按需付費的優勢降低了企業的一次性支付壓力，得到更多企業的青睞。2014年，用友、金蝶等業務管理和市場分析類軟件廠商紛紛加快了向云計算轉型的速度，而傳統的信息系統集成廠商的業務遭遇顯著沖擊。
3.生產調度和過程控制軟件市場快速升溫
2014年，國家做出以智能制造為切入點推進兩化深度融合的重要部署，陸續出臺了多項措施，促進工業和制造企業在生產過程應用軟件和信息技術，改善生產效率，降低能耗。受此利好帶動，生產調度和過程控制軟件市場的規模和關注度均迅速提升。
四、工業軟件細分市場分析
（一）企業資源計劃系統（ERP）
ERP——EntERPrise Resource Planning企業資源計劃系統，是指建立在信息技術基礎上，以系統化的管理思想，為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。ERP系統集中信息技術與先進的管理思想於一身，成為現代企業的運行模式，反映時代對企業合理調配資源，最大化地創造社會財富的要求，成為企業在信息時代生存、發展的基石。
進一步地，我們可以從管理思想、軟件產品、管理系統三個層次給出它的定義：
1.是由美國著名的計算機技術咨詢和評估集團Garter Group Inc.提出的一整套企業管理系統體系標準，其實質是在MRP II（Manufacturing Resources Planning,“制造資源計劃”）基礎上進一步發展而成的面向供應鏈（Supply Chain）的管理思想；
2.是綜合應用了客戶機/服務器體系、關系數據庫結構、面向對象技術、圖形用戶界面、第四代語言（4GL）、網絡通訊等信息產業成果，以ERP管理思想為靈魂的軟件產品；
3.是整合了企業管理理念、業務流程、基礎數據、人力物力、計算機硬件和軟件于一體的企業資源管理系統。
具體來講，ERP與企業資源的關系、ERP的作用以及與信息技術的發展的關系等可以表述如下：
1.企業資源與ERP廠房、生產線、加工設備、檢測設備、運輸工具等都是企業的硬件資源，人力、管理、信譽、融資能力、組織結構、員工的勞動熱情等就是企業的軟件資源。企業運行發展中，這些資源相互作用，形成企業進行生產活動、完成客戶訂單、創造社會財富、實現企業價值的基礎，反映企業在競爭發展中的地位。ERP系統的管理對象便是上述各種資源及生產要素，通過ERP的使用，使企業的生產過程能及時、高質地完成客戶的訂單，最大程度地發揮這些資源的作用，并根據客戶訂單及生產狀況做出調整資源的決策。
2.調整運用企業資源。企業發展的重要標志便是合理調整和運用上述的資源，在沒有ERP這樣的現代化管理工具時，企業資源狀況及調整方向不清楚，要做調整安排是相當困難的，調整過程會相當漫長，企業的組織結構只能是金字塔形的，部門間的協作交流相對較弱，資源的運行難于比較把握，并做出調整。信息技術的發展，特別是針對企業資源進行管理而設計的ERP系統正是針對這些問題設計的，成功推行的結果必使企業能更好地運用資源。
3.信息技術對資源管理作用的階段發展過程。計算機技術特別是數據庫技術的發展為企業建立管理信息系統，甚至對改變管理思想起著不可估量的作用，管理思想的發展與信息技術的發展是互成因果的環路。而實踐證明信息技術已在企業的管理層面扮演越來越重要的角色。
信息技術最初在管理上的運用，也是十分簡單的，主要是記錄一些數據，方便查詢和匯總，而現在發展到建立在全球Internet基礎上的跨國家,跨企業的運行體系，初略可分作如下階段:
A.MIS系統階段(Management Information System)企業的信息管理系統主要是記錄大量原始數據、支持查詢、匯總等方面的工作。
B.MRP階段(Material Require Planning)企業的信息管理系統對產品構成進行管理，借助計算機的運算能力及系統對客戶訂單、在庫物料、產品構成的管理能力，實現依據客戶訂單，按照產品結構清單展開并計算物料需求計劃。實現減少庫存，優化庫存的管理目標。
C.MRPⅡ階段(Manufacture Resource Planning)在MRP管理系統的基礎上,系統增加了對企業生產中心、加工工時、生產能力等方面的管理，以實現計算機進行生產排程的功能，同時也將財務的功能囊括進來，在企業中形成以計算機為核心的閉環管理系統，這種管理系統已能動態監察到產、供、銷的全部生產過程。
D.ERP階段(Enterprise Resource Planning)進入ERP階段后，以計算機為核心的企業級的管理系統更為成熟，系統增加了包括財務預測、生產能力、調整資源調度等方面的功能。配合企業實現JIT管理全面、質量管理和生產資源調度管理及輔助決策的功能。成為企業進行生產管理及決策的平臺工具。
E.電子商務時代的ERP Internet技術的成熟為企業信息管理系統增加與客戶或供應商實現信息共享和直接的數據交換的能力，從而強化了企業間的聯系，形成共同發展的生存鏈，體現企業為達到生存竟爭的供應鏈管理思想。ERP系統相應實現這方面的功能，使決策者及業務部門實現跨企業的聯合作戰。
由此可見，ERP的應用的確可以有效地促進現有企業管理的現代化、科學化，適應競爭日益激烈的市場要求，它的導入，已經成為大勢所趨。
（二）產品生命周期管理（PLM）
PLM軟件是重要的工業軟件。PLM軟件可以讓企業高效且經濟地管理一個產品的生命周期，從產品構思、設計與制造，一直到服務和退市處理。 計算機輔助設計 (CAD)、計算機輔助制造 (CAM)、產品數據管理 (PDM) 和制造過程通過 PLM 無縫地集成在一起。PLM與SCM、ERP分別從不同維度出發，PLM從時間的維度看世界，并且偏重于產品設計層面，與MES層相互連接，是數字化工廠的需求源頭。
PLM產品構成包括三類：（1）CAx類產品，包括集中于創建3D幾何圖形、產品設計和產品數據形成的CAD軟件，計算機輔助系統進行場景建模，數值分析的CAE軟件，利用計算機進行生產設備管理控制和操作的過程模擬軟件CAM。（2）cPDM產品，這類軟件是協同產品定義管理軟件，在產品全生命周期體系下，存儲和檢索
產品和產品數據；（3）數字化制造車間，主要用于計劃和模擬整個制造過程。
在PLM行業目前的產業結構中，國內供應商也可以大致分成三類：（1）以計算機輔助設計（CAD）為主體，代表性廠商有西門子、達索和PTC；（2）以PDM為主體的PLM廠商，主要代表性廠商包括北京艾克斯特、清軟英泰、上海思普和武漢開目等；（3）以PLM+ERP為主的信息化解決方案提供商，包括用友、甲骨文、SAP等。
圖3 PLM軟件系統的內容[1]
圖4 PLM產品構成[1]
（三）數據采集與監視控制系統（SCADA）
（1）scada系統概述
scada（supervisory control and data acquisition）系統，即數據采集與監視控制系統。scada系統的應用領域很廣，它可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統。
scada系統是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統。它可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。
（2）scada系統發展歷程
scada（supervisory control and data acquisition）系統，全名為數據采集與監視控制系統。scada系統自誕生之日起就與計算機技術的發展緊密相關。scada系統發展到今天已經經歷了三代。
第一代是基于專用計算機和專用操作系統的scada系統，如電力自動化研究院為華北電網開發的sd176系統以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統所設計的h-80m系統。這一階段是從計算機運用到scada系統時開始到70年代。
第二代是80年代基于通用計算機的scada系統，在第二代中，廣泛采用vax等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統一般是通用的unix操作系統。在這一階段，scada系統在電網調度自動化中與經濟運行分析，自動發電控制（agc）以及網絡分析結合到一起構成了ems系統（能量管理系統）。第一代與第二代scada系統的共同特點是基于集中式計算機系統，并且系統不具有開放性，因而系統維護，升級以及與其它聯網構成很大困難。
90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網絡以及關系數據庫技術的能夠實現大范圍聯網的ems/scada系統稱為第三代。這一階段是我國scada/ems系統發展最快的階段，各種最新的計算機技術都匯集進scada/ems系統中。這一階段也是我國對電力系統自動化以及電網建設投資最大的時期，國家計劃未來三年內投資2700億元改造城鄉電網可見國家對電力系統自動化以及電網建設的重視程度。
第四代SCADA/EMS系統的基礎條件已經誕生。該系統的主要特征是采用Internet技術、面向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等技術，繼續擴大SCADA/EMS系統與其它系統的集成，綜合安全經濟運行以及商業化運營的需要。
SCADA系統在電氣化鐵道遠動系統的應用技術上已經取得突破性進展，應用上也有迅猛的發展。由于電氣化鐵道與電力系統有著不同的特點，在SCADA系統的發展上與電力系統的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠動系統上已經成熟的產品有由我所自行研制開發的HY200微機遠動系統以及由西南交通大學開發的DWY微機遠動系統等。這些系統性能可靠、功能強大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質量上起到了重要的作用，對SCADA系統在鐵道電氣化上的應用功不可沒。
（四）制造執行系統（MES）
MES軟件在發展歷程中，伴隨著功能的完善，和其他軟件的發展進程，一共經歷了四代產品更替。第一代MES中是單一的，按工業待定要求的應用；此后，MES融合了多種其他應用軟件的功能，到第四代MES時，已經是基于指標、基于數據、基于約束的實時的、柔性的、敏捷的制造系統。
參考文獻
[1]產研智庫:http://www.irinbank.com/
[2]Gartner:https://go.veeam.com/2016-gartner-magic-quadrant-cn.html
[3]賽迪智庫:http://www.ccidwise.com/
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