2.1.2 海外：工业革命的经验积累，对中国的技术封锁
工业革命带来的工业原始经验积累
工业革命的本质是持续不断的发明创新，自 18 世纪至 20 世纪，全球经历了三次工业现代化浪潮。第一次工业革命起源于 18 世纪的英国，时间跨度 80 年，标志是蒸汽机作为动力机被广泛使用。出于资本原始积累、市场广阔、手工技术底蕴以及劳动力的充足，英国带领的工业革命作为全球性技术变革极大加强了全球联系，在 19 世纪 60 年代，工业革命开始向西欧大陆及北美传播，全球基本完成第一次工业革命。
第二次工业革命起始于 19 世纪 60 年代后期，前后跨度约 100 年，代表国家为美国及法国，得益于两国在当时动荡的全球局势中保持相对安稳，这期间两国的科技发展全球领先。第二次工业革命的技术创新主要集中在电力、内燃机及交通工具、新通讯及化工，以德国西门子发电机研制成功拉开本次革命序幕。对比第一次，第二次工业革命将自然科学新理论与工业紧密结合，并且在多个资本主义国家开始扩散，在全球范围具有更加广泛深远的影响。19 世纪最后 30 年，世界工业总产值增加两倍多，生产发展速度之快远超上一革命时期，生产组织、经济结构均出现较大变化。
第三次工业革命面对的背景结合了科学理论的重大突破以及社会发展的需要。尤其是军用设备及计算机等产品技术的出现，极大推动了人类社会政治、经济、文化领域的变革，社会思维方式也出现变化，主要以原子能及微电子等为代表，至今仍在发展中。
由于几次工业革命均由海外国家领导，并且中国在其中两次未曾参与，因此海外国家在经历多次工业革命后，对工业的发展理解具备原始经验积累。海外厂商在工业经验的基础上，结合计算机技术等，实现综合化，因此在工业软件研发方面具备独特且领先的全球性地位。
海外厂商持续收并购
工业软件公司做大做强的历史可以理解为是公司的并购成长史，公司在多数时候可通过对优质资产的并购补齐自身短板，实现 1+1＞2 的效果。以全球头部厂商为例，达索系统通过 50 多次的并购从单纯的三维 CAD 设计发展为全流程、全系统、全领域的多方面一体化平台；Ansys 通过近 20 次并购实现从单一的结构分析发展为融合结构、流体、电场、磁场、声场等多物理场耦合于一体的大型仿真分析软件，在多行业实现广泛应用，目前是 CAE 领域的龙头企业；西门子同样也通过近 20 次并购从一家机械自动化硬件公司转变为全球性的软件公司，目前软件业务涵盖设计，分析，制造，数据管理，机器人自动化，检测，逆向工程、云计算和大数据等领域。
以海外龙头厂商西门子及达索的工业软件收购历史为例。西门子在 EDA 及 IC 设计条线围绕mentor产品进行一系列收购，2016 年，西门子收购EDA软件领导者Mentor Graphics，Mentor 目前是西门子产品生命周期管理软件业务的一部分，使合并后的西门子公司成为世界领先的工业软件供应商，用于产品设计、仿真、验证、测试和制造。随后在 2017-2020年，西门子陆续通过对 Solido Design Automation、Austemper Design Systems、COMSA、Avatar、UItraSoC Technologies 的收购，在 EDA 及 IC 设计工具等细分市场展开布局，持续提升产品能力与市场竞争力。
工业仿真收购条线，西门子收购历史可以追溯到更早时期，2007 年，UGS 冠名 UGS PLM软件事业部整合至西门子，借助 UGS，Siemens 目前可以一站式为数字化工厂提供硬件、软件和支持。后续几年，西门子通过对 Vistagy、CD Adapco 等收购，进一步巩固西门子在仿真领域的地位。此外，诸如 VR、通信网络、机电仿真测试、辅助驾驶等，西门子均通过不同规模的收购对自身产品线进行了完善，涉及领域包含工业仿真、材料设计、视觉技术、定位技术及数字孪生等，全方位提升了公司工业仿真产品能力。
达索的收购历史同样可以按照时间线进行复盘。CAD/CAE/CAM 条线，达索在 1975 年获得洛克希德 CADAM 软件源代码以来，从 CAD/CAM 开始逐步切入 CAE，逐渐形成CAD/CAM/CAE/PDM 一体化管理。在 CAD 及 CAM 产品线端，公司未停止收购步伐，通过 Solidworks、Deneb、MATRA 等收购动作，完成三维 CAD、数字制造、工程解决方案和服务等的并入。
而在工业仿真条线，达索进行对 Abaqus 收购动作，是公司重整大规模但分散的模拟软件市场的重要步骤。并且，在和 MATRA 的收购事件中，达索亦借助了 MATRA 公司技术扩展公司在曲面和自由曲面建模、数控加工和塑料注射仿真相关产品。其余收购事件中，如 2015 年对德国仿真软件 Modelon GmbH 的收购动作，使得达索获得系统建模和仿真“即用型体验”内容方面的专家，对达索软件切入交通运输和移动出行行业具有战略意义。从历史上看，达索的工业软件收购持续二十多年之久，涉及领域包括地质、交通、海洋等，并将技术嵌入赋能 GEOVIA、DELMIA、BIOVIA 等解决方案产品，完成对公司业务的不断完善。
对中国实行技术封锁
2019 年 5 月 16 日，美国商务部以国家安全为由，将多家公司列入管制“实体名单”，禁止美国企业向名单内企业出售相关技术和产品。并且在后续几年，美国持续对相关企业进行制裁升级，其中主要就包括了芯片环节相关的工业软件技术。
2020 年，美国对华科技封锁升级，这一次的重点封锁环节指向商业用软件 Matlab，主要用于计算、可视化、数据分析等方面，在对中国 10 多家高校进行授权限制的同时，此外有 33 家中国企业被列入“实体清单”。Matlab 最初在大学开始宣传，在大学用户圈得到广泛接受后，使得学生形成了对软件一定的依赖性。在拓展至中国学术圈后，开始成为中国学术圈“成熟软件”可直接使用，但软件的底层算法、理论未得到中国高校重视，导致中国高校人才的培养更趋向于海外软件使用的培训说明，海外软件的品牌影响力开始在中国扎根。直至美国开始针对中国进行断供制裁，中国仍暂未找到合适的替代品。
中国如今面临工业软件“卡脖子”问题，究其原因在于海外已尽早实现了“工业经验+软件嵌入”的发展生态。一方面，海外厂商在经历完整的工业革命之后，凭借经验及研发资金优势不断对软件进行更新迭代，逐渐在各大高校实现品牌效应。在中国市场的合作推广上，海外软件也使得中国学术圈形成了一定依赖性。中国工业软件发展的痛点在于历史上工业经验的缺失，以及资金、思想观念的偏离，并且相关公司暂未实现有效的业务收购版图，不断叠加的海内外因素造成中国工业软件如今的落后局面。在经历了海外技术封锁之后，中国在工业软件领域的技术自主可控趋势已比较明确，国产替代已迫在眉睫。
2.2信创替代政策指导
基于以上历史原因，中国自身也在近几年开始加大对工业软件行业发展的重视，力争实现工业软件技术自主可控。工业软件作为重要的战略性行业，国家参与度较高，包括国务院、工信部及发改委等部门的顶层指导也在不断推出，在顶层政策指导出台的背景下，中国工业软件的发展或将得到更加完善的发展方向指示。
3. 中国工业软件发展：发挥优势，弥补劣势
3.1 充分发挥中国自身优势-供给需求双端具备优势
对中国工业软件发展进行展望，我们认为中国需要充分发挥自身工业优势，可从供给和需求双端进行分析。供给端，从中国工业增加值角度，根据国家统计局，2023 年全年中国全部工业增加值 399103 亿元，同比增长 4.2%。而纵观近十年，中国工业增加值持续处在上升周期，2014-2023 年以 6.12%CAGR 保持增长。
作为工业供给端的重要指标，工业增加值的变动一定程度上可反映一个国家生产速度的快慢，以及工厂开工的积极性和社会需求等，与经济形式存在挂钩。从此指标分析，中国工业增加值表现较好，在全球具备相当的占比及影响力。
从中国制造业增加值全球表现来看，中国制造业规模已连续 14 年位居全球第一，截至2024 年 2 月，根据中国政府网，中国工业增加值占全球比重约 30%。而根据世界银行数据统计，中国制造业增加值占全球比重自 2012 年起始终保持在 20%以上并维持在20%~30%区间，仍然是全球制造业大国之一。结合中国工业增加值历史表现，我们认为中国工业整体上体量较大，全球具备一定地位，中国可充分发挥供给端优势，打造中国工业软件发展基础。
需求端，我们从中国工业软件的业务收入进行分析，根据工信部及前瞻研究院、智研咨询数据统计，自 2014 年至 2023 年，中国工业软件业务收入呈现波动上升趋势，总收入自 2014 年 695 亿元提升至 2023 年 2824 亿元，除 2022 年存在轻微下滑，其余年份均保持提升。工业软件业务收入在一定程度上是工业软件需求环境的体现，因此在需求端，相关数据也同步显示向好趋势。
3.2注重细分市场完善：大类工业品类全，但需重视细分市场的技术突破
根据工信部于 2024 年 7 月 5 日在国务院新闻办公室举行“推动高质量发展”系列主题新闻发布会上发言表示，中国目前拥有 41 个工业大类、207 个中类、666 个小类，拥有联合国产业分类中全部工业门类。各种制造业都有，500 种主要工业产品中，中国有 220多种产品产量位居全球第一。从总体大分类来看，中国已具备相对完整的工业体系。
虽然在工业划分大类上，中国现在普遍被认为已涵盖所有工业门类，但在细分行业中，如把分类级别提升至 4 级或更高，发达国家或许更具优势。对比中国，部分海外厂商在细分环节的切入，通常只有几百人的小范围团队，但是拥有足以在此细分领域立足的技术。同时，较小的团队抗风险能力较弱，在市场上存在生存风险。
在工业应用场景上，由于中国与海外亦存在区别，因此海外厂商针对特色环节进行的标准制定、产业培育和中国也存在差异，此时对中国来说，存在区别的产业便不会被计入中国相关门类。从全球角度来看，中国的细分门类尚未实现完全覆盖，相应门类的工业完整度并不能被定义为完整。
最后，在市场定位上，中国一直以来在中低端市场覆盖较广，优势较大，但仍需注重芯片等高端市场。根据华为《工业数字化/智能化 2030》，按照截至 2021 年 12 月相关评估评价指标对各行业数字化程度进行分类，数字化指数位居前列的行业如半导体、汽车、航空航天均是国家高精尖科技领域。未来中国在重视细分市场的同时，对高端市场的完整性也需进行补充。
3.3 数字化转型成为刚需，但需独立自主：劳动力数量下降、成本上升倒
逼企业数字化转型，注重自身底层技术研发逻辑
当今中国劳动力增长放缓、人工成本上升，供给端趋缓但工业软件企业人才需求增加致使企业利润承压，需要企业采取数字化转型以降本增效。如今，工业数字化伴随技术进步而发展，云原生、人工智能等新兴技术的出现一定程度上降低了企业数字化转型的门槛。但对企业来说，数字化转型过程中需要尤其注重企业自身的底层研发逻辑，避免再次受限于海外厂商。
首先在劳动力数量上，根据世界银行数据看趋势，中国劳动力数量在经历了 20 世纪 80年代至 21 世纪初上升周期之后，自 2006 年左右开始放缓甚至下滑；其次，在人工成本上，根据国家统计局，近十年中国总就业人员及制造业就业人员平均工资保持上涨。在双端因素影响下，国家统计局官方数据同时显示，中国规模以上工业企业利润总额近几年受到一定影响，呈现下降趋势。
我们基于一系列数据认为，尽管企业利润下滑具备多因素影响，但在工资成本因素上，近几年企业面对的挑战也不可忽视，预计未来会倒逼企业采取一系列改革举措。随后，我们将从技术角度进行进一步分析。
中国在大类工业体系较为完整的基础上，对工业领域的软件供给存在不足。技术底层逻辑端，通过上文分析可知，中国市场研发设计类软件基本被海外厂商垄断，中国的软件开发流程一直以来多数通过购买授权或利用开源代码进行，在每年需要支付大量授权费用给海外厂商的同时，自身底层技术也面临被制裁的风险。工业软件的行业门槛及核心竞争力本质来源于根技术的自主性及生态建设，根技术能力高低决定了工业软件的应用边界，其自主性保障了工业软件的可控性和可持续性；工业软件生态的完整度则直接影响客户需求的满足范围和程度。
从技术上分类，工业软件技术上包含了诸如几何内核、有限元分析基础、结构化/非结构化网格生成算法、网格参数等技术逻辑。以核心技术几何内核技术为例，几何内核作为CAD 底层基础技术之一，对长期从事工业软件研发的企业来说是必要的，但企业即使仅使用了几何内核中的小部分功能，也需要支付高昂的 license 费用，产生一定的不匹配现象。从功能上看，包括二维草图、三维实体建模及属性计算均需要几何内核的辅助。
因此，一个内核的质量基本决定了 3D CAD 软件产品的质量，也是目前工业软件竞争领域的关键筹码之一。中国的工业软件企业在几何内核这项核心技术上的参与方式各异，中望软件具备独立自主的内核技术，通过自主研发及兼并收购双管战略补齐自身技术短板，是中国为数不多的具备 CAD/CAE/CAM 全矩阵产品体系的国产厂商。其余部分企业采取部分授权模式，一旦海外厂商停止授权，在自身不具备核心技术的背景下，企业面临断供风险，对企业持续研发、产品市场定价等均存在潜在影响。
此外，有限元分析以及求解器作为另一项底层理论技术，属于 CAE 仿真软件的核心，在CAD 建模过程完成之后，需要将 CAD 模型导入 CAE 软件进行仿真流程。而有限元分析的基础是网格划分，随后进行单元分析及整体分析，而网格划分的质量对有限元分析的精度及计算效率会产生直接影响。因此，环环相扣的底层逻辑理应得到应有的重视。在下游应用端，CAE 场景应用多元，包括产品制造、虚拟仿真、场景验证，涵盖制造业、电器、医药、车间等，未来 CAE 技术发展趋势偏向多物理场仿真。
中国的 CAE 厂商中，包括云道智造、索辰科技、安世亚太等均有参与市场竞争。其中，索辰科技已同时在军用及民用领域进行产品布局；安世亚太起初以代理 ANSYS 仿真软件起步，后续逐步走向自研，在经历海外因素带来的困境之后，目前在中国仍属于具备相当市场竞争力的 CAE 厂商之一；云道智造 2024 年完成新一轮 7 亿元人民币战略融资，由顺澄资本和建信信托有限责任公司、大湾区共同家园投资公司、中关村科学城公司、银河证券等投资机构联合投资。最后我们认为，人才及资金对企业的研发之路来说不可或缺，也是中国需要弥补的劣势之一。
3.4资金引导与人才储备：引导长期资金，重视自身人才培养
从中国工业软件领域的发展历史来看，自从海外近几年对中国进行科技封锁后，2021 年，工业软件首次入选科技部国家重点研发计划首批重点专项，并且引导一系列资本进入。究其原因，一方面，中国作为具备全球制造业影响力的国家，工业品类相对完善，数字化需求较大，市场前景受到资金看好；另一方面，政策支持及公司本身产品性能不断增强，市场认可度也在不断提升。
市场一级机构资金上，根据中国信息化周报数据，2019-2021 年中国工业软件领域的投融资案例呈逐年增多态势；2021 年工业软件投资金额超 500 万的投融资为 35 起，同比增加 13 起，其中主要集中在 EDA、CAD 等领域；2022 年中国工业软件领域发生融资 161起，金额约为 157.9 亿元。但进入 2023 年，根据《2023 中国工业软件行业年度观察报告》，中国股权投资市场出现明显降温，但伴随索辰科技、浩辰软件等工业软件企业上市，CAE、三维 CAD 细分市场热度不减。
分析一级资本降温的原因，主要系工业软件研发周期较长、技术壁垒高，收益回报预期不稳定，因此对短期资金来说，显然不符合其“立刻获取回报”的投资目标，随之便会出现资金撤退的现象，并且显现出更加谨慎且理智的局面。因此，在一级金融机构的资金引导上，首先需要将长期“耐心资本”引入相关领域，与工业软件发展周期进行同频共振。
国家资金上，2020 年，中科院曾提出 35 项中国需要自主攻坚的“卡脖子”关键技术，其中“工业软件核心技术”赫然在列。随后，国家在 2021 年起对“专精特新”进行深入贯彻，旨在通过中央财政资金引导，促进上下联动，将培优中小企业与做强产业相结合，加快培育一批专注于细分市场、聚焦主业、创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业。2024 年，国家财政部针对进一步支持专精特新中小企业高质量发展再次印发通知，加大对专精特新中小企业培育赋能。
工业软件企业在如今的环境下，受到的资金追捧已不比当年，但正是由于短期资本的退出，结合国家资金的长期支持，以及“耐心资本”的参与，工业软件在现阶段能够得到更理性的长期发展。
在人才培养上，中国高校需要承担更重要角色。首先，工业软件结合了计算机、物理、数学、光学等多学科知识，跨专业属性需要各大高校在学科、课程配置上更加科学，对复合型人才的培养机制需要更加完善。目前，中国高校针对工业软件学科及课程的配置暂时比较缺乏，学者暂时无法在具备跨领域认知的基础上同时再具备编程、模型开发能力，因此工业软件相关人才较为稀缺。此外，海外工业软件厂商对高校采取的“免费赠送使用”等优惠政策在一定程度上持续加深了中国人才对海外产品的依赖。破局方式即需要打造各大院校对人才的培养、选拔机制，院校与各单位之间的协作亦需要形成规模效应。
在人才储备上，从纯软件的开发角度看，虽然中国具备相当的数量，但复合型高端人才仍然储备较少。前几年，互联网产业的扩张红利对中国人才形成一定虹吸效应，并且海外厂商也在持续吸引中国工业软件相关人才，站在中国企业本身角度来看，一个优秀的工业软件人才需要一定的时间进行成长，给公司带来的成本负担亦不符合公司“降本增效”的需求，且变现时间较长，加剧人才短缺。根据赛迪，据《关键软件人才需求预测报告》预测，到 2025 年，中国关键软件人才新增缺口将达到 83 万，其中工业软件人才缺口将为 12 万。且截至 2021 年 10 月，研发设计、生产控制类工业软件企业研发人员约 200-400 人左右，不及互联网企业研发团队的 10%，“分流”现象明显。破局方式一方面需要企业对本土人才培养保持耐心，亦需要一定的薪酬激励机制留住人才核心资产。
以中望软件为例，中关村信息显示，中望软件于 2010 年与美国 VX 公司签订协议，收购该公司的 VXCAD/CAM 软件知识产权以及研发团队。本次收购不仅使得中望软件掌握了新产品的系统构架、技术走向，以及产品的完善与改进，亦使得 VX 全部研发团队加入中望，携手进行产品技术研发。由此可见，海外人才团队的引入，对工业软件公司的“做大做强”目标具有较强战略意义。总结来看，在资金和人才方面，中国首先需要继续引导“长期耐心资本”的参与，对人才的培养也需更加科学完善，持续为工业软件自主可控工程助力。
