王子宗，王基銘，高立兵

（1 中國石油化工集團(tuán)有限公司，北京100728；2 中國工程院，北京100088；3 石化盈科信息技術(shù)有限責(zé)任公司，北京100020）

工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)長期積累、沉淀并在應(yīng)用中迭代進(jìn)化的軟件化產(chǎn)物, 是工業(yè)化成熟度的體現(xiàn)。工業(yè)軟件已經(jīng)成為支撐現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展和創(chuàng)新的“國之重器”之一，可謂是“工業(yè)之魂”。工業(yè)軟件正從產(chǎn)品、技術(shù)、業(yè)務(wù)形態(tài)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式等多維度重塑工業(yè)體系，現(xiàn)代工業(yè)正從“以裝備為核心的工業(yè)”向“以軟件定義的工業(yè)”轉(zhuǎn)變。軟件定義制造激發(fā)了研發(fā)設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等環(huán)節(jié)的創(chuàng)新活力，加快了智能化生產(chǎn)、個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸等新模式的發(fā)展[1]。同時(shí)，伴隨新一代信息技術(shù)發(fā)展，工業(yè)軟件呈現(xiàn)出集成化、平臺化、組件化、服務(wù)化、訂閱化等趨勢。云邊協(xié)同新技術(shù)架構(gòu)也為工業(yè)軟件的研發(fā)與應(yīng)用提供了創(chuàng)新的技術(shù)路徑與商業(yè)模式。

目前，我國石化行業(yè)使用的工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、流程模擬、專用反應(yīng)器模型、過程控制優(yōu)化、原油分子表征、物性數(shù)據(jù)庫以及基礎(chǔ)研發(fā)工具等國外軟件占比90%以上，基本被國外軟件壟斷，石化行業(yè)高質(zhì)量正面臨工業(yè)軟件短板之痛。同時(shí)，艾斯 本（AspenTech）、 施 耐 德 電 氣（Schneider Electric）、 西 門 子 （Siemens）、 橫 河 機(jī) 電（Yokogawa）等跨國流程工業(yè)企業(yè)近年來紛紛加快并購優(yōu)質(zhì)工業(yè)軟件步伐，構(gòu)筑護(hù)城河。因此，發(fā)展以流程模擬為代表的自主石化工業(yè)軟件，已經(jīng)成為我國石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求：一方面我國的石化工業(yè)軟件與石化工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和能力不相匹配；另一方面，我國石化工業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵階段，面臨結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綠色低碳、智能升級等需求，迫切需要發(fā)展核心工業(yè)軟件，推動(dòng)石化工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，這是發(fā)展我國石化工業(yè)軟件的內(nèi)生動(dòng)力和歷史性機(jī)遇。

本文依托中國石化集團(tuán)公司和中國工程院兩個(gè)石化工業(yè)軟件發(fā)展戰(zhàn)略研究課題，首先建立了石油化工工業(yè)軟件分類體系，進(jìn)而將石油化工工業(yè)軟件分為五大類，即研發(fā)設(shè)計(jì)類、生產(chǎn)管控類、石油供應(yīng)鏈管理類、資產(chǎn)管理類和經(jīng)營管理類。通過問卷調(diào)查、企業(yè)調(diào)研、專家訪談、專題研討、理論研究等形式，對其中18 小類、68 種工業(yè)軟件從技術(shù)發(fā)展、市場應(yīng)用和自主軟件成熟度等方面進(jìn)行了分析研究。繪制出自主軟件成熟度圖譜和供應(yīng)商圖譜，形成對我國石油化工工業(yè)軟件現(xiàn)狀的體系化認(rèn)識，厘清了短板軟件清單，為石化行業(yè)工業(yè)軟件高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略、目標(biāo)和路徑規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。

1 石油化工工業(yè)軟件分類體系

1.1 石油化工核心軟件全景圖

首先，從兩個(gè)維度刻畫出石油化工核心工業(yè)軟件的全景圖，如圖1所示。橫向是業(yè)務(wù)維度，包括產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營、維護(hù)/服務(wù)管理等；縱向是ISA95 關(guān)于企業(yè)信息系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的架構(gòu)分層維度，從下往上包括過程層控制層（PCS）、生產(chǎn)執(zhí)行層（MES）、經(jīng)營管理層（ERP）等。全景圖可以幫助界定石油化工工業(yè)軟件的范圍，為了區(qū)分不同軟件間的差異，以及各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的集成關(guān)系，需要進(jìn)一步對軟件進(jìn)行分類研究。

1.2 建立石油化工工業(yè)軟件分類體系的必要性

目前，國內(nèi)對工業(yè)軟件（industry software）的定義尚未統(tǒng)一，有不同的理解和表述。工業(yè)軟件的定義和邊界決定了其市場定位、價(jià)值定位，將對相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。目前有一些不正確的工業(yè)軟件定義在有意無意地邊緣化核心工業(yè)軟件，這種避重就輕的做法必將傷害核心工業(yè)軟件的國產(chǎn)化進(jìn)程，值得警惕。

國內(nèi)較早發(fā)布關(guān)于工業(yè)軟件的政策是《上海市振興工業(yè)軟件專項(xiàng)行動(dòng)方案（2010—2012 年）》。江勇在上海工業(yè)軟件發(fā)展回顧一文中首次清晰地給出工業(yè)軟件定義[2]：“工業(yè)軟件是指專用于或主要用于工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域，為提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、經(jīng)營管理水平和工業(yè)裝備技術(shù)水平、工業(yè)產(chǎn)品性能的軟件?！贝撕?，在工業(yè)和信息化部相關(guān)文件及賽迪研究院的行業(yè)報(bào)告中都沿用了這種表述。本文采用上述定義，但“專用于或主要用于工業(yè)領(lǐng)域”是“一個(gè)軟件是工業(yè)軟件”的必要條件，而非充分條件，不能把用于工業(yè)的軟件都稱為工業(yè)軟件，這容易讓工業(yè)軟件范疇隨意擴(kuò)大，導(dǎo)致工業(yè)軟件邊界模糊。

石油化工是典型的流程型制造業(yè)，生產(chǎn)流程是由原子/分子層級的過程、單元/裝置層級的過程以及工廠層級的過程互相嵌套組合，通過非線性相互作用、動(dòng)態(tài)耦合、網(wǎng)絡(luò)化、結(jié)構(gòu)化等集成協(xié)同機(jī)制構(gòu)建而成[3]。承載石化領(lǐng)域知識的化工軟件既有與離散行業(yè)相通的地方，也有體現(xiàn)石化單元操作、“三傳一反”的行業(yè)特色之處。因而，有必要對石油化工工業(yè)軟件進(jìn)行分類和界定，以形成體系化的認(rèn)識。

圖1 石油化工工業(yè)軟件全景圖

1.3 石油化工“三鏈”視圖

近年來，中、美、德、日等國相繼發(fā)布了各自國家的智能制造發(fā)展戰(zhàn)略和相應(yīng)的智能制造參考模型，其中參考模型是制定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，起到規(guī)范、支撐和引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)界更好地吸收和采用新技術(shù)的作用。參考模型清晰地闡述了術(shù)語之間的關(guān)系，促進(jìn)業(yè)界達(dá)成共識，一方面作為基礎(chǔ)進(jìn)行分類和評估現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，另一方面識別出能夠促進(jìn)智能制造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的新標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)領(lǐng)域。工業(yè)軟件是智能制造的基石，因而這些智能制造參考模型可以作為軟件分類的思考框架。比較知名的參考模型有中國智能制造參考模型IMSA[4]、 德國工業(yè)4.0 參考模型RAMI4.0[5]、日本工業(yè)價(jià)值鏈參考模型IVRA[6]、美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）智能制造生態(tài)系統(tǒng)參考模型SMS[7]等。工業(yè)企業(yè)在實(shí)踐中也提出了相關(guān)模型，如西門子的“三條價(jià)值鏈”數(shù)字化轉(zhuǎn)型模型[8]、中國石化在智能工廠建設(shè)中提出的“三條業(yè)務(wù)主線”[9-10]等。其中，NIST SMS、西門子價(jià)值鏈模型和石化智能工廠的業(yè)務(wù)主線等雖然表述方式和側(cè)重點(diǎn)不同，但本質(zhì)上都是圍繞制造業(yè)的三個(gè)核心，即產(chǎn)品、生產(chǎn)線和生產(chǎn)商業(yè)活動(dòng)。

本文認(rèn)為，石油化工全產(chǎn)業(yè)鏈流程主要分為產(chǎn)品鏈、資產(chǎn)鏈和價(jià)值鏈這三條鏈，三鏈的交叉處是制造金字塔，如圖2所示。

產(chǎn)品鏈?zhǔn)鞘I(yè)價(jià)值創(chuàng)造的核心，把低價(jià)值原料轉(zhuǎn)化為高價(jià)值的產(chǎn)品。石油加工過程的本質(zhì)是將結(jié)構(gòu)分布范圍較寬的原油分子，通過選擇性分離及定向轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)具有特定分子組成的液體燃料、潤滑油產(chǎn)品和精細(xì)化工品等。換句話說，現(xiàn)代石油煉制工業(yè)商業(yè)模式的本質(zhì)是將低附加值的原料分子轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品分子。產(chǎn)品鏈上包括石油分子管理、原油調(diào)和優(yōu)化、流程模擬、工藝設(shè)計(jì)以及成品油調(diào)和優(yōu)化等。在產(chǎn)品鏈上，軟件發(fā)展方向是石油分子管理、一體化流程建模、生命周期數(shù)字孿生模擬等。

資產(chǎn)鏈?zhǔn)侵笍墓S設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、數(shù)字化交付到運(yùn)營與維護(hù)的工廠全生命周期資產(chǎn)管理。資產(chǎn)運(yùn)營是實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造的橋梁。石化是典型的重資產(chǎn)行業(yè)，工廠的投資、規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等環(huán)節(jié)是石化企業(yè)資產(chǎn)管理的重點(diǎn)。在資產(chǎn)鏈上，軟件發(fā)展趨勢是一體化工程設(shè)計(jì)、數(shù)字化交付、一體化運(yùn)維、資產(chǎn)績效管理、資產(chǎn)生命周期管理等。資產(chǎn)鏈與產(chǎn)品鏈在工藝設(shè)計(jì)與工程設(shè)計(jì)階段已經(jīng)走向集成，多專業(yè)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化交付是發(fā)展重點(diǎn)。

圖2 石油化工工業(yè)“三鏈”視圖

價(jià)值鏈?zhǔn)侵腹?yīng)鏈及生產(chǎn)控制優(yōu)化等價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)，包含原油采購、計(jì)劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化、物流優(yōu)化、過程控制與優(yōu)化、倉儲、銷售服務(wù)等。業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化可以促成更好的協(xié)作，提升靈活性，形成優(yōu)化的價(jià)值鏈。在價(jià)值鏈上，軟件發(fā)展方向是供應(yīng)鏈協(xié)同優(yōu)化、生產(chǎn)集成管控與在線自主生產(chǎn)優(yōu)化等。

制造金字塔是石化企業(yè)制造系統(tǒng)的核心，產(chǎn)品鏈、資產(chǎn)鏈、價(jià)值鏈在這里匯聚和交互，從過程控制到生產(chǎn)執(zhí)行，再到企業(yè)經(jīng)營管理決策，數(shù)據(jù)流的縱向集成發(fā)揮作用。

石化企業(yè)的管理運(yùn)營水平和數(shù)字化水平需要綜合考察其在三條鏈上的表現(xiàn)。通過數(shù)字化技術(shù)和中臺理念，可以從三條鏈上在數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)兩方面打破各個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)源之間的壁壘，完成跨越價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)融合和協(xié)同，從而有效管理數(shù)據(jù)資產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)更高的靈活性、更高的生產(chǎn)效率、更高的產(chǎn)品質(zhì)量和更短的產(chǎn)品上市時(shí)間。這是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)力，也是商業(yè)追求的目標(biāo)。

通過分析國際工業(yè)企業(yè)收購兼并案例，可以清晰地看出圍繞“三鏈”打造集成化的生命周期解決方案這一趨勢，也是國際工業(yè)巨頭完善軟件產(chǎn)品線的基本邏輯所在。例如，艾斯本、西門子、施耐德、劍維、海克斯康等公司基于高度互補(bǔ)的軟件產(chǎn)品組合，結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，提出從概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)，到運(yùn)營維護(hù)全生命周期管理解決方案。

1.4 石油化工工業(yè)軟件分類

根據(jù)石油化工“三鏈”視圖，將石油化工工業(yè)軟件分為五大類，即研發(fā)設(shè)計(jì)類、資產(chǎn)管理類、石油供應(yīng)鏈管理類、生產(chǎn)管控類、經(jīng)營管理類。

（1）研發(fā)設(shè)計(jì)類

包括產(chǎn)品鏈與資產(chǎn)鏈的左端部分，支撐產(chǎn)品/工藝研發(fā)創(chuàng)新、工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程施工、數(shù)字化交付等活動(dòng)領(lǐng)域的軟件。進(jìn)一步可分為基礎(chǔ)工具與數(shù)據(jù)庫、石油分子管理、工藝設(shè)計(jì)與流程模擬、工程與工程設(shè)計(jì)等4個(gè)子類。

（2）資產(chǎn)管理類

包括支持對設(shè)備資產(chǎn)的事務(wù)性管理、設(shè)備資產(chǎn)檢維修、資產(chǎn)績效管理以及對工廠資產(chǎn)生命周期管理等軟件。進(jìn)一步可以分為儀表設(shè)備管理（AMS）、企業(yè)資產(chǎn)管理（EAM）、設(shè)備維護(hù)、維修和大修（MRO）、資產(chǎn)績效管理（APM）、資產(chǎn)生命周期管理（ALM）等5個(gè)子類。

（3）石油供應(yīng)鏈管理類

將供應(yīng)鏈管理與經(jīng)營管理區(qū)分開，主要是因?yàn)槭突ば袠I(yè)的供應(yīng)鏈管理（或稱石油供應(yīng)鏈，PSC）有其特別內(nèi)涵，包括供應(yīng)鏈管理（SCM）、廠際物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件、計(jì)劃優(yōu)化軟件、調(diào)度優(yōu)化軟件、原油調(diào)和優(yōu)化軟件、成品油調(diào)和優(yōu)化軟件、罐區(qū)管理、倉儲管理軟件等。

（4）生產(chǎn)管控類

包括過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，支撐對設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行管控、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)執(zhí)行和安全運(yùn)行等生產(chǎn)活動(dòng)領(lǐng)域的軟件。進(jìn)一步可以分為過程控制系統(tǒng)、先進(jìn)過程控制與優(yōu)化、生產(chǎn)執(zhí)行與管理等三個(gè)子類。

（5）經(jīng)營管理類

包括企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）、客戶關(guān)系管理（CRM）、供應(yīng)商關(guān)系管理（SRM）、商業(yè)智能（BI）、運(yùn)營績效分析、一體化運(yùn)營平臺等軟件。

1.5 分類的其他考慮因素

結(jié)合石油化工的行業(yè)特征，分類時(shí)考慮了如下因素。

（1）某些高端工業(yè)軟件，不適用于石油化工工業(yè)，如芯片設(shè)計(jì)用的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件、離散行業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃（CAPP）等軟件，不在本文研究范圍。

（2）當(dāng)同一類型軟件產(chǎn)品的供應(yīng)商較多時(shí)，研究的重點(diǎn)一是選取在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的軟件，二是選取頭部企業(yè)。

（3）嵌入式軟件，是跟終端設(shè)備密切捆綁的一類軟件，一般隨著產(chǎn)品一起銷售。嵌入式軟件在移動(dòng)通信、消費(fèi)電子、汽車電子、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、電信等領(lǐng)域市場份額比較大，對于石油化工行業(yè)，主要體現(xiàn)在工業(yè)過程控制系統(tǒng)以及一些智能裝備中，因此只是一個(gè)子類。

（4）有些基礎(chǔ)性軟件，比如流程模擬軟件列為研發(fā)類，但已經(jīng)應(yīng)用于從概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)優(yōu)化的全生命周期。

（5） 產(chǎn)品生命周期管理（product lifecycle management，PLM）。PLM 有三個(gè)層面的理解，即PLM 領(lǐng)域、PLM 理念和PLM 軟件產(chǎn)品。而PLM 軟件的功能是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）軟件的擴(kuò)展和延伸。根據(jù)國際知名PLM 研究機(jī)構(gòu)CIMdata 的定義，PLM 主要包含三部分，即CAX 軟件（產(chǎn)品創(chuàng)新的工具類軟件）、cPDM 軟件（產(chǎn)品創(chuàng)新的管理類軟件，包括PDM 和在網(wǎng)上共享產(chǎn)品模型信息的協(xié)同軟件等）和相關(guān)的咨詢服務(wù)等。考慮到行業(yè)習(xí)慣，本文在分類時(shí)直接用具體軟件來替代PLM。

1.6 標(biāo)簽體系

為了進(jìn)一步對分類后的石化工業(yè)軟件進(jìn)行畫像，這里提出一套標(biāo)簽（tags），以反映軟件的不同IT 屬性，包含平臺、套件、工具、數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)、嵌入式等6個(gè)標(biāo)簽。

（1）平臺（platform）

指集成化的平臺軟件，包括三個(gè)層面，即工業(yè)應(yīng)用軟件的集成平臺（如工藝集成設(shè)計(jì)平臺、流程模擬平臺等）、工業(yè)軟件開發(fā)平臺（如低代碼開發(fā)平臺等）、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺（IIOT）等。

（2）套件（suite）

指軟件集成解決方案。例如供應(yīng)鏈管理套件、資產(chǎn)績效管理（APM）套件等。

（3）工具（tool）

指專用計(jì)算、分析、仿真等工具軟件，如工藝計(jì)算軟件、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析軟件、原油切割工具軟件等。

（4）數(shù)據(jù)庫（database）

包括各類數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，例如化工物性數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等；廣義的還包括各類算法庫（library）、模型庫（models）、程序庫（packages）等。

（5）實(shí)時(shí)（real time）

處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的軟件，如生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、在線實(shí)時(shí)優(yōu)化、在線油品調(diào)和優(yōu)化、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等。

（6）嵌入式（embedded）

自控系統(tǒng)里的系統(tǒng)軟件、組態(tài)軟件、工業(yè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等。

綜上所述，通過分析石油化工的“三鏈”視圖，將石油化工工業(yè)軟件分為五大類，每大類進(jìn)一步分成若干子類，每個(gè)子類里包含若干具體的軟件，再加上IT 屬性標(biāo)簽，基本上完整地反映了石油化工工業(yè)軟件的全貌。如圖3 所示，是對全景圖進(jìn)行分類，形成石油化工工業(yè)軟件分類圖譜。

2 石油化工自主工業(yè)軟件成熟度分析

2.1 軟件成熟度評價(jià)方法

對于工業(yè)軟件成熟度評估，本文從功能、技術(shù)、商業(yè)三個(gè)方面建立評價(jià)指標(biāo)，以對自主工業(yè)軟件進(jìn)行成熟度評價(jià)。

圖3 石油化工工業(yè)軟件分類圖譜

（1）功能指標(biāo)

包括業(yè)務(wù)模塊、系統(tǒng)響應(yīng)能力、安全性、可靠性、易用性、靈活性等。

（2）技術(shù)指標(biāo)

包括數(shù)據(jù)效驗(yàn)、系統(tǒng)效率、擴(kuò)展性、代碼開放性、故障處理、需求變更、集成等。

（3）商業(yè)指標(biāo)

包括版本更新、替代成本、價(jià)格、銷售策略等。

基于評價(jià)指標(biāo)，通過供應(yīng)商自評、專家評估等方式對自主軟件進(jìn)行打分，然后通過專家研討、綜合分析。對于工業(yè)軟件，不僅要看功能是否實(shí)現(xiàn)，用戶體驗(yàn)是否好，還要看夠不夠穩(wěn)定。僅僅做出一個(gè)能用的軟件是很難參與市場競爭的。由一個(gè)軟件從原型到產(chǎn)品工程化需要投入更多的財(cái)力和人力，在工業(yè)軟件產(chǎn)品工程化階段，公司軟件工程師人數(shù)投入可能是在0-1階段的數(shù)倍。

2.2 自主軟件市場及成熟度分析

產(chǎn)品成熟度與市場占有率有一定關(guān)系，也與技術(shù)掌握情況有關(guān)。沒有特別說明，本文的市場僅指石油化工行業(yè)。市場占有率低，并不一定意味著產(chǎn)品成熟度低，可能與市場結(jié)構(gòu)甚至別的行業(yè)市場情況有關(guān)系，要從市場結(jié)構(gòu)和技術(shù)掌握情況綜合分析。對于應(yīng)用市場，存在高端與中低端、存量與增量等結(jié)構(gòu)性特征。高端市場主要為大型集團(tuán)企業(yè)、中低端市場主要是中小型企業(yè)。存量是已有應(yīng)用市場，增量是近年來新建項(xiàng)目中的應(yīng)用。

本文將軟件產(chǎn)品成熟度劃分為相對成熟、進(jìn)入市場、基本空白三類。相對成熟，指該類技術(shù)國產(chǎn)化工業(yè)軟件已經(jīng)比較成熟，具有較高的市場占有率（＞50%），可以和國外同類軟件在市場上一爭高下；進(jìn)入市場，指該類技術(shù)已基本掌握，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，也已占有一定市場份額（20%～40%），但在技術(shù)或市場化上還有明顯差距，市場主流還是國外軟件；基本空白，指該類技術(shù)國產(chǎn)化軟件市場占有率極低（＜10%），或者在國產(chǎn)化軟件方面基本是空白，市場上幾乎完全依賴國外軟件。

調(diào)研的企業(yè)用戶包括：以中國石化、中國石油兩大公司總部及其下屬煉化企業(yè)、設(shè)計(jì)院、研究單位為主；中國海油、中化集團(tuán)及少量大型民營石化企業(yè)；石化軟件供應(yīng)商60 余家。在對18 小類、68 種核心石油化工工業(yè)軟件調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，從技術(shù)掌握情況、市場占有率、產(chǎn)品成熟度以及替代國外產(chǎn)品的難度等方面進(jìn)行分析，見表1～表5。

2.3 成熟度圖譜和供應(yīng)商圖譜

將表1～表5 中成熟度分析結(jié)果，繪制自主軟件成熟度圖譜，如圖4。其中，對于基本空白的自主性軟件說明如下。

（1）整體上看，越是與制造技術(shù)（OT）有關(guān)的底層基礎(chǔ)性軟件，空白越多，成熟度越低；越是與信息技術(shù)（IT）有關(guān)的管理類軟件，自主軟件成熟度越高。這恰恰體現(xiàn)了工業(yè)軟件的本質(zhì)，即工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)的軟件化，是工業(yè)化成熟度的體現(xiàn)，需要長期的技術(shù)積累和知識沉淀。

表1 自主研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件成熟度分析

表2 自主生產(chǎn)管控類軟件成熟度分析

（2）研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件是短板中的斷板，其中工藝設(shè)計(jì)、流程模擬、化工物性數(shù)據(jù)庫以及基礎(chǔ)工具等都是具有行業(yè)特征的支撐性基礎(chǔ)軟件，是需要重點(diǎn)突破的卡脖子軟件。CAD雖然有一定的通用性，但石化工程設(shè)計(jì)更重視工藝流程走向、設(shè)備與管道的布置，以及各類設(shè)備與管道之間的碰撞干涉檢查與處理。國際領(lǐng)先的供應(yīng)商如?？怂箍?、劍維、西門子等公司，面向流程工業(yè)提出了“一體化工程到一體化運(yùn)維”的工程數(shù)據(jù)資產(chǎn)全生命周期解決方案，這些都是很難突破的技術(shù)壁壘。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（Historian）、先進(jìn)過程控制（APC）、DCS 等軟件/系統(tǒng)，雖然高端存量市場被國外軟件占據(jù)優(yōu)勢，但在增量市場自主軟件已有一定競爭力甚至具有一定優(yōu)勢，并持續(xù)向中高端市場突破，目前主要缺乏更多市場機(jī)會。

表3 自主供應(yīng)鏈類軟件成熟度分析

表4 自主資產(chǎn)管理類軟件成熟度分析

表5 自主經(jīng)營管理類軟件成熟度分析

（4）計(jì)劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化等雖然市場占有率低，但已有多款產(chǎn)品，需要進(jìn)一步商品化和市場推廣。

本文在調(diào)研國內(nèi)外石油化工軟件供應(yīng)商的基礎(chǔ)上，繪制了供應(yīng)商圖譜，如圖5所示。供應(yīng)商圖譜可以看成是一種知識圖譜，提供了對具體軟件的競爭關(guān)系以及技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)等資源信息的指引。石化工業(yè)軟件涉及面廣，面臨的瓶頸、短板眾多。發(fā)展工業(yè)軟件需要匯聚政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、高等院校和用戶等各類資源，構(gòu)建起工業(yè)軟件政產(chǎn)學(xué)研用產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

3 結(jié)語

工業(yè)軟件的發(fā)展是一個(gè)長期的系統(tǒng)性工程，涉及技術(shù)、資金、人才、市場、科技成果轉(zhuǎn)化、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等眾多因素，需要構(gòu)建政產(chǎn)學(xué)研用產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，形成協(xié)同發(fā)展的合力。對于發(fā)展自主可控工業(yè)軟件，目前各界已經(jīng)形成共識。

2021年2月初，科技部發(fā)布《國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“工業(yè)軟件”重點(diǎn)專項(xiàng)2021 年度項(xiàng)目申報(bào)指南建議（征求意見稿）》，將圍繞制造業(yè)數(shù)字生態(tài)及基礎(chǔ)前沿技術(shù)、產(chǎn)品生命周期核心軟件、智能工廠技術(shù)與系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)協(xié)同技術(shù)與平臺4 個(gè)技術(shù)方向，啟動(dòng)17 個(gè)指南任務(wù)。研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件、生產(chǎn)管控類軟件和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在此次指南規(guī)劃中，但主要偏重于離散行業(yè)。流程行業(yè)，特別是石油化工行業(yè)特有的研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件沒有涉及。

圖4 石油化工核心工業(yè)軟件成熟度圖譜

圖5 石油化工業(yè)軟件供應(yīng)商圖譜

從現(xiàn)實(shí)看，由于石油化工工藝設(shè)計(jì)軟件、通用流程模擬平臺軟件、實(shí)時(shí)優(yōu)化（RTO）以及化工物性數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)性和開發(fā)難度大，補(bǔ)短板很難完全依靠市場機(jī)制完成。為此，亟需加快推出針對石油化工細(xì)分行業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件精準(zhǔn)扶持政策，提高這類軟件在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)政策扶持中的優(yōu)先排序。