1 引言

工業軟件是指用于或主要用于工業領域，以提高工業企業研發、制造、管理水平和工業裝備性能的軟件。軟件是新一代信息技術的靈魂，是關系國民經濟和社會全面發展的基礎性、戰略性產業。在全球工業進入新舊動能加速轉換的關鍵階段，工業軟件已經滲透和廣泛應用于幾乎所有工業領域的核心環節，工業軟件是現代工業的“靈魂”。因此，對工業軟件的功能、性能效率、可靠性、安全性、兼容性和數據互聯互通等方面提出了極高的要求，建立一個自主創新能力不斷提高、產業規模不斷擴大的工業軟件產業體系，對于推動工業產品創新發展、確保產業安全、提升國家整體技術和綜合實力，起著至關重要的作用，對于促進國民經濟和社會持續健康發展具有重要的意義。

標準是經濟活動和社會發展的技術支撐，是國家基礎性制度的重要方面。標準化在推進國家治理體系和治理能力現代化中發揮著基礎性、引領性作用。標準作為技術和工程實踐的載體，在優化企業內部管理、促進產業上下游對接、降低開發運行成本、建立良好的產業生態、提升行業綜合競爭力等方面發揮著不可替代的作用。2011年，國務院發布《進一步鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策》（國發〔2011〕4號），政策中強調應緊緊圍繞培育戰略性新興產業的目標，重點支持“工業軟件”的研發以及重要技術標準的制定，為工業軟件產業實現跨越式發展，營造了良好環境，指明了發展方向，也為開展配套工業軟件標準化工作奠定了基礎。2020年，國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》（國發〔2020〕8號），進一步強調將聚焦“工業軟件”的關鍵核心技術研發，不斷探索構建社會主義市場經濟條件下關鍵核心技術攻關新型舉國體制。新時代推動高質量發展、全面建設社會主義現代化國家，迫切需要進一步加強標準化工作。因此，在發展工業軟件產業的同時，建立、健全工業軟件標準體系的工作尤為重要，急需將標準化工作作為重要抓手和關鍵切入點，支撐和保障工業軟件產業的健康發展。

2 國產工業軟件標準化需求

2.1 工業軟件概述

工業是由采礦業、制造業、原材料和能源四大行業組成。在我國，有41個工業大類，207個工業中類，666個工業小類，工業門類齊全，形成了獨立完整的現代工業體系。由于工業門類復雜，脫胎于工業的工業軟件種類繁多，分類方式多樣化，如：國標GB/T 36475-2018《軟件產品分類》將工業軟件（F類）分為工業產品線、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機集成制造系統、工業仿真、可編程邏輯控制器（PLC）、產品生命周期管理（PLM）、產品數據管理（PDM）、其他工業軟件9類；在2019年11月，經國家統計局批準工信部發布的《軟件和信息技術服務業統計調查制度》中，將工業軟件劃分為產品研發設計類軟件、生產控制類軟件、業務管理類軟件。通常情況下，工業軟件可按照產品生命周期的階段或環節，大致劃分為研發設計類軟件、生產制造類軟件、運行保障類軟件和經營管理類軟件，這是一種在業界較為常用的劃分方法，本文的工業軟件標準體系構建也將參考該種分類方法，其中：研發設計類軟件應用于電子計算機及其外圍設備，協助工程技術人員完成產品設計和制造，提升產品開發效率、降低開發成本、縮短開發周期、提高產品質量，主要包括計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、電子設計自動化（EDA）、計算機輔助工藝規劃（CAPP）、產品數據管理（PDM）/產品生命周期管理（PLM）、基于模型的系統工程（MBSE）以及六性（可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環境適應性）等，需要注意的是，MBSE、六性涉及產品的全生命周期階段，但考慮當前更多應用于研發設計階段，因此將其歸入研發設計類；生產制造類軟件主要是負責工業產品生產和制造過程中進行數據采集、分析、決策和管理等，主要包括計算機輔助制造（CAM）、分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、制造執行系統（MES）、數據采集與監視控制系統（SCADA）等；運行保障類軟件主要用于工業品使用過程中的狀態監測、故障診斷、健康管理、維護維修等，主要包括故障預測與健康管理（PHM）、交互式電子技術手冊（IETM）、維護維修運行管理（MRO）等；經營管理件類軟件主要有供應鏈管理（SCM）、企業資源計劃（ERP）、客戶關系管理（CRM）、人力資源管理（HRM）等，其目的是提高工業企業的生產管理水平，提高產品質量和客戶滿意度，提升整個產品價值鏈的增加值。同時，需要說明的是，本文考慮的研發設計類軟件、生產制造類軟件、運行保障類軟件和經營管理類軟件主要是針對交互式工業軟件的一種劃分方式，交互式工業軟件用于復雜工業品的設計、開發等，但是，若沒有嵌入式工業軟件就沒有復雜工業品的生產與運行，因此，對于工業軟件而言，還應考慮嵌入式工業軟件，它也是工業軟件的重要組成部分。

工業軟件起源于歐洲，從目前的全球工業軟件市場格局看，美國、歐洲企業處于主導地位，把握著技術及產業發展方向，如：研發設計類軟件，主要由達索系統集團（法國）、西門子工業軟件股份有限公司（德國）、ANSYS股份有限公司（美國）等公司把控；生產控制類軟件的高端市場，則主要由西門子工業軟件股份有限公司、歐姆龍集團（日本）、霍尼韋爾國際公司（美國）等公司占據；經營管理類軟件的高端市場，主要由思愛普公司（德國）、甲骨文股份有限公司（美國）等公司占據。近些年，我國工業軟件取得了顯著進步，但與歐美國家相比還有一定差距，整體狀態可概括為“管理軟件強、工程軟件弱，低端軟件多、高端軟件少”。從總體來看，一是由于工業軟件與制造業深度融合不足，總體發展水平滯后于企業的應用需求，產品的成熟度、適用性、穩定性、兼容性不高，極大影響了制造企業用戶對國內產品的接受度和發展信心；二是由于我國尚處于工業化階段，還沒有完成工業化進程，工業軟件在發展過程中缺乏工業技術的積累；三是由于我國工業軟件存在關鍵核心技術受制于人、產品體系化發展能力不足等問題，尤其是因標準體系缺失、標準零散而導致數據格式不統一、接口不兼容等問題突出，因此亟需開展工業軟件標準化工作。

2.2 國產工業軟件標準化需求分析

工業軟件是工業技術/知識、流程的程序化封裝與復用，兼具工業屬性和軟件屬性，是工業數字化的重要基石。工業軟件作為工業技術和軟件技術融合的產物，在需求、知識、應用等方面深度依賴龐雜的工業技術體系，其標準化工作需全面覆蓋門類眾多的工業行業，以全面系統地體現工業技術的特點。我國工業軟件因標準體系缺失、標準零散而導致了數據格式不統一、接口不兼容、核心技術受制于人、體系化發展能力不足等問題。具體原因分析如下：

（1）國內工業軟件的數據格式、接口規范等標準缺失，導致工業軟件數據共享困難。當前，我國工業軟件數據格式和接口標準缺失，導致工業軟件產品數據格式不統一、接口不兼容、數據互聯互通困難等問題突出。據不完全統計，國內外工業軟件產品多達2萬余種，產品數量龐大，主要的數據格式超過數百種，數量繁多且差異較大，無通用的數據格式。不同工業軟件產品之間、不同企業開發的相同軟件之間、甚至同一企業相同軟件的不同版本之間數據格式難以兼容，形成了數據流通壁壘，造成了大量的數據煙囪和信息孤島，制約了不同產業之間以及產業鏈上下游不同企業之間的資源配置效率，數據要素價值難以有效釋放，成為制約傳統制造業數字化轉型的難點。

（2）國外工業軟件巨頭利用事實標準建立技術壁壘，形成市場壟斷和生態鎖定，核心關鍵技術標準的卡脖子問題突出。當前，部分工業軟件巨頭為提升各自的生態主導力，分別形成了所在行業的事實標準，以提升工業企業用戶對其產品的依賴度，培育形成各自的封閉生態圈。我國雖然擁有完整的工業體系、豐富的工業軟件應用場景優勢，但缺乏工業軟件關鍵技術及核心產品領域的相關標準。現行的少量工業軟件國際標準主要是通用的ISO基礎標準和主流軟件專用的事實標準，僅涉及部分數據格式及文檔規范標準，由國外工業軟件巨頭主導制定，核心關鍵技術標準卻不對外開放。若只能被動遵循國外標準，核心關鍵技術標準缺失的“卡脖子”問題將嚴重制約我國工業軟件的體系化發展。

（3）國內工業軟件標準數量稀少，難以滿足工業軟件體系建設要求。目前，國內工業軟件密切相關的標準數量稀少，且分散于不同的標準化組織中，其全面性、系統性、可用性與當前工業軟件行業發展需求差距巨大。我國在工業軟件關鍵技術領域雖然已具備一定的標準化基礎，制定了與工業軟件相關的過程與方法標準，但還缺少通用基礎、產品、測試驗證、系統集成和行業應用等標準，尤其缺乏工業軟件標準化工作的頂層設計與整體規劃，標準化工作尚未形成統籌推進的機制，不利于技術創新與產業化應用的協同發展。

因此，伴隨國內工業軟件產業的蓬勃發展，對其標準化工作提出迫切需求，主要體現在以下三個方面：

（1）工業軟件技術快速發展帶來的標準制定和升級需求。我國已發布的與工業軟件較為相關的國家標準中，除了與制造業有關的技術產品文件、工業數據交換、軟件工程較為活躍外，其他專門關于工業軟件的通用基礎、產品、測試驗證及行業應用等方面標準遠不能滿足當前技術和產業發展的需求。需緊密結合當前技術創新實際，加快制定先進適用的標準，提高標準的技術水平和國際化程度，以滿足工業軟件產業快速發展的需求。

（2）以數據和接口格式標準打通工業軟件煙囪式信息孤島。目前，我國工業軟件的數據、接口格式標準化程度不高，國內軟件研發公司、高校、研究院所等開發了很多具有特色的工業軟件，如：CAE核心求解工具，但普遍存在采用自定義的或者和國外某款軟件接口轉換的數據接口模式，導致不同求解器之間數據不兼容、不同企業之間數據共享困難，在復雜產品研制過程中無法實現不同專業之間的自上而下的自動迭代，顯著降低了產品的研制效率。因此，更需要發揮標準的作用，在不同工業軟件之間建立統一的產品數據格式標準和產品間接口標準等，可有助于打通工業軟件煙囪式信息孤島，實現全生命周期各階段業務和數據的深度融合，有助于支撐我國工業軟件產品的開發、應用等。

（3）以應用為牽引的標準需求亟待滿足。現行標準體系多為采標ISO、IEC，多為工業相關的過程、方法標準。面對當前復雜的應用市場，需要加強產品關鍵技術、典型應用等標準的有效供給。例如CAE軟件，國內許多公司、高校等紛紛推出了其自主研發的CAE軟件，但尚無統一的軟件測評標準。如果沒有統一的功能、性能等測評標準，就會加大軟件廠商與需求方的溝通成本，無法建立一個有序的產業環境。

為此，開展工業軟件標準化工作正逢其時，通過吸納業內骨干單位，提高工業軟件標準化工作的行業影響力，使標準化工作和當前工業軟件產業發展更相匹配，二者相輔相成，可更好地引導和規范產業發展，提升我國在國際上的競爭力。

3工業軟件標準化現狀

目前，國際上與工業軟件相關的標準化工作分別由多個ISO和IEC的技術委員會/分技術委員會完成，如：ISO/TC 184 Automation systems and integration（自動化系統與集成標準化技術委員會）、ISO/TC 10 Technical product documentation（技術產品文件標準化技術委員會）、ISO/IEC JTC1/SC 7 Software and systems engineering（國際標準化組織/國際電工委員會第一聯合技術委員會軟件與系統工程分技術委員會）等，其中：ISO/TC 184負責自動化系統領域中的標準化及其在產品及其相關服務的設計、采購、制造、生產和交付、支持、維護和處置方面的集成，其下設的SC 4分技術委員會ISO/TC 184/SC 4 Industrial data（工業數據）負責工業數據的標準化工作；ISO/TC 10的主要職能是開展對制造業產品生產過程中所產生的技術文件，包括設計、制造、檢驗、使用、回收等產品生命周期中手工的和計算機所涉及到的各種文件要求，以及對這些文件管理技術等方面的國際標準化工作；ISO/IEC JTC 1是一個信息技術領域的國際標準化委員會，下設ISO/IEC JTC1/SC 7 Software and systems engineering（軟件和系統工程）分技術委員會，其工作范圍是軟件產品和系統工程的過程、支持工具和支持技術的標準化，涉及詞匯、軟件測試、軟件評估質量管理、體系架構、軟件開發方法及工具等領域。上述國際標準化組織已開展了與工業、軟件相關的標準制修訂工作，由于受其專業范圍所限，這些標準并不是專門針對工業軟件而進行研制的，但涉及了工業或軟件的某些方面，可以作為我國工業軟件標準化工作的基礎。

在國內，前期與工業軟件相關的標準化組織主要有SAC/TC124 全國工業過程測量控制和自動化標準化技術委員會、SAC/TC 231 全國工業機械電氣系統標準化技術委員會、SAC/TC 146 全國技術產品文件標準化技術委員會、SAC/TC 159 全國自動化系統與集成標準化技術委員會、SAC/TC 28/SC 7 全國信息技術標準化技術委員會軟件與系統工程分技術委員會等，分別承擔著工業過程測量控制和自動化、工業機械電氣系統、工業軟件技術產品文件、自動化系統與集成、軟件與系統工程等領域標準化的工作，使得我國在工業軟件相關的工業過程測量控制、技術產品文件、軟件工程等關鍵技術領域已經具備了一定的標準化基礎，已發布的專門針對工業軟件的標準主要包括計算機輔助設計（CAD）、制造業企業資源計劃（ERP）等工業軟件相關產品標準以及網絡安全、技術產品文件、數據格式等標準，具體如表1所示。

可見，我國已制定一些工業軟件相關標準，但數量較少，尤其缺少專門針對工業軟件的通用基礎、產品專用、集成驗證及行業應用等方面標準。由于標準不成體系，兼容性、互操作性都存在問題，在不同工業領域、不同環節形成了數據流通壁壘，制約了不同產業之間以及產業鏈上下游不同企業之間的資源配置效率，不利于發揮我國工業全產業鏈配套優勢。因此，為統籌推進建立健全由我國主導的工業軟件標準體系，強化工業軟件頂層設計，著眼于整個產業鏈的發展需求，建立良好的產業生態環境，應配套提出與時俱進的標準化發展體系，推動制造業數字化轉型，成為當前工業軟件標準化工作的迫切需求。

表1 已發布的工業軟件相關國家標準

為統籌推進由我國主導的滿足產業發展需求的工業軟件標準化工作，2022年4月，全國信息化和工業化融合管理標準化技術委員會（SAC/TC 573）成立了工業軟件標準工作組（WG 8），主要負責工業軟件相關標準的研究、制定修訂、測試驗證和宣貫推廣，以及國際標準化工作。同時，2022年7月，數字化工業軟件聯盟（又名“廣東省數字化學會”）在全國團體標準信息平臺注冊成功，標志著聯盟在工業軟件領域團體標準制定工作中具有權威性和影響力。

接下來，工業軟件標準工作組、數字化工業軟件聯盟將通過強化工業軟件標準體系的頂層設計，廣泛聯合相關行業組織、用戶單位、供給側企業、高校院所等開展緊密協作，以制造業數字化轉型為出發點，以應用為牽引，圍繞工業軟件技術快速發展帶來的標準制定和升級需求，加快推進工業軟件標準化工作，全面構建推動工業軟件高質量發展的標準體系，規范行業發展，培育良好的產業生態環境，為制造強國、數字中國建設提供堅實支撐。

4工業軟件標準體系構建

目前，國內外工業軟件標準體系缺失，標準處于缺、散、弱的狀態，標準化工作難以統籌推進。發達國家缺少門類齊全、產業鏈完整的工業體系，不具備建立工業軟件標準體系的產業基礎，還沒有能力建立完備的工業軟件標準體系。我國具有全球最為完整的工業體系，工業門類齊全，工業軟件應用場景豐富，市場需求廣泛，具備了建立統一完備的工業軟件標準體系的基礎。本文在調研國內外工業軟件標準化現狀的基礎上，通過進一步的分析和研究等，結合工業軟件的實際需求，建立了工業軟件標準體系框架，工業軟件標準體系結構圖、框架圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 工業軟件標準體系結構圖

圖2 工業軟件標準體系框架

工業軟件標準可包括“A通用基礎”“B產品標準”“C測試驗證”“D系統集成”及“E行業應用”5個部分，通用基礎標準用于解決工業軟件基礎共性問題，產品標準作為標準體系核心部分與工業軟件產品密切相關，測試驗證標準主要用于工業軟件產品、系統的測試、驗證，系統集成標準主要針對工業軟件產品的集成與適配，行業應用則從行業領域出發制定各行業個性化的工業軟件標準。具體包括以下標準類型。

（1）通用基礎標準。通用基礎標準用于解決工業軟件基礎共性問題，位于工業軟件標準體系結構圖的最底層，是產品標準和行業應用標準等的支撐。通用基礎標準又可分為“基礎標準”和“通用標準”兩部分，其中：基礎標準是指在工業軟件領域范圍內作為其他標準的基礎并普遍使用，具有廣泛指導意義的術語、分類、框架和命名規則等；通用標準是針對工業軟件這一標準化對象制定的共性標準，它可作為制定工業軟件標準的依據，包括通用基礎軟件、通用平臺、通用數據和通用技術四個方面，通用基礎軟件指工業軟件運行所依賴的操作系統、中間件和數據庫等，通用平臺指工業軟件相關的工業應用管理平臺、工業數據管理與協同平臺、數字化技術平臺、工具鏈平臺、開發環境等，通用數據是工業軟件產品的數據格式、產品間的接口數據、工業數據技術/模型/應用和工業大數據等，通用技術則是指工業軟件相關的知識工程、機理模型、工業智能、工業資源、工業互聯、工業軟件云、工業數字孿生、共性內核、軟件工程、軟件可信性等關鍵技術。

（2）產品標準。產品標準針對工業軟件產品的技術要求，與工業軟件產品密切相關，是標準體系中的核心部分，包括研發設計類產品、生產制造類產品、運營保障類產品、經營管理類產品和嵌入式工業軟件五個部分，由于嵌入式工業軟件已有相應的標準體系，因此本文主要考慮研發設計類產品等交互式工業軟件產品，其中：研發設計類產品標準包括CAD、CAE、EDA、CAPP、PDM/PLM、MBSE和六性等軟件的技術要求以及產品標準；生產制造類產品標準包括CAM、DCS、PLC、MES、SCADA等軟件的技術要求以及產品標準；運行保障類軟件產品標準包括PHM、IETM、MRO等軟件的技術要求以及產品標準；經營管理類軟件產品標準包括ERP、SCM、CRM、HRM等軟件的技術要求以及產品標準。

（3）測試驗證標準。測試驗證標準主要針對工業軟件產品的測試、驗證以及評價方面的標準，包括工業軟件產品測試標準、產品驗證標準、系統測試標準以及適配驗證標準等，制定工業軟件測評、驗證相關的要求和方法等，以保證工業軟件產品質量。

（4）系統集成標準。系統集成標準主要針對工業軟件產品橫向集成、縱向適配等方面接口規范、集成規程以及集成產品開發（IPD）等的標準化，通過加快推進工業軟件系統集成相關標準的立項與研制，可有助于解決工業軟件產品間的集成、適配問題。

（5）行業應用標準。行業應用標準位于工業軟件標準體系結構圖的最頂層，依據通用基礎標準、產品標準、測試驗證以及系統集成標準，面向電子行業、航空航天、船舶行業、汽車行業、軌道交通、機械裝備、石油化工、電力能源、建筑行業等特定行業的具體需求，對通用基礎、產品標準進行細化和落地，研制工業軟件產品在具體行業、型號應用中等應遵循的規范、細則和實施指南等，指導各行業共同推進工業軟件發展。

5 結語

在我國工業數字化轉型持續向縱深躍進形勢下，工業軟件應用的需求強烈，也迎來了關鍵的發展機遇期。但是，我國工業軟件仍存在關鍵核心技術受制于人、產品體系化發展能力不足等問題，尤其是因標準體系的缺失、標準零散而導致數據格式不統一、接口不兼容等問題突出。發展工業軟件需要一個好的生態，標準化工作本身就是這個良好的生態的關鍵。工業軟件標準化又是在推進工業軟件高質量發展中發揮著基礎性、規范性和引領性的作用。所以，將標準化工作作為重要抓手和關鍵切入點，可有效支撐和保障工業軟件產業的健康發展。

因此，由全國兩化融合標委會工業軟件工作組、數字化工業軟件聯盟等標準化組織開展工業軟件標準化工作正逢其時。然而，標準化是工業化過程中非常重要的一項基礎工作，現在業界對工業軟件的意見還不太一致，包括工業軟件術語、分類、接口、數據格式等，所以需要做好一些基礎性研究，通過工業軟件的標準化工作來統一認識。標準體系是指導標準化組織開展工業軟件標準化工作的指南，是編制標準制修訂規劃和計劃的主要依據之一，是促進領域范圍內的標準組成達到科學合理化的基礎，標準體系建設已成為標準化工作的主要抓手和工作支撐點，在發展工業軟件的同時，建立、健全工業軟件標準體系的工作尤為重要。

基于此，本文研究并構建了工業軟件標準體系框架，包括通用基礎、產品、測試驗證、系統集成和行業應用五個部分，可為工業軟件工作組、數字化工業軟件聯盟等標準化組織的工業軟件標準編制奠定基礎及提供依據，通過有效聯合相關行業組織、用戶單位、供給側企業、高校院所展開緊密協作，共同開展工業軟件標準研制，讓工業軟件標準能夠為建設制造強國、數字中國提供關鍵的支撐。

審核編輯 ：李倩