中国信息通信研究院 北京 100191
生产管控软件针对于生产现场运行管理与控制需求，主要包括以制造执行系统（MES）/制造运行管理（MOM）及高级计划排程（APS）为代表的生产过程管理和执行软件，和以先进过程控制软件（APC）为代表的生产控制和优化软件。生产管理与先进控制软件是工业软件领域的重要发展方向，成为我国迈向制造强国道路上的必争关键领域。我国自上世纪90年代初开始探索开发生产管控软件，目前已形成一定的市场规模，但仍存在诸多挑战。
一、全球产业发展研究
（一）全球产业格局
国内外生产控制软件形成差异化竞争格局。国外生产控制软件性能优越，垄断高端市场。国外生产控制软件起步早、功能全、稳定性好，并且注重技术创新与市场拓展，长期保持全球高端市场竞争优势。2019年全球MES/MOM和APC市场规模分别达80亿美元和150亿美元。其中，西门子、ABB和达索三家公司占据MES/MOM全球市场份额达30%，形成垄断态势；霍尼韦尔、AVEVA、施耐德等国外企业占据APC领域高端市场。
国产生产控制软件发展迅速，聚焦中低端领域。我国生产控制软件供应商数量达上百家，市场集中度低，形成中低端竞争活跃，高端缺乏竞争的态势。其中，在低端领域，国产生产控制软件初具规模，形成一定市场占有率，国外企业已不具备垄断优势；在中高端领域，我国生产控制软件逐步发力，但见效甚微，高端软件仍然依赖进口，国产化存在较大发展空间。
（二）全球产业主体发展路径
全球产业主体“群雄并起”，形成综合工业自动化厂商、专注于行业和领域解决方案的厂商和新加入的互联网厂商三大派别。三大派别的厂商依据不同的产业基础和发展规划，采取不同的措施，形成横向拓展、纵向深耕、技术服务三大发展路径。
1.横向拓展
综合工业自动化厂商一方面收购制造管理软件解决方案供应商，拓展完善生产管理和先进控制等主营业务，另一方面同步提升安全、界面、仿真等配套能力，助力企业向软件业务的战略转型。罗克韦尔自动化公司从上世纪90年代就开始收购MES开发厂商、系统解决方案厂商，强化核心业务能力，同时收购了人机界面产品、安全防范系统、仿真系统等厂商，提升辅助配套能力。
综合工业自动化厂商通过并购各行业解决方案供应商，扩充自身产品覆盖的行业范围，优化产品功能，形成品牌生产管控软件生态。西门子公司近十几年来收购了多家MES厂商，涉及生物制药行业、半导体行业、医疗设备行业等多个行业，形成了多领域覆盖的庞大产品体系。
2.纵向深耕
专注于行业解决方案的厂商依托自身在特定行业的积累优势，深度挖掘行业的特定需求，做成垂直行业内的顶尖解决方案。例如，德国维隆（WERUM）的PAS-X系统是制药工业标准的MES系统，目前在全球20强制药企业中超过50%都在使用PAS-X。
专注于领域解决方案的厂商依托自身在特定软件的技术优势，不断优化软件性能，提高行业的适配能力，拓展专业领域的市场占有率。例如，日本Asprova专注于APS系统研发，具备高速、多功能排程引擎，市场份额为52.4％。
3.技术服务
新加入的互联网厂商依托信息技术上的优势，通过与制造业企业合作，打造制造业通用使能工具，提供云服务等技术服务。一方面，互联网厂商依托IaaS平台提供云化基础设施服务。例如，亚马逊与42Q、Storm Reply等公司合作打造基于云的MES系统，实现高效率快速部署；启蒙积木玩具上线阿里的轻量化云MES解决方案之后，实现了对注塑机状态的实时监测和管理。另一方面，互联网厂商打造PaaS平台提高工业软件开发效率。例如，华为云提供Service Mesh服务，控制微服务应用程序中服务间内部通信，使微服务组件通信变得更加快速、安全和可靠。
二、我国产业现状及差距
（一）我国整体产业格局
我国离散和流程行业MES市场规模保持高速增长态势。2018年，离散行业受到部分制造行业增长下滑或放缓的影响，增速降至18.4%，总规模扩大到21.9亿元。2018年，流程行业增速略为平稳，为29.2%，总规模达到12.0亿元。
中国MES供应商数量众多，行业布局因制造企业生产特点、制造模式各异，呈现出不同特征。中国市场上MES供应商超150家，市场集中度非常低，没有市场垄断者，但存在行业领先者。
（二）我国产业主体现状
各个细分垂直行业需求各异，在生产管控软件市场竞争格局下，形成了领先企业、专用服务商和新加入的市场参与者三类产业主体。
1.领先企业
依托技术与行业积累，部分领先企业形成市场竞争优势，向中高端市场进军，但是由于工业自动化和工业控制等方面与国外巨头存在较大差距，尚未出现大规模综合自动化厂商。一方面，部分企业依靠高校研究能力提供技术支持，形成领域先进技术优势。例如，最早由浙江大学孵化出的浙江中控，凭借多年来在工业领域的积累和经验，在MES、APC领域自主研发出极具竞争力的产品。另一方面，行业巨头自动化部门将行业多年经验积累转化为服务，形成行业领先企业。例如，中国石化旗下石化盈科的MES产品在石油化工行业占有大量市场份额，具备与国际企业竞争潜力。
2.专用服务商
聚焦行业涌现出一批专用服务商，形成专业优势，但随着技术和实施经验逐渐积累，或者迫于企业生存压力，开始逐渐拓展行业版图。例如，近年来汽车行业下行趋势明显，相关MES厂商连带受挫，传统聚焦于汽车整车及零部件生产MES解决方案的艾普工华逐渐将业务拓展到3C消费电子、电力装备、轨道交通、航空航天、工程机械等行业的MES解决方案研发及实施。
3.新加入的市场参与者
随着MES市场的逐步成熟，企业需求的明确，新加入的市场参与者更加多元化。一方面，部分大型制造企业的IT或自动化部门独立进入MES市场，如徐工机械旗下的徐工信息借助汉云工业互联网平台，打造工业生产管理系统。另一方面，领先ICT企业与工业企业合作，提供技术创新支撑，如阿里云与智引科技合作，打造注塑行业专用云MES工业APP，提升精益管理水平。
（三）我国产业短板和差距
1.供应商水平总体不高
一方面，供应商集中度低，水平参差不齐。2018年市场集中度指数为26.0%，市场集中度持续保持低位，未出现市场领导者。
另一方面，工业知识与工业机理缺乏积累与转化。工艺数据积累意识薄弱，难以形成具有自主知识产权的工艺技术和工业知识体系，而且多年以来惯用国外软件，对工业流程的理解和行业知识库的积累不够。
2.实施服务商成长艰难
我国生产管控软件实施服务商成长艰难，软件产品化程度低，客户需求难把握，实施难度大。
3.应用侧企业实际转化率不高
我国生产管控软件应用侧企业潜在需求旺盛，但实际转化率不高，部分企业认识仍存在局限。
三、我国发展建议
为进一步推动我国生产管理与先进控制软件的发展，助力制造业企业数字化转型，下一步总体发展策略为技术革新、产业培育和生态完善。
优化功能算法组件。进一步突破生产资源动态协同调度、多品种变批量人物动态排产等算法，提升软件的产品化、标准化，贴近生产场景，推广在各行业生产当中的应用。加快布局生产实时优化、模型预测控制等关键技术的突破与验证。
加速工艺技术与知识自动化。构建工业知识库和迭代机制，研究空间流形映射知识表示和协同聚类一致性度量方法，实现初始大规模语义知识库构建。建立多空间流形映射知识提取与自动化封装方法，实现异分布工业大数据隐性知识获取。
培育软件企业和解决方案商。培育专精特新企业，抓住工业企业进行数字化转型的巨大机遇，鼓励软件企业做专做精，在细分行业、细分领域打造自己的优势产品，努力提高软件产品化水平和实施能力。
打造行业龙头和综合解决方案商。资源整合，打造企业生态，鼓励国内企业积极开展商业化并购，在统一开放框架与标准规范的基础上，提升技术方案与产业资源的整合能力，力争形成行业或领域巨头。