工業軟件是指在工業領域進行研發設計、生產制造、經營管理、運維服務等環節中應用的軟件,是工業技術、知識、流程的程序化封裝與復用,是現代工業的“大腦”和“靈魂”。它并非簡單的IT工具,而是工業化長期進程中積累的工業訣竅(Know-How)的數字化結晶,是推動制造業數字化轉型、實現智能制造的核心支撐。
工業軟件分類及代表廠商
工業軟件種類繁多,按其在產品全生命周期和企業價值鏈中的作用,主要可分為以下幾大類:
- 研發設計類軟件(CAx): 用于產品的設計與仿真,是工業軟件中技術壁壘最高的領域。
- 計算機輔助設計(CAD):用于二維/三維建模。代表廠商:法國的達索系統(CATIA, SolidWorks)、美國的歐特克(AutoCAD)、德國的西門子(NX)。
- 計算機輔助工程(CAE):用于工程仿真分析(如結構、流體、電磁等)。代表廠商:美國的ANSYS、MathWorks(MATLAB)、Altair,以及達索系統(SIMULIA)、西門子(Simcenter)。
- 電子設計自動化(EDA):專用于集成電路和電子系統設計。代表廠商:美國的新思科技(Synopsys)、楷登電子(Cadence)、西門子EDA(原Mentor Graphics)。
- 生產制造類軟件: 直接控制和優化生產流程。
- 制造執行系統(MES):連接計劃層與控制層,管理車間級生產。代表廠商:德國的西門子(SIMATIC IT)、美國的羅克韋爾自動化、中國的鼎捷軟件、寶信軟件。
- 工業控制系統(ICS):如可編程邏輯控制器(PLC)、分布式控制系統(DCS)、數據采集與監控系統(SCADA)的嵌入式軟件及上位機軟件。代表廠商:西門子、羅克韋爾自動化、施耐德電氣、ABB、和利時、中控技術。
- 經營管理類軟件(ERP/SCM/CRM): 管理企業資源、供應鏈及客戶關系,雖具通用性,但在工業領域有深度適配需求。代表廠商:德國的SAP、美國的Oracle、中國的用友、金蝶。
- 運維服務類軟件: 保障產品及設備在服役期的健康與效能。
- 產品生命周期管理(PLM):管理產品從概念到報廢的全過程數據與流程。代表廠商:達索系統(ENOVIA)、西門子(Teamcenter)、美國的PTC(Windchill)。
- 預測性維護與資產性能管理(APM):基于物聯網和數據分析進行設備健康管理。代表廠商:美國的艾默生(AMS)、GE Digital、中國的東土科技等。
- 嵌入式工業軟件: 嵌入在工業產品和裝備內部的專用軟件,如汽車電控單元(ECU)中的軟件、數控系統(CNC)軟件等,是裝備智能化的關鍵。代表廠商分布于各特定設備領域。
網絡與信息安全在工業軟件開發中的重要性
隨著工業軟件與工業互聯網、云平臺的深度融合,網絡與信息安全已成為其開發的基石和生命線。工業軟件安全開發主要關注以下幾點:
- 安全設計: 在軟件架構設計階段就融入安全理念,遵循“安全左移”原則,識別并規避潛在漏洞。
- 協議與數據安全: 工業協議(如OPC UA、Modbus TCP/IP等)需進行安全增強,數據在采集、傳輸、存儲過程中需加密,并保障完整性。
- 訪問控制與身份認證: 實施嚴格的用戶權限管理和多因素認證機制,防止未授權訪問。
- 漏洞管理: 建立全生命周期的漏洞掃描、評估、修補和披露機制,尤其關注對已知通用漏洞(如內存溢出、注入漏洞)的防護。
- 合規性要求: 滿足國內外日益嚴格的工業安全標準與法規,如中國的《網絡安全法》、《關鍵信息基礎設施安全保護條例》、等保2.0,以及國際的IEC 62443系列標準。
- 供應鏈安全: 確保軟件開發過程中使用的第三方組件、庫和工具鏈的安全可靠,防止供應鏈攻擊。
- 韌性設計: 確保軟件在遭受攻擊或出現故障時,能維持核心功能或快速恢復,保障工業生產連續性。
工業軟件是制造業高質量發展的核心要素,其分類覆蓋工業全價值鏈。在數字化、網絡化背景下,將網絡與信息安全深度融入工業軟件的需求分析、設計、編碼、測試、部署和運維的全過程,構建內生安全能力,是保障工業體系穩定運行和國家制造強國戰略安全的必然要求。