工业软件产品形态有何发展趋势?

工业软件自问世以来，主要经历了三种形态，即工具、平台和 SaaS。工具是工业软件最原始的形态，大部分工业软件诞生之初都是以工具形式存在，包括 1957 年 Patrick J. Hanratty 发布第一款工业软件 PRONTO，以及美国宇航局（NASA）于 1966 年发布的世界首款CAE软件NASTRAN等。工具型工业软件的特点是将多年的行业经验和知识积累转化为软件工具，从而有效提升研发、制造、服务等效率。典型的工具型工业软件有 CAD、CAE、CAM、PLC 等。工具型工业软件脱胎于高端工业，需要扎实的工业积淀与技术积累。因此，早期的工具型工业软件往往起源于航空、国防等先进制造企业，其诞生的初衷是解决其本身产品研发的问题。以 CAD 为例，20 世纪 60 年代，手工绘图已经无法满足复杂的产品需求，波音、洛克希德、NASA 等美国航空航天巨头开始自行开发工业软件来代替手工绘图。这一时期比较典型的代表包括由洛克希德投资，达索公司开发的 CADAM；麦道公司开发的 UG；西屋电气太空核子实验室开发的 ANSYS 等。到 20 世纪九十年代，工具型工业软件进入了快速发展时期。在这一时期，工具型工业软件的格局基本形成。

随着工具型工业软件应用的普及，企业产生了大量的 CAD/CAE/CAM 等数据，这些数据的存储、管理和复用等日益成为企业的痛点。最初，这些 CAD/CAE/CAM 企业通过在各自的工具中增加产品数据管理功能或插件来满足这一需求，如 PTC 的 PRO/INTRALINK，I-DEAS 的 Data Management 模块等。然而，随着企业产品越来越复杂，其对产品数据管理的精细化需求也越来越高，这些从工具软件扩展而来的管理功能已经无法满足企业发展的需要。企业急需一种新的工业软件来对这些数据进行有效管控，同时通过流程控制实现数据在上下游之间的传递。上世纪 90 年代，平台型工业软件 PDM 应运而生。这一时期，随着 Windows 和互联网的诞生，平台型工业软件进入了百花齐放、百家争鸣的快速发展期。ERP、CRM、MES 等平台软件纷纷面世。平台型工业软件聚焦于解决企业业务数据和业务流程的管理，其核心是实现跨部门、多专业和上下游之间的协作。进入二十一世纪后，工业软件逐渐步入了战国时代，各个细分领域的工业软件巨头开启了收购兼并之旅，核心目的都在于做大做强各自的平台，将触角尽可能从自身的优势领域横向延伸，扩充其业务版图。在这一阶段，工具软件也开始转向平台化发展。以 CAE 领域为例，ANSYS 公司经过一系列令人眼花缭乱的收购兼并后，多专业仿真软件不再以独立的工具软件形态存在，而摇身一变成了综合仿真平台服务的一部分。

到本世纪 10 年代后，全球制造业分工的精细化和专业化程度越来越高，开始形成了全方位、全球化的产业链格局和供应链网络，全球化协作能力成为企业参与全球供应链角逐的入场券。而同一时期，互联网电商迎来了爆发式增长。以淘宝双十一为例，其成交额从 2010 年的 9.36 亿到 2021 年的 5403 亿，短短 12 年间实现了将近 600 倍的指数级增长。支撑这些海量交易的背后是强大的云计算服务和基础架构。可以说，中国的互联网电商业务成就了今天互联网大厂的公有云基础设施。在综合云服务能力上，这些大厂已经隐隐有与微软 AZURE 和亚马逊 AWS 并驾齐驱的趋势。在互联网电商的示范效应下，制造企业开始接纳云技术，将本地部署的工业软件搬上了私有云或公有云。 Gartner 分析指出，在 COVID-19 危机之后，转移到云的 IT 支出比例正在加速提升，预计到 2024 年，云将占全球企业 IT 支出市场总额的14.2%，高于 2020 年的 9.1%。

然而，对于工业软件而言，上云并非难事，难的是 SaaS（软件即服务）。如图1所示，与本地部署相比，上云或云部署只是把工业软件从企业本地机房搬到了云服务提供商的机房上（也称之为云服务器托管），工业软件本身无需做任何改造。企业除了因此节省硬件投资和服务器运维成本之外，仍然需要自行购买工业软件许可，并负责该软件在云上的部署应用和运营维护。而 SaaS 是一种全新的软件交付模型，由SaaS 提供商统一提供云基础服务，以及基于云的工业软件应用。SaaS 软件一般通过订阅（按月/年）来获得应用许可，SaaS 提供商负责软硬件的部署、运营、维护、以及数据安全性等，企业购买许可后即可"拎包入住"。

SaaS 工业软件与本地部署或云部署的工业软件有着本质的区别，SaaS 工业软件是基于公有云架构，不支持私有云，它利用多租户技术为不同的用户许可开辟独立的软件实例。相比于本地部署或云部署，SaaS 工业软件具有如下优势：

首先，凭借轻松的可扩展性，SaaS 解决方案可以满足其用户业务不断变化的需求，无论这意味着扩大规模以满足增长需求，还是在重组收缩时缩小规模。

其次是创新。加速创新是 SaaS 的主要优势之一，使企业能够持续享受最新的产品和技术所带来的红利，更便于实现跨组织的业务和数据贯通。在数字化转型过程中，这显得尤为重要，企业更容易基于 SaaS 应用和服务重构数字化业务，实现业务模式或商业模式的创新。

第三是移动性。借助 SaaS 解决方案，企业员工能够通过各种移动终端远程访问软件工具和数据，而无需本地安装任何软件。SaaS 的这一优势对于企业保持运营效率和支持有效的分布式协作至关重要。

第四更安全。SaaS 工业软件基于公有云基础架构，发布前需要经过严格的安全认证和审查，并对数据存储、访问和传输等都有全面的加密措施和安全策略，比本地部署的系统安全防护级别要更高。

第五是软件总体拥有成本（TCO）。SaaS 解决方案可帮助企业有效降低工业软件运行、维护和升级等相关的总体拥有成本。它消除了部署软件所需的基础硬件成本、升级软件和数据迁移所需的 IT 投资以及相应的时间成本（升级周期、服务器停机）等。

随着组织需要可扩展、敏捷的解决方案来满足一系列数字化转型的需求，SaaS 的采用率正在持续上升。Gartner 预测，到 2025 年，30%的企业将完全依赖于 SaaS 应用程序来完成其核心业务。很多工业软件巨头敏锐地洞察到了这一趋势，开始纷纷进行 SaaS 化转型，其中最为典型的是 PTC 公司。2019 年 10 月，PTC 以 4.7 亿美金收购了全球首款云原生（SaaS）的三维 CAD 软件 OnShape，开启了其SaaS 化转型之旅。时隔一年三个月，2021年1月，PTC 又以 7.15 亿美元收购了 SaaS PLM 软件 Arena。随后，PTC 正式发布了基于 Atlas 平台的 SaaS 战略，未来 PTC 整个产品系列都将 SaaS 化部署到 Atlas 平台上，包括 Creo、Windchill、ThingWorx 和 Vuforia 等。Atlas 平台将为企业构建数字化内核和底座，为前端应用软件提供核心的数据服务和通用功能服务，使 Creo、Windchill 等软件就像一个个插件一样即插即用。基于Atlas平台，企业可实现对产品研发过程的可视化洞察，甚至可以和生产、服务运营过程进行深度整合，更便捷地打造面向全生命周期、全价值链的产品数字主线（Digital Thread）。PTC 于2023年推出了SaaS 版的 Creo+和Windchill+，再加上 2022 年 4 月收购的下一代 ALM 平台Codebeamer，将打造一套完整的基于 SaaS 的研发数字主线：基于工业物联网平台 ThingWorx和增强现实平台Vuforia可以将这一数字主线延伸到制造和服务环节。而PTC在2022 年 11 月收购的基于 SaaS 的现场服务平台 ServiceMax，将帮助企业打造完整的服务数字主线。至此，PTC 面向全产品解决方案的 SaaS 战略已脉络分明（如图2）。

2023年10月，PTC第一个云原生PLM SaaS产品Arena落地中国市场时，PTC全球资深副总裁兼大中华区总裁刘强曾经说：工业SaaS软件本身的优势很多，除了其部署实施的周期远远要比传统桌面级产品要的快得多外，其可扩展性与传统桌面级产品相比，也非常具有优势，因此未来必然会成为工业企业选择应用工业软件的一个重要选项。

总之，SaaS 化工业软件将能够更好地帮助企业实现数字化转型和业务创新，随时随地快速获取全过程的数字化体验，其必将成为工业软件未来发展的新形态。