我国两化融合关键技术、产品及产业生态国际竞争力现状、制约因素及提升对策研究
李 君1，邱君降1，邵明堃1，窦克勤1，刘 帅1，王庆瑜1，李灿强2
(1.国家工业信息安全发展研究中心，北京 100040;2.国家信息中心，北京 100045)
摘 要： 信息化和工业化融合(简称“两化融合”)是加快我国制造业转型创新和高质量发展的重大战略，这一战略的推进实施离不开一系列关键技术及产品的有力支撑。为了改善当前我国两化融合关键技术及产品受制于人的局面，分析了我国工业软件、工业控制系统、工业网络等支撑融合发展的关键技术、产品及其产业生态的国际竞争力现状；提出了竞争力提升面临的工业知识经验软件化进程缓慢、产业生态构建能力薄弱、大规模产业实践缺乏、行业基础共性技术创新不足、以及关键领域国际标准话语权缺失等5方面制约，最后从核心技术攻关及产业化、工业技术软件化、产业生态圈培育、自主发展环境建设、先进技术前瞻布局等多个角度提出了提升我国两化融合关键技术、产品及产业生态竞争力的对策和建议。
关键词： 两化融合；关键技术；产业生态；国际竞争力；对策
0 引言
制造业是实体经济的主体，推动制造业高质量发展是我国构筑现代化经济体系的重要着力点。改革开放40多年来，我国持续快速推进工业化和现代化进程，建成了门类齐全、独立完整的工业体系，已成为世界制造业第一大国[1]。近年来，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术持续创新并与制造业加速渗透融合，不断催生出新的生产方式、服务模式和产业形态，为制造业转型升级和创新发展带来了新机遇[2-6]。为应对当前复杂的国际国内经济形势以及制造业发展面临的严峻挑战[7]，把握信息技术突破性进展带来的变革机遇，深入推进信息化和工业化融合(简称“两化融合”)，是我国加快制造业整体转型创新，加速实现从制造大国向制造强国转变的必由之路。
在两化融合背景下，工业软件、工业控制系统、工业网络等支撑融合发展的关键技术与产品的创新及其在工业企业中的应用普及，是制造业加快数字化、网络化、智能化发展，进而实现质量和效益整体提升的重要前提。两化融合关键技术和产品往往具有研发周期长、投入高、风险大等特点，是世界各国重点支持和保护的对象。近年来，经过不懈努力，我国工业软件、工业控制系统、工业网络等两化融合关键技术不断取得了突破，产品化、产业化也取得了长足进步，其国际竞争力日益提升，但这些关键技术总体“受制于人”的局面尚未得到根本改观[8-9]，这一现状严重制约了我国制造业的转型创新和安全可持续发展。因此，研判我国两化融合相关关键技术、产品及产业生态的国际竞争力现状，找准与国际领先水平的差距，剖析制约我国相关技术、产品、产业国际竞争力提升的主要因素，并有针对性地提出应对策略，对于引导科技界、产业界加快突破两化融合关键技术及产品“卡脖子”难题、促进制造业高质量发展具有重要的现实意义。
近年来，学术界及产业界高度重视我国两化融合相关关键技术及产品的发展，围绕技术攻关、产业发展、竞争力提升等开展了一系列研究。例如，《科技日报》针对工业领域亟需攻克的35项核心技术进行了梳理、解读和评析[10]；蒋昕昊等[11]对我国工业软件产业的市场现状、竞争格局、发展趋势进行了分析，并从政策机制、技术产品和产业升级等方面提出了发展建议；段玺等[12]、陈曦等[13]、岳秀江等[14]等分别对我国计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)、数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)等技术、产品及产业的发展现状，与国际领先水平的存在的差距等进行了分析，并提出了对策建议；陈尚文[15]、张虎等[16]则分别针对现场总线、工业以太网，对比分析了国内外相关技术应用现状及其优劣势。
随着外语教学理论研究的进一步深入和高校外语教育及教师发展的需要，学界对于外语教育教学的目标也由以往的纯“工具性”上升为“工具性”与“人文性”兼具的双重目标：一是语言文学目标，二是社会人文目标[1]。对于学生的培养也“由以往的语言技能转变为培养国际化领导人素质，使学生具有国际视野和跨文化能力，传播好中国声音[2]。”与此同时，我国出国及回国留学人员持续增长，近年来这一趋势更加明显。2017年，我国出国留学人数首次突破60万大关，达60.84万人，同比增长11.74%，持续保持世界最大留学生生源国地位。其中公派出国留学中访问学者1.28万人，占派出总数的41.17%[3]。
上述研究多从单项技术、单类产品入手开展研究探讨，结论及成果为我国两化融合有关技术和产品的发展提供了有益的借鉴。当前，在新一代信息技术与制造业加速融合，以及国际国内形势日益复杂多变的大背景下，全球围绕融合发展关键技术、产品及产业生态的竞争日益激烈，体系化、系统化开展我国两化融合关键技术、产品及产业生态国际竞争力研究显得重要而急迫。为此，本文聚焦工业软件、工业控制系统、工业网络等两化融合关键技术及产品，对其国际竞争力的现状、制约因素进行系统分析，并提出提升其国际竞争力的具体对策与建议，以期为政府和产业界协同推进核心技术攻关、产品化、产业化，缓解“卡脖子”难题提供参考。
1 两化融合关键技术、产品及产业生态的国际竞争力现状
从企业层面看，两化融合是通过信息技术与工业技术(制造技术、自动化技术、现代管理技术等)的紧密结合，实现研发设计、生产制造、经营管理等核心业务数字化、网络化、智能化的过程[17]。支撑两化融合发展的关键技术及产品往往是信息、通信、制造等多领域、多学科的技术、知识和经验融合创新的成果，并且会随着新一代信息技术的快速发展而不断迭代升级。对制造企业而言，工业软件、工业控制系统、工业网络是其推进两化融合、加快数字化转型过程中不可或缺的关键技术和产品。
为此，本文从工业企业两化融合涉及的研发设计、经营管理、生产管理、过程控制等几个业务层次入手，对核心工业软件、工业控制系统、工业网络等两化融合关键技术及产品的国际竞争力现状进行了系统研究分析(如表1)，形成了以下主要结论。
表1 两化融合关键技术、产品及产业生态竞争力现状概览
续表1
(1)研发设计类工业软件技术和市场整体落后国际，短期内难以实现赶超
(1)工业知识及经验的数据化、模型化、软件化能力不足，严重制约自主工业软件产品化产业化发展
1)计算机辅助设计(CAD)软件方面 法国达索CATIA、美国PTC Creo、德国西门子UG等国外龙头企业的实体类(三维)CAD产品，在多内核驱动、几何模型交换和驱动等核心技术方面具有雄厚积累，沉淀了大量的规则库、知识库、模型库，技术优势较为明显。并且，这些国际厂商也善于进行技术、资本、品牌等能力与资源的整合，产业化能力相对突出。凭借技术及产业化优势，达索、PTC、西门子等厂商的产品长期占据国内60%以上的市场[18]，数码大方、中望龙腾、山大华天等国内厂商的产品皆依赖国外商用几何内核，其技术水平、产品性能尚不能对抗国外产品。然而，数码大方、中望龙腾等国内公司的平面类(二维)CAD产品已经达到一定技术水准，在机械制造等个别行业可与美国Autodesk等公司产品竞争。
2)计算机辅助分析(CAE)软件方面 西门子、达索、MSC、ANSYS、ESI等国际巨头经过近50年的技术积累和商业化发展，在计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)分析、多物理场景仿真分析等核心技术方面形成了各自的优势，产品成熟度高且易于使用，在国内商用CAE市场占有率达90%以上[17]。国内企业及科研院所虽然在CAE理论研究、技术突破与软件产品化研发方面的努力从未停止，但其相关产品的技术水平和产品化、产业化程度总体上仍大幅落后于国际领先产品，难以突破国际厂商通过长期整合建立的牢固生态，一部分国内产品仅能在国外商业CAE软件覆盖不到的边缘领域生存。
3)在产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)软件方面 西门子的Teamcenter、PTC的Windchill、达索的ENOVIA等产品在软件体系架构、信息建模、数据集成等核心技术方面具有明显优势，其产品基本垄断了国内中高端PDM/PLM市场。值得关注的是，这类软件成效的发挥在很大程度上取决于其是否可以实现与企业其他信息系统间的数据共享及业务协同，西门子等国际巨头往往具有CAD、PDM/PLM、企业资源计划(ERP)、制造执行系统(MES)、供应链管理系统(SCM)、客户关系管理(CRM)等全系列产品，在适配兼容、数据集成共享等方面具有明显优势。国产PDM/PLM软件发展起步相对较晚，在核心技术积累、产品化等方面处于相对劣势，技术、市场均处于“追赶”阶段。但一部分国产软件产品，凭借定制化、本地化、低成本等特点在中低端市场形成了一定的优势。
4)在电子设计自动化(EDA)软件方面 Synopsys、Cadence、Mentor国际三巨头凭借积累的巨大技术优势，以及对先进工艺的全面支撑能力，占据了全球80%以及我国近90%的EDA市场，其EDA软件功能覆盖电子产品设计制造全流程，可以支持设计者进行自动化的逻辑编译、简化、分割、综合优化、布局布线、仿真及辅助制造。国产EDA产品与国外领先产品仍然存在“代差”，国内厂商普遍缺少全流程平台系统，在数字设计、射频仿真等重要领域的核心工具严重缺失，现有解决方案难以全面支撑先进工艺的发展需求，大大削弱了其相关产品、工具的竞争力。
综上所述,采取氧气雾化吸入布地奈德混悬液联合复方异丙托溴铵溶液治疗喘息性支气管炎疗效明显,副作用小,值得临床推广。通过精细有效的护理,使患儿家长熟练掌握雾化吸入的方法,加强对于患儿及家长的有关常识的宣教,确保患儿及家长能够积极配合治疗,能够极大程度地提升雾化吸入治疗的效果。
(2)企业经营和生产管理类工业软件整体处于追赶国际阶段，个别细分领域达到国际并跑水平
将先进的生产运作、经营管理理念及模式与信息通信技术(Information and Communication Technology, ICT)技术深度结合，帮助用户不断提升生产管控水平、业务运作效率和经营管理水平，是经营和生产管理类工业软件的核心目标。这类工业软件通常不存在实质性的技术壁垒，产品化和产业化是各类厂商竞争的焦点。总体看来，国内外各类企业经营和生产管理类工业软件各有所长。
聚焦三维CAD、CAE、EDA、高端ERP软件、新一代制造执行系统、大型PLC等与国外技术差距以及产品化差距明显、亟需突破的关键领域，发挥市场主体、政府引导作用，加快关键技术攻关、产品化及产业化(部分亟需突破的关键技术如表2所示)。行业龙头企业应持续加强研发投入，与优势科研院所、领先解决方案提供商等组建形成产学研用联合体，通过创新联合体成果共创、利益共享、风险共担等合作机制，共建开放、协同、高效的共性技术研发平台或产品创新中心，共同开展关键共性基础技术的协同攻关和应用验证，突破“技术产生—扩散—首次商业化—产业化”的技术创新及成果转换通道，破解融合发展技术瓶颈。联合体应当注重加强开放式创新，在安全可靠的前提下，充分运用全球化的资金、人才等创新资源，加快协同创新步伐。政府部门应着力建立健全基础研究的支撑服务体系，一方面加大财政对基础研究的持续支持力度，探索设立技术创新基金并健全其运行机制，引导地方企业和社会力量增加基础研究领域投入；另一方面，应面向一些关键核心的技术领域，建设集快速审查、快速确权、快速维权为一体的知识产权保护制度，为产业协同创新提供强有力的制度保障。
2)在企业资源计划(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)等领域 国际知名厂商的产品凭借更加先进的管理理念和技术架构、更加国际化的业务模式、更加丰富的实施经验以及更具优势的持续服务能力，在国内大型企业市场占据主导地位，用友、金蝶等国内厂商凭借本土优势在中小企业市场占据了较大的市场份额，但总体上，国产产品在技术和市场上仍处于追赶国际阶段。
在交流电机高性能驱动场合中,矢量控制[1]和直接转矩控制[2-5]得到了广泛应用.这两种控制方法的不同之处在于,直接转矩控制是用转矩和磁链滞环控制器来直接控制电机的转矩和磁链,而矢量控制是通过控制电机定子电流的d-q轴分量来控制电机的转矩和磁链.所以直接转矩控制的动态性能要比矢量控制的动态性能好,但是直接转矩控制存在转矩脉动和开关频率不固定的问题[6-7].针对转矩脉动问题,文献[8]给出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法,有效地减小了异步电机的转矩脉动.直接转矩中开关频率不固定问题的根本原因是采用了滞环控制器,而文献[6]采用一种新的转矩磁链控制器解决了这一问题.
3)在商业智能(BI)等新兴领域 随着大数据、可视化、开源架构等技术的创新应用，国内BI市场蓬勃发展，但总体仍处于起步发展期。BI领域产品研发不存在实质性技术壁垒，但由于数据质量不高、智能数据挖掘算法不完善等原因，国内外产品的应用水平和成效均有待提升。
1.1 资料来源 选取2016年6月-2017年9月万宁市计划生育服务中心诊治的60例女性免疫不孕患者作为观察组，同时期的60名健康者为对照组。对照组的60名健康者中，年龄22～35岁，平均年龄为(30.3±3.8)岁，均为已婚已育女性。观察组的60例女性免疫不孕患者中，年龄23～36岁，平均年龄为(30.2±3.5)岁，病程：≤4.0年者40例，>4.0年者20例，其中原发性不孕者20例，继发性不孕者40例。两组妇女的年龄比较，差异无统计学意义(P>0.05)，两组具有可比性，同时所有患者均知情同意，并经伦理学委员会批准通过。
(3)部分工业控制系统产品的技术水平已与国际领军厂商基本持平，但产业生态整体处于劣势地位
工业控制系统承担各类制造设备和生产装置的数据采集与集成、运行监测、自动控制与状态优化，是工业制造系统的“大脑”。工业控制系统是一种典型的软硬结合型解决方案。总体看来，我国工业控制系统产品领域目前整体处于由“跟跑”向“并跑”转变的发展阶段，国内厂商在硬件核心技术方面处于劣势，但在系统的集成应用方面形成了一定优势。
围绕高端研发设计类软件、生产和经营管理类软件、大型工业控制系统等产品供给能力和质量提升，政府部门应针对我国工业软件的长期发展，加快制定出台战略性发展纲要，组织实施工业技术软件化工程，引导龙头企业、软件供应商等的共同合作，将掌握的行业共性知识经验进行数字化、模块化和软件化，形成可复用、可推广的通用知识库、模型库、机理库，以及产品化的软件、系统或解决方案。领先软件供应商、系统解决方案提供商等主体，在不断提升现有产品竞争力的同时，应注重顺应工业软件组件化、轻量化、云化发展趋势，以企业应用需求为牵引，基于新型软件体系架构加快现有软件产品云化改造、新型工业APP的开发推广，并创新软件部署方式和收费模式，以低难度部署、低成本实施服务企业特别是广大中小企业的数字化转型，在“新赛道”迅速构建对国际厂商的竞争新优势。
此外，在中国水利企业协会组织的全国水利“双优”评选及中国水网组织的年度水业评选活动中，中国水务公司连续多年蝉联“全国优秀水利企业”“中国水业十大影响力企业”称号。
2)核心控制系统方面 在流程行业，国内外分布式控制系统(DCS)、先进过程控制(APC)产品性能不相上下，但国外厂商通过绑定装置模型、集成工艺包等方式，构建了上下游协同发展的产业生态，市场优势明显。在离散行业，国外分布式数控(DNC)和计算机数控(CNC)产品技术和市场均保持优势，尤其在中高档产品方面处于“领跑”地位，可靠性、稳定性不高，用户接口不完善、体系结构不开放是国产产品的重要短板。
3)面向特定需求的辅助应用系统方面 Triconex等国外厂商的安全仪表系统(SIS)占据了绝大部分国内市场，虽然和利时、浙江中控的SIS产品在一定程度上打破了国际垄断，但整体水平与国际领先产品仍有差距。国产SCADA则凭借多年行业深耕，在市场上占据主导地位，尤其在电力领域形成了鲜明优势，但国外高端SCADA产品在技术方面仍处于领先地位。
(4)现场总线、工业以太网领域核心技术长期被国外厂商和组织垄断，工业无线网络的发展为我国在工业通信网络领域抢占国际话语权创造了机遇
2)在工业无线网络领域方面 伴随WLAN等无线技术的飞速发展，全球工业无线网络市场快速增长，成为工业通信增长最为迅速的领域，围绕其国际标准话语权的争夺日趋激烈。我国厂商通过提早布局、持续技术研发与长期应用探索，逐步形成了良好的国际影响力和竞争力。例如，我国自主研发的WIA-FA技术已成为IEC标准，是国际上第一个面向工厂高速自动控制应用的无线技术规范；华为深度参与、积极主导5G国际标准制定，形成1 600余项5G核心专利，并大力推动5G等技术在工业领域的应用。
1)在现场总线、工业以太网领域方面 FF、PROFIBUS、CAN、HART、WorldFIP、CC-Link、Ethernet/IP、PROFINET、EtherCAT等主流国际标准均被国际各大厂商和组织长期垄断，我国自主研发的自动化以太网(Ethernet for Plant Automation, EPA)国际标准一定程度上打破了国际多强垄断局面，但其技术成熟度与国际先进水平相比仍存在一定差距。此外，尽管我国相关厂商可基于国际厂商提供的芯片、开发包等研制一系列符合国际标准的设备及系统，但由于基础模块、技术源等依赖于人，导致国产产品与国际先进水平仍有一定差距，全系列产品化开发能力亦较为不足。
传统理论认为法律趋同有两种方式：一种是被动地接受其他国家的法律，又称移植，对应上文法律的强行趋同；另一种是主动地接受其他国家的法律，又称继受，对应上文法律的自发趋同。该理论同时主张，不论是移植还是继受，都是经济落后国家对经济发达国家法律制度的趋同。并且，不同法律体系的移植和继受都从法律制度的改变开始，该制度可以脱离一国的法律文化而产生，但要使制度有稳定性和适应性则需要由该法律制度所表征的法律文化与本土原先的法律文化消解冲突并相互融合，最终才能在新产生的法律文化上彰显制度的生命力。[注]参见米健：《当今与未来世界法律体系》，第14-19页。
现场总线、工业以太网、工业无线网络等工业网络通信技术及产品主要用于解决工业现场设备、系统之间的数字通信、信息传递等问题，是工业自动控制系统的“神经系统”。工业通信网络领域的竞争主要体现为如何抢先以国际标准的形式构筑技术壁垒，进而获取市场优势。目前，在现场总线、工业以太网等相对传统的工业网络领域，我国缺乏标准、核心技术的国际话语权，相关产品与国际水平也有一定差距，而在工业无线网络等新兴领域，我国厂商具有抢占国际话语权的新机遇。
未来，围绕工业网络国际标准话语权的争夺会日趋激烈，但是多标准并存的格局将长期存在。
（1）态势要素的获取：采集和获取相关环境中的重要信息和线索，获得原始态势数据，这是进行态势评估和预测的前提和基础。
2 两化融合关键技术、产品及产业生态国际竞争力制约因素
造成我国工业软件、工业过程控制系统、工业网络等两化融合关键技术及产品国际竞争力不强的原因，有的是核心技术上的差距，有的则是产品化、产业化方面的不足。从以上两个方面入手，进一步细化分析，制约我国两化融合关键技术、产品及其产业生态国际竞争力提升的主要原因可归纳为以下5点：
作为支持研发人员在虚拟环境中进行产品设计、仿真及测试优化的重要工具，研发设计类工业软件已经成为加快工业产品创新、提升研发效率、降低产品成本的利器。研发设计类工业软件中蕴含着大量数据化、模型化、规则化的专业知识和经验，其发展有赖于长期的技术积累和实践迭代。总体看来，国外研发设计软件技术及产品化水平具有压倒性优势，在市场上占据主导地位，国产软件在一些细分领域虽有一定发展，但短期内尚无法赶超国外产品。
备用调度监控中心应能在主监控中心的调度自动化系统处于事故或灾难，不能继续运行时，保证电力调度人员在备用调度监控中心能继续有效地监控本地区的电网运行，并能有效地与其他系统进行数据互通。维护电网的安全稳定运行。
工业软件是将长期积累、积淀的工业实践知识、经验进行数据化、模型化、软件化，并在应用中持续迭代优化的一种工具产品。一款成熟的商业软件往往需要几十年的技术积累和应用迭代。与发达国家相比，我国工业技术、知识、经验的系统化积累相对薄弱，并且由于重视度不够、资金投入不足、研究持续性差等原因，我国工业知识及经验的数据化、模型化、软件化程度不高，难以转换为通用化、商品化的解决方案，自主工业软件创新缺乏“工业知识内核”，进而削弱了核心竞争力。以三维CAD/CAE为例，“十五”～“十二五”期间，我国有关部委对该领域的研发资金支持约2亿元，而全球最大的CAE厂商Ansys仅2016年的研发投入就达到20亿元，相当于我国政府“十五”～“十二五”期间研发支持资金总投入的10倍[19]。这些因素导致国内三维CAD/CAE市场几乎被国际厂商掌控，国内厂商产品功能偏于单一，且软件运行所需的配套模型库、知识库、规则库等工具亦不够完备，从而难以高效支撑设计制造过程中遇到的复杂问题，对研发效率的提升作用相对不足。
(2)国际厂商产业生态优势明显，与产业链上下游厂商形成利益共同体，为我国技术及产品创新带来二次制约
除了强大的研发创新技术优势，国际厂商通过体系化、多层次的市场战略布局加速整合产业链资源，不断构建并扩大其产业生态圈，客观上加剧了对我国两化融合关键技术及产品发展的制约。具体而言，①在市场营销方面，国际厂商往往通过设备设施绑定软件、产品嵌套工具模型、免费普及配套产品等体系化市场策略，不断积累用户资源，培养用户习惯，逐步构筑起市场壁垒，例如，西门子、施耐德、罗克韦尔等国际厂商在工业自动控制领域均具有软硬一体、环环相扣的产品体系，均通过工业控制软件系统、工控装备、制造装备捆绑的销售策略建立了各自的市场竞争优势。②在产业整合方面，国际厂商通过收购并购不断整合产业链，强化了市场垄断优势，例如，西门子通过收购UGS公司成为全球领先的PLM软件和服务提供商；ANSYS自2000年起，进行了包括AEA、Fluent、Century、Ansoft、SpaceClaim在内的10余次并购，逐渐成为仿真软件领域巨头。③在生态建设方面，部分国际厂商通过把控国际标准和认证，形成利益交织的产业联盟，牢牢把握了市场主导权，例如，加拿大沃泰公司的Achilles认证得到了全球工控界的广泛认可，施耐德等巨头明确其供货商必须通过该认证，IEC、NIST则完全参照该认证出台国际标准。
(3)替代成本和潜在风险阻碍了国产技术及产品规模化应用，导致其难以通过产业实践实现迭代升级
国际知名厂商的研发设计类软件、经营和生产管理类软件、工业控制设备及系统等产品深受我国大型企业的青睐。近年来，尽管软件开源、标准开放等趋势日益明显，ERP等经营管理软件在技术层面已不存在实质门槛，我国DCS、APC等工控产品性能也已接近国际先进水准，但国产化替代成本和潜在风险阻碍了国产技术及产品的规模化应用，导致其难以通过产业应用实现迭代升级。具体而言，一方面，国际知名厂商凭借先发技术和市场优势，其产品已渗透至企业生产经营的各个环节，并与客户建立了稳定合作关系，国产化替代不仅投资巨大，而且存在一定的技术风险，企业既无需求也无动力。以ERP软件为例，进入中国市场27年来，SAP在我国大型高端企业市场占有率已经超过30%，有近90%大型国有、民营企业在使用SAP相关管理解决方案，中国石化、中国石油、海尔集团、中国华能等一大批大型集团型均与其形成了稳固的长期合作关系。另一方面，PLC、DCS、APC等产品作为工业自动化生产的基础组件，广泛应用于钢铁、石化、电力等领域，其安全性、稳定性一旦出现问题，不仅危及人员健康、财产安全，还会影响产业经济的持续发展，大型企业高层在决策时往往会选择国际知名厂商的成熟产品，国内厂商难以借助大规模实践推动产品迭代升级。
(4)关键基础共性技术缺失，核心技术创新与成果转换难以跨越“死亡之谷”
一方面，相比发达国家，我国行业性的基础共性技术创新能力相对不足，导致核心元器件、先进基础工艺、基础算法框架、智能控制等基础共性技术供给不足，致使两化融合的部分关键产品“缺芯少魂”、缺少“自主内核”，成为阻碍我国相关产业迭代升级的主要瓶颈之一。例如，国内厂商尚未完全掌握CAD的几何内核算法、CAE的有限次元算法等基础核心算法，仍需通过国外厂商“授权”或整体购买的方式进行经营，产品发展命脉为他人所把控。另一方面，由于缺乏产学研用一体化的创新传导机制，导致一些科技成果难以实现成果转换和产业化发展，无法跨越从实验室产品到产业化之间的“死亡之谷”。例如，国内40余年发展积累的、较为系统的行业CAE软件成果主要集中在各类科研院所内部，因无法顺利实现成果产业化转化，极大地阻碍了我国商用CAE的成长。
当前，我国工业化已经步入中后期，信息化浪潮带来了千载难逢的机遇，持续推进两化融合是加快制造强国建设、推动经济高质量发展的必然选择，这在客观上要求必须加快攻克制约融合发展的关键技术和产品瓶颈。针对分析得出的制约我国两化融合关键技术、产品及产业生态的竞国际争力提升的主要因素，本文从核心技术攻关及产业化、工业技术软件化、专业人才储备、产业生态培育、先进技术前瞻布局等方面提出以下对策建议：
在一些关键领域，掌握国际标准制定的话语权，构建核心技术壁垒，是建立国际竞争优势的有效手段。国际知名厂商和机构往往凭借技术先发优势，通过制定国际标准、设立认证门槛、构建产业联盟等方式，迅速掌握国际竞争主导权，导致我国企业只能在国外主导的“游戏规则”下开展市场竞争，从而丧失竞争优势。例如，在现场总线和工业以太网方面，西门子、施耐德、霍尼韦尔等国际巨头，长期主导相关国际标准的制定，并以标准为基础，统一设备、系统、接口的技术参数，整合产业链，牢牢掌握了相关技术和产品市场竞争和价值分配的话语权，极大地制约了我国工业网络技术和产品的发展。
3 提升两化融合关键技术、产品及产业生态国际竞争力的对策与建议
(5)关键领域国际标准话语权缺失，成为部分两化融合技术与产品发展的重要掣肘
(1)集中力量攻克一批关键基础共性技术，打通科技成果转化通道加速产业化进程
作用在卷筒上的循环动态载荷如图15所示，由于该载荷谱的平均应力不等于零，一般需要将该载荷谱转换为对称循环(使其平均应力等于零)，这样便可以利用标准试样的S-N曲线预测卷筒结构的疲劳寿命。而Goodman曲线为简单的直线形式，且其计算结果偏于保守，所以本文采用Goodman来修正具有不同平均载荷的载荷谱[15]，交变载荷修正公式为:
1)在制造执行(MES)、质量计量、能源管理等领域 由于业务本身个性化定制需求强烈，国内厂商凭借用户需求习惯洞悉、二次定制开发、业务功能细节、实施服务成本等的明显优势，整体已经实现从“跟跑”到“并跑”的转变。
表2支撑融合发展相关产品亟需突破的关键技术(部分)
(2)加快工业技术软件化进程，提升关键工业软件供给能力和质量
1)基础控制装置方面 西门子等PLC国际厂商的核心技术积累雄厚，并且凭借先发优势，多年来通过推广近乎免费的STEP7编程软件培养了海量用户，形成良好的品牌效应和稳固的生态优势，在大中小型PLC市场均占据主导。国内厂商小型PLC产品整体技术与国际厂商基本持平，近年来市场份额保持较高增速，但大中型产品在技术和市场上均处于劣势。
(3)加快协同共赢产业生态圈培育和重点领域开源项目发展，逐步打破国际厂商垄断优势
兼具技术实力和生态构建能力的龙头厂商，应当多措并举，依托国内、面向全球构建产业生态，提升技术、产品的国际竞争力。一方面，龙头厂商应充分联合产业联盟、行业组织、创新联合体等组织，强化产业链纽带关系，推动产业内主要厂商、系统集成商等协同开展两化融合关键技术及产品研发、资源整合、业务拓展，通过统一技术参数、产品规格、数据接口等标准规范，打破各方“单打独斗”的被动局面，形成协调一致的市场规则，加快构建协同共赢的产业生态。另一方面，技术能力突出、资源优势明显的龙头厂商应充分利用好开源技术带来新机遇，发动合作伙伴共同建设开源产业联盟，加强重点领域开源项目的培育与攻关，加快研制一批开源工业软件，形成一批开放标准，并通过推动开源成果大范围共享，建立新的生态圈，逐步降低对传统国外技术产品的依赖。
(4)强化应用示范、评估引导和人才培育，改善国产技术及产品发展与应用环境
政府部门可面向航空航天、船舶、汽车、电子等条件相对成熟的行业及领域，组织龙头企业开展成熟可靠国产技术产品的应用示范，加速国产技术产品应用普及与迭代优化；在一些国家财政支持的重大专项实施中，对国产工业软件应用比例、自主软件技术突破、国产产品产出及产业化等提出一定要求，进一步推动国产产品的规模化应用和自主创新。行业性组织、产业联盟应当充分发挥中立性优势，面向不同行业、不同领域构建国产工业软件成熟度评价体系，组织开展评估认定工作，引导产业自主发展。龙头厂商应在充分运用全球化人才提升技术与产品创新能力的同时，加强与各类院校的合作，通过开展专业教育、技能培训、实战竞赛等方式，推动各类人才熟练掌握国产技术产品使用技能，为国产技术和产品发展奠定良好的人才基础和社会氛围。
(5)加强新一代信息技术前沿领域先进适用技术和标准的前瞻布局，塑造竞争新优势
在移动互联网、物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术发展的前沿领域，政府部门应加强政策引导和资金支持，引导产业界找准技术创新、产品化、产业化的切入点和突破口，加快形成一批成熟解决方案。能力突出的领军制造企业应加强与领先IT、CT企业的协同创新，围绕特定工业场景加强以新兴技术应用为核心的系统性解决方案研制与推广，针对相对成熟的先进适用技术及解决方案加快国际标准化布局，抢占相关产业发展先机，加快形成国际竞争新优势。
4 结束语
在当前复杂的国际国内经济形势下，两化融合是关系我国企业生存和可持续发展以及制造业高质量发展的战略性选择。两化融合发展离不开一系列关键技术和产品的支撑，本文主要围绕支撑融合发展的工业软件、工业控制系统、工业网络等关键技术、产品及其产业生态，系统开展了国内外竞争力对比研究，分析了我国两化融合关键技术、产品及产业生态发展存在的不足，提炼出工业知识经验软件化进程缓慢、产业生态构建能力薄弱、大规模产业实践缺乏、行业基础共性技术创新不足、以及关键领域国际标准话语权缺失等五方面的制约因素，并从核心技术攻关及产业化、工业技术软件化、产业生态培育、自主发展环境建设、先进技术前瞻布局等多个角度提出竞争力提升的具体对策和建议。未来，将在现有研究基础上，进一步研究两化融合关键技术、产品及产业生态竞争力量化评价体系，探索构建两化融合相关技术产品及产业发展态势监测体系，加快推动我国两化融合技术、产品及产业生态国际竞争力的提升。
采用文献[27]Molish法对20%vol和72%vol红枣白兰地的致浊物进行定性分析，实验结果，20%vol未出现紫红色环，72%vol出现紫红色环。表明20%vol红枣白兰地致浊物中不含有糖类，72%vol红枣白兰地致浊物中可能含有糖类，与红外光谱图结果相吻合。
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Current situation ,restricting factors and countermeasures study on international competitiveness for China ’s key technology ,products and industrial ecology of the integration of informatization and industrialization
LI Jun 1,QIU Junjiang 1,SHAO Mingkun 1,DOU Keqin 1,LIU Shuai 1,WANG Qingyu 1,LI Canqiang 2
(1.China Industrial Control Systems Cyber Emergency Response Team, Beijing 100040, China;2.State Information Center, Beijing 100045, China)
Abstract ：Integration of Informatization and Industrialization(III)is a crucial strategy to accelerate the transformation, innovation and high-quality development of manufacturing industry for China, and promotion of this strategy needs strong supports from a series of key technologies and products. To improve the current situation that key technologies and products of III are controlled by other countries, the key technologies, products and industrial ecology of III including industrial software, industrial control system and industrial network were studied. Five restrictive factors that were slow software process of industrial knowledge and experience, weak ability of industrial ecological construction, lack of large-scale industrial practice, insufficient innovation on general technology in industry and lack of international standardization in key areas were put forward. From the perspectives of key technologies tackling and industrialization, software of industrial technology, industrial ecology construction, independent development environment construction and advanced technology prospective layout, the countermeasures and suggestions were proposed to enhance the competitiveness of China’s key technology, product and industrial ecology of Ⅲ.
Keywords ：integration of informatization and industrialization; key technology; industrial ecology; international competitiveness; countermeasure
DOI ：10.13196/j.cims.2019.09.020
收稿日期： 2019-01-31；修订日期： 2019-05-28。Received 31 Jan.2019;accepted 28 May 2019.
基金项目： 国家社会科学基金重大资助项目(15ZDB151)；国家自然科学基金资助项目(61771281)；工信部2018年工业互联网平台创新发展工程专项资助项目。Foundation items: Project supported by the National Social Science Foundation, China(No.15ZDB151), the National Natural Science Foundation, China(No.61771281), and the Industrial Internet Platform Innovation and Development Program, China.
中图分类号: C931
文献标识码： A
作者简介：
每份标本均使用2种ELISA试剂对HBsAg进行检测，均设有空白对照、室内质控品、阴性对照与阳性对照。
李 君(1987-)，女，山西长治人，国家工业信息安全发展研究中心信息化所副所长，硕士，研究方向：两化融合、工业互联网、智能制造、企业现代管理等，E-mail:lijunqx@163.com;
Cubism dramatically influences Williams’writing of poetry,which would be discussed further.
+邱君降(1986-)，男，浙江温州人，高级工程师，博士，研究方向：两化融合、智能制造、工业互联网等，通信作者，E-mail:qiujunjiang86@163.com；
邵明堃(1986-)，男，辽宁营口人，工程师，硕士，研究方向：两化融合、工业互联网等；
窦克勤(1989-)，男，天津人，工程师，硕士，研究方向：两化融合、数字经济等；
步行穿越调查法作为一种从顾客视角感知服务的工具，强调以顾客为焦点力求发现待改进领域，最早是由Fitzsimmons和Maurer提出[12]，其以提供全服务餐厅为例，说明如何服务质量提升[13]；Elsa Lai-Ping和Richard在香港利用此方法研究提升律师事务所的服务质量[14]；Moon Charn Riew和Ji Yeon Shin在韩国利用此方法研究卫生服务机构的服务质量[15]，截止到目前尚未检索运用该方法的中文公开研究。
刘 帅(1990-)，男，山西晋中人，工程师，硕士，研究方向：工业互联网、智能制造等；
王庆瑜(1992-)，男，山东烟台人，工程师，硕士，研究方向：两化融合、智能制造；
李灿强(1986-)，男，黑龙江宝清人，高级工程师，硕士，研究方向：信息化、电子政务等。
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