3. 供應鏈管理橫向集成
供應鏈管理橫向集成是指通過一體化的企業級供應鏈管理平臺實現覆蓋原油采購、生產計劃、生產調度、分銷網絡等供應鏈環節的橫向集成。該集成支持各部門的協同工作，不同角色的用戶均可訪問并參與相應的決策制定。例如艾斯本的供應鏈管理套件（Aspen Unified for Refinery Planning and Scheduling） 、KBC的供應鏈管理套件（Visual MESA Supply Chain Scheduling，VM-SCS）、劍維的供應鏈管理套件（Spiral Suite）、霍尼韋爾的供應鏈與生產管理軟件（Symphosite）等。
（三）平臺化
任何單一軟件工具的品牌都不再重要，平臺成為一種頂層戰略。現在企業的競爭已經不是單一產品的競爭，而是平臺的競爭、產品鏈的競爭、生態圈的競爭。這里的平臺包括2層含義：一是工業互聯網平臺。傳統工業軟件通過解耦與重構，向SaaS化、微服務化發展，軟件開發向低代碼化發展，銷售模式向訂閱化發展。二是軟件產品平臺化、組件化。例如，多學科商業CAD軟件差不多需要用到70個組件，最核心的組件有幾何建模內核（主要有西門子 Parasolid，達索 ACIS/CGM）、2D/3D約束求解器（主要有西門子 DCM）、圖形組件（主要有TECH SOFT 3D）、數據轉換器（主要有達索與Tech Soft 3D）。CAE 軟件還需要網格剖分器的組件（主要有 Distene 的MeshGems）。達索系統、西門子、歐特克、PTC等公司既是CAD/CAE平臺型軟件供應商，也是CAD/CAE商業組件供應商。
化工流程模擬軟件同樣向平臺化發展。化工流程模擬軟件應用于工藝設計、虛擬開車、操作員培訓、生產優化等工廠全生命周期。經過40多年發展，領先供應商的產品已經集成穩 態模擬與動態模擬、集成煉油模擬與化工模擬，主要包括5大功能模塊，即工藝規范、過程結構（流程圖） 、優化求解器、過程單元模型和化工物性，如圖2（a所示，并通過CAPE- OPEN軟件接口標準促進了通用流程模擬軟件平臺與單元模型、熱力學模型組件間的互操作。未來，化工流程模擬平臺軟件的5大模塊將進一步融合生產實時數據、實驗數據、資產生命周期數據，進一步集成第三方求解器、優化器、大數據模型、專用反應器模型、物性數據庫等，為打造石化工藝數字孿生提供平臺化支撐，如圖 2（b）所示。
圖 2 通用流程模擬軟件平臺組成及發展趨勢
三、國際工業軟件發展案例及啟示
（一）典型企業發展案例
1. 艾斯本公司
艾斯本公司軟件產品組合經歷了三大發展階段。研發階段（1976—1981年）：為了應對20世紀70年代的石油危機，1976年美國能源部聯合50家化工企業，投資600萬美元，支持MIT的化學工程組用于研究過程工業的新技術，項目名稱叫ASPEN (Advanced System for Process Engineering)。
初創階段（1981—1994年）：1980年ASPEN 項目完成；1981年開發隊伍在風險投資公司支持下成立艾斯本公司（AspenTech）；1982年發布了第一款產品 Aspen Plus；1984年發布第一款煉油廠計劃軟件 Aspen PIMS；1986年發布第一款可投入商業應用的模型預測控制軟件ApsenDMCplus；1994年在納斯達克上市。
并購發展階段：從 1996 年起，艾斯本收購了超過 25 個領域中最優秀的公司，打造了涵蓋績效工程、制造與供應鏈、資產績效管理三大類軟件的產品線，廣泛應用于能源、化工、制藥、工程設計以及其他采用化學工藝生產產品的行業，如圖 3 所示。這與艾斯本從流程模擬、優化到人工智能的業務發展邏輯保持同步。2021年 10 月，艾默生以 60 億美元現金獲得艾斯本55% 的多數股權，并將旗下 OSI 公司的電力軟件和地質建模軟件業務并入艾斯本業務中。
圖 3 艾斯本軟件產品組合演變
2. 劍維公司
劍維（Aveva）成立于1964年，是與本特利、鷹圖齊名的工程設計公司，為造船和海洋工程、石油和天然氣、造紙、電力、化工和制藥等工業領域提供全生命周期解決方案及服務。
施耐德于2014年收購英維斯（Invesys），2017 年反向收購劍維，并將英維斯的業務與劍維整合。原來英維斯的軟件，包括用于化工流程模擬的 PRO/II、用于換熱設備和網絡優化的HEXTRAN、用于動態過程模擬的 DYNSIM、用于在線實時優化的ROMeo等，現在都集成在劍維品牌下，形成了工程設計集成平臺AVEVA E3D、IE&D、流程模擬平臺軟件、資產績效管理套件，提供從工程設計、工程建設、數字化交付到生產運營全生命周期的解決方案，如圖 4 所示。
圖 4 劍維工廠全生命周期軟件解決方案
（二）國外工業軟件產業發展啟示
1. 國家的戰略重視和經費扶持
世界產業格局正在發生深刻變化，圍繞技術路線主導權、價值鏈分工、產業生態的競爭日益激烈，在關鍵工業產業和領域，早已超出了企業、產業之爭，變成了國家之爭。無論出身科研機構或制造業企業，歐美工業軟件巨頭的共同特點是背后始終有政府戰略和經費扶持的影子。近年來，美國將“把握最先進的制造業中心軟件”視為確保本國制造業“繼續掌控全球工業布局主導權”的必要條件。為了維護國際競爭地位，國外廠商對外出售固化了上一代甚至上幾代技術和數據的工業軟件，采取禁售或者禁運高端模塊等手段進行技術保護。從產業安全、大型工業系統尤其是流程型生產系統功能安全、信息安全來看，發展自主工業軟件技術、產品和產業具有重大意義。
2. 完善的產學研用合作機制
石化工業軟件研發涉及化工熱力學、傳遞過程、單元操作、化學反應工程、化工系統工程、應用數學、計算機與軟件等眾多學科的交叉融合，唯有多類創新主體的共同參與才能促 進石化工業軟件的技術進步與產品創新。很多流程模擬軟件最早源自大學，例如AspenPlus 源自MIT, Spyro 最初源自Mario Dente教授提出的動力學和數學模型，gPROMS 源自英國帝國理工學院，國內的“化工之星”源自青島科技大學等。 這是自然科學原理的一種自發性外溢，之后需要很好的成果轉化機制和市場生態環境，才能促進軟件不斷迭代完善，成為一款成熟的商業化軟件產品。
3. 自主研發與收購并重
工業軟件研發周期長、投入成本高。據估計，一款大型工業軟件的研發周期需要3—5年的時間，要被市場認可則需要10年左右。例如，西門子2001—2019年收購了23家工業軟件公司，平均成立時間為23.6年。因而，除了自主研發外，收購兼并是軟件行業版圖巨變的助推器，成為國際自動化企業擴張和數字化轉型的一個重要手段。國際工業軟件巨頭通過長時間研發和并購，形成了龐大的產品鏈，甚至生態圈，構建了以強打弱、以長打短的競爭戰略優勢。
四、我國石化工業軟件發展路徑思考
關于工業軟件發展路徑，近年來文獻進行了廣泛討論，其中也有細分行業軟件發展的研究，如鋼鐵行業、建材行業等。以下重點從體制機制、軟件頂層架構和基礎共性技術三個方面進行分析。
（一）創新聯合體機制
當前是發展國產石化工業軟件的最好時機，但如何發揮國內石化市場規模巨大、應用場景豐富和工程數據積累的優勢，如何把分散在高校、科研單位、軟件開發企業、裝備制造企業、工程設計公司、石化生產企業等不同組織中的技術資源、模型和數據資源、人力資源等整合起來，發揮新型舉國體制優勢，是一項值得深入研究的課題。
截至2022年底，國家級的制造業創新中心總數已達到26個。比照制造業創新中心管理模式，以石化央企為主體，設立國家級石化工業軟件創新中心（具有獨立實體法人資格） ，構建產學研用創新生態，不失為一種可行路徑。只有解決了體制機制問題，人才、資金、知識產權等激勵機制才會迎刃而解。
（二）軟件架構頂層設計
以石化工程數據生命周期管理為例，該軟件涉及流程模擬軟件、二維P&ID軟件和三維CAD軟件的集成、多學科數據的共享和交換。國際領先供應商已經建立起一系列基于平臺化的支撐，覆蓋全業務流程，實現數據共享和交換的技術和標準體系。而從國內石化行業多年自研軟件發展看，此類軟件由于缺乏統一開發平臺、標準和技術規范，不能有效對數據、功能和業務流程進行整合，多是圍繞單點技術進行研發，軟件功能單一，技術競爭力與適應性不足，軟件研發不斷回到起點。
云架構、人工智能、低代碼開發等都是軟件發展的新動力，但想要將這一類技術在石化 工業軟件發展中的作用充分發揮出來，基于石化業務邏輯、兼容行業標準規范的頂層軟件架構設計便成為關鍵。
（三）基礎共性技術突破
石化工業軟件與鋼鐵、建材等流程制造的工業軟件，以及離散制造的工業軟件，在底層核心技術堆棧方面有不少通用共性。例如CAD/CAE軟件的三維建模引擎、幾何約束求解器、計劃優化軟件的線性規劃求解器、先進過程控制軟件的多變量預測模型控制算法等都是工業軟件基礎共性技術。實現共性技術突破需要統籌國家資源，包括開源資源，統一規劃，從而推進跨行業融合。
總之，石化工業軟件發展是一個不斷投入、持續迭代的漫長過程。集中攻關以便在短期內實現個別軟件0-1的突破，并非不可逾越，但要形成一個完整的石化工業軟件產業生態體系，則需要一個漫長的資源整合過程。
