工业软件是指应用于工业领域的各种软件，包括CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、CAM(计算机辅助制造)、PLM(产品生命周期管理)等，这些软件各具特色，共同构成了工业软件生态的丰富内涵。这些软件能够实现对产品从设计到制造全过程的数字化管理，提高生产效率和质量。

目前，借助人工智能等新技术，工业软件正经历深刻变革，向全方位、全过程、全链条的高阶智能化转型，支撑制造业高端化、智能化、绿色化发展。然而，由于工业环境的复杂性，工业软件在规模化应用中遇到兼容性和适配性问题成为制约其效能发挥的主要因素，从而削弱了工业生态系统的整体效率。因此，对不同场景下工业软件兼容适配问题进行梳理研究并给出相应解决方案，对推动工业软件生态建设具有重要意义。

1 工业软件兼容适配现状

随着制造业信息化和智能化进程的加快，工业软件的兼容适配已成为其应用生态建设的重要挑战之一，其核心理念是通过建立统一的技术标准、开放的平台工具和广泛的产业协作，实现软件和硬件之间的无缝适配，推动工业软件在跨行业、跨系统的环境中高效运行，其兼容适配能力直接关系到产业链协同效率与数字化转型进程。当前，国内外工业软件在兼容适配领域呈现显著差异，技术路径与生态格局分化明显。

国外工业软件兼容适配体系成熟，主导全球标准构建。以西门子(Teamcenter)、达索(3D EXPERIENCE)、PTC(Windchill)为代表的国际厂商，形成了覆盖研发设计、生产制造到运维服务的全生命周期工具链，并通过统一数据模型与接口协议实现跨平台数据互通。

国产工业软件兼容适配局部能力突出，但生态协同短板明显。在政策推动下，国产工业软件在CAD、EDA等领域初步实现单点工具替代，例如中望软件、数码大方、华大九天、浩辰软件、索辰科技等企业不断发力，掌握了一定的核心技术。然而，国产工业软件在不同操作系统、硬件平台、协议标准及数据模型之间均存在技术壁垒和兼容性问题。

2 工业软件兼容适配问题分析

工业软件在操作系统、芯片、数据库、研发设计类软件模型数据、数字化交付模型数据、内核、上下游系统接口、异构协议等不同场景存在兼容适配难的情况，下面分别从纵向适配、横向兼容以及异构兼容3个维度分析当前工业软件面临的兼容适配问题。

2.1 纵向适配

纵向适配指的是工业软件与操作系统、芯片等基础软硬件设施的适配性，主要影响软件的环境适应性、底层硬件和系统调用的优化以及数据存储的高效管理。

(1)操作系统：由于不同操作系统在架构、功能和接口上的差异，工业软件如何在不同平台上的开发和应用成为挑战。例如，不同操作系统的内核机制、驱动程序管理、文件系统以及网络通信协议各不相同，导致工业软件难以稳定运行；国产操作系统与Windows架构差异较大，那些依赖Windows组件的部分工业软件在向国产操作系统迁移时，必须进行重新开发。

(2)芯片：工业软件需要与不同的硬件设备实现协同工作，然而硬件设备的多样性和定制化导致软件在设备层面的适配问题日益凸显，特别是当国产芯片逐步被广泛应用时，工业软件如何针对不同架构的硬件平台进行优化和兼容，成为亟需解决的技术挑战。例如，国产芯片在指令集、版本和驱动方面各异，导致工业软件与国产芯片存在兼容性问题。

(3)数据库：工业软件通常包含各种复杂应用场景，相关工业数据需要存储在不同类型的数据库中，工业软件与国产数据库的兼容带来额外的工作量。例如，不同数据库的存储引擎存在差异会影响数据存储方式和访问效率，影响企业的生产效率和数据安全，需进行适配才能正确获取和处理数据。

2.2 横向兼容

横向兼容指的是工业软件之间的互操作、接口标准化以及内核兼容问题，它涵盖了不同软件模块、不同开发商软件的集成。

(1)研发设计类软件模型数据：在研发设计阶段，不同工业软件生成的数据和文件格式不尽相同，如何实现文件和数据的互操作是提升设计效率的重要途径。例如，企业产生不同的轻量化格式模型，这些模型之间不能转换造成重复浪费；参数化模型在不同三维CAD软件应用时，部分参数丢失不能直接复用；研制阶段模型种类多，表达方式不一致，缺乏统一的规范对模型进行语义描述和互联互通，无法有效在项目论证、方案、设计、生产、工艺、试验等各个阶段提取、传递、关联追溯。

(2)数字化交付模型数据：在数字化交付过程中，模型数据格式的不兼容会导致信息传递不完整，阻碍数字模型在各业务环节中的无缝衔接。例如，不同供应商交付的数据模型形态多样，无法集成使用，缺乏兼容性，实体对象信息很难提取，需要进行二次转换。

(3)内核：随着底层内核版本和硬件架构的更新，工业软件如何适应新内核的更新变化，确保性能和稳定性，是软件长期可靠运行的保障。例如，各家产品的研发设计往往是多个领域的集合，但是不同领域对内核求解器需求不一，各类求解器基于不同的数学库，其开发语言和接口协议各异，对多领域复杂模型仿真求解时，往往需要调用多种求解器，其集成适配是一大挑战。

图 1 多源异构数据解析架构图

2.3异构兼容

异构兼容指的是不同通信协议、数据格式的兼容性，主要有以下3个部分。

(1)上下游系统接口：工业软件种类、厂商、产品众多，处于制造的不同环节，接口各异不利于制造各环节的协同。例如，由于企业上下游提供不同的接口，集成需要分别定制；从海量研制过程数据中获取和封装交付数据难，数据接口各异，格式不统一的问题；通用的接口技术(如Restful等)无法满足对于模型数据要素级使用需求，存在面向同一模型的定制化开发、大量冗余接口。

(2)异构协议及数据：工业现场存在多种协议和数据格式，实现异构协议和数据的高效兼容是提升设备互联互通能力的关键。例如，工业软件兼容适配在数据采集方面有设备支持差异、数据格式多样、实时性匹配及协议差异等问题，导致数据采集软件需要针对不同的硬件设备进行适配。

(3)产业链业务流：随着社会分工的细化和产业链的延伸，同一产业链上不同企业的信息互通和数据交换的需求越来越迫切，同类异构工业软件的数据需要在不同企业之间开展流通和交换。例如，集团企业的不同工厂无法通过不同品牌异构ERP系统完成供应、营销、服务等信息的交换。

3 工业软件兼容适配解决方案

结合我国工业软件在实际应用中的特点，针对已梳理的工业软件兼容适配问题，研究给出以下解决方案，旨在提升工业软件的兼容性、互操作性和适配能力。

3.1 纵向适配解决方案

基于2.1节对工业软件纵向适配的问题分析，针对工业软件在国产操作系统上的适配、基于芯片架构的适配以及数据库兼容给出解决方案如下。

(1)在国产操作系统上适配：国产工业软件尤其是研发设计类软件多为Windows应用，在重新研发出Linux原生应用之前，需要有过渡方案和国产Linux操作系统进行适配。但目前部分国产操作系统对Windows应用的适配支持力度不够。通过WINE技术实现在Linux上运行Windows应用，通过实现Windows API来识别和替代Windows的核心。

(2)基于芯片架构的兼容适配：很多现有工业软件基于X86、ARM平台，考虑生态兼容需求，应实现跨指令集架构情况下应用软件的兼容运行。通过软件兼容技术支持X86、ARM等生态的应用，实现对原生生态的补充。

(3)数据库兼容：工业软件可能只针对某一种数据库进行优化，导致在其他数据库系统上性能不佳或无法正常运行。不兼容的数据库操作可能导致软件崩溃，给企业的生产流程带来严重影响，甚至导致数据损失。例如，通过Java数据库连接技术来实现数据库连接。

3.2横向兼容解决方案

基于2.2节对工业软件横向兼容的问题分析，针对基于数据元模型的兼容适配、数字化交付过程兼容以及内核兼容给出解决方案如下。

(1)基于数据元模型的兼容适配：在产品研制各阶段的模型/数据存放在各自软件的数据库中，缺乏互操作的条件；各研制阶段模型的表达方式不一致，缺乏统一的模型定义和表达；模型/数据间缺乏数据的传递和关联，导致不同工业软件存在模型兼容的问题。通过XBOM管理，统一对模型的语义描述和一致性表达，通过与各阶段软件工具的集成获取模型/数据，构建贯穿产品全生命周期的XBOM数字主线，实现项目论证、方案、设计、生产、工艺、试验、维修保障等各信息的传递、关联及追溯。

(2)数字化交付过程兼容：数字化交付过程中面临着来自工艺、管道、设备、仪控、结构等多个专业，及来自不同设计单位的多元化CAD输出成果，呈现多源异构特征，兼容性差。通过多源异构数据解析技术从不同类型的数据来源中提取工厂、装备及设施等管理对象信息，进行处理，基于统一的转换框架，以统一格式输出，以方便后续的数据管理及应用。多源异构数据解析技术核心架构可分为3部分——读取器、处理器和写出器。其中，读取器支持多种数据来源的读取；处理器在源数据解析导出过程中对数据进行处理；写出器支持多种格式的写出。多源异构数据解析架构如图1所示。

(3)内核兼容：不同领域对内核求解器需求不一，材料、机械领域等侧重有限元求解器、多物理场求解器，控制、电力等领域侧重ODE求解器。通过自主可控的非开源通用型科学计算内核，支持各类求解器、工具箱开发；同时基于内核接口提供软件开发工具实现多种求解器自主开发和第三方求解器集成，能够有效解决面临的问题。

3.3异构兼容解决方案

基于2.3节对异构兼容的问题分析，针对接口兼容、协议和数据兼容以及产业链兼容给出解决方案如下。

(1)接口兼容：在基于异构系统建模工具开展功能逻辑模型协同建模的过程中存在接口兼容适配的问题，通过系统建模工具与MBSE协同研发平台适配，基于统一模型数据接口能够实现异构系统建模工具的逻辑模型转换和图形模型转换，支持异构工具在线/离线协同建模。

(2)协议和数据兼容：工业数据有多源异构、易复制扩散等特性，通过基于协议转换的兼容适配架构，采用参数化适配模型、管理壳信息模型、协议包装器、数字孪生模型、信息交换模型、联邦互联技术进行支撑，实现不同的系统和设备能够在一个共同的框架下进行有效的沟通和协作。

(3)产业链兼容：采用兼并模式产生的集团企业存在大量的同类异构工业软件，不同企业之间的信息无法有效交换，通过定义供应、营销、服务、配件的业务元数据，满足产业链互联中保障业务数据交换正确性要求，通过端与协作模式抽象模型，从而满足产业链互联中划分参与方的层次结构和要求，通过交互模型进而满足产业链互联业务元数据交换的要求，促进多厂商ERP系统间的接入和数据共享。

4 建议与展望

4.1建立工业软件兼容适配组织，构筑产业生态保障

加强政策引导和支持，出台相关政策措施，鼓励企业依托标准化机构建立专门的工业软件兼容适配组织；成立由标准化机构牵头的协调机构或联盟，汇聚政府、企业、高校等多方力量，共同推进工业软件兼容适配标准的制定与实施；强化人才培养和引进，利用标准化机构的专业资源，为工业软件兼容适配生态建设提供坚实的人才支撑，确保生态系统的健康发展与持续创新。

4.2制定工业软件兼容适配标准，构建产业生态基石

制定统一的技术标准和协议，确保不同工业软件之间的数据格式、接口协议等能够相互兼容；参照国际先进标准，结合国内实际，推动形成具有自主知识产权的工业软件标准体系；加强标准的宣贯和实施，确保标准得到有效应用。

4.3研发工业软件兼容适配工具，搭建产业生态桥梁

开发兼容性测试工具，对工业软件进行全面的兼容性测试，确保其在不同环境下的稳定性和可靠性；第三方测评机构对企业进行标准符合性测评，提高企业自身的可靠性，并提升用户使用工业软件的信心；推广适配工具的应用，促进工业软件生态的建设，降低研发成本，加速技术创新。

作者：中国电子技术标准化研究院  李文鹏  张丽豪  张恬恬