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嵌入式软件与工业增长、经济发展紧密相关,在推进两化融合、产业结构优化中作用突出。中国的嵌入式软件产业已经接近万亿元大关,年复合增长率达到12.6%,占经济比重接近1%。近几年,嵌入式软件产业增速放缓,亟须推动建设嵌入式软件产业发展生态圈,鼓励自主创新,合力推广安全可控的中国企业主导的嵌入式软件操作系统、数据库。
发展嵌入式软件意义重大
推动嵌入式软件产业高质量发展是中国制造向中国“智”造转型升级的关键一步`。嵌入式软件是基于嵌入式系统设计的软件,嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统,以及应用程序等四个部分组成,用于实现对其他设备的监测、控制、管理等功能。嵌入式软件无时无刻不在影响并改变着人们的生活与工作,小到简单如计步器,大到复杂如无人机,都是嵌入式软件的应用领域。数字经济时代,嵌入式软件已广泛应用于网络通信、消费电子、医疗电子、国防电子、工业控制、安防系统、电力系统和交通系统等领域。无论是通信设备还是医疗设备,嵌入式软件都是其核心部分,只有拥有了嵌入式软件部分的自主知识产权,企业才具有全球竞争力。嵌入式软件在传统产业数字化改造和产品智能化过程中起到关键作用,是新时期推进信息化和工业化深度融合的“牛鼻子”。
嵌入式软件产业规模效应初显
根据工信部发布的统计数据,按2020年可比价格计算,中国嵌入式软件收入从2006年的1412亿元增长到2020年的7479亿元,年复合增长率为12.6%,总体保持了较快增长态势。2018年嵌入式软件收入达到历史最高的9124亿元,已经接近万亿元大关。2019年、2020年嵌入式软件收入有所下滑,这部分与国际形势变化引起的出口下降及新冠肺炎疫情等外在因素有关。
嵌入式软件占GDP比重从2006年的0.41%提高到2020年的0.74%,2016年占比1.07%达到历史最高。嵌入式软件占GDP比重反映了嵌入式软件产业发展对经济结构优化的影响程度,比重提高,一是说明嵌入式软件对经济增长的直接贡献不断提高,二是说明经济其他部门对嵌入式软件需求旺盛,嵌入式软件供给水平也不断提升,嵌入式软件部门增速超过经济增长平均水平,嵌入式软件对经济增长起到推动作用。
从2006年到2016年,嵌入式软件保持了较快增长,增速都在10%以上。从需求方面来看,信息技术应用不断渗透,市场对智能产品的需求增长,企业为了提升市场竞争力,通过开发嵌入式系统不断提高产品智能化水平,嵌入式软件需求旺盛,如嵌入式软件在通信设备、汽车工业、数字家电等领域得到深入应用,电信设备领导厂商华为、中兴,家电领域领导厂商海尔等都是嵌入式软件生产应用大户,也是嵌入式软件出口大户。我国是制造业大国,随着两化融合的深入推进,工业领域智能化改造对工业智能终端、工业传感器、工业自动化装备等设备需求快速增加,使得嵌入式软件市场快速增长。从供给方面来看,集成电路产业依摩尔定律不断创新,使得以集成电路为基本组成要件的嵌入式系统性能不断提升、功能多样化,嵌入式操作系统、中间件等嵌入式应用软件支撑要件也不断发展,嵌入式软件与硬件协同使得嵌入式系统向网络化、智能化方向发展,已经成为终端产品的核心竞争力。中国在核心技术领域也在不断进步,尽管与发达国家还有差距,但是在部分细分领域已经取得长足进步。如,在航天领域,中国的嵌入式软件操作系统已经争得一席之地;在移动终端、物联网领域,中国企业华为推出鸿蒙操作系统,取得重大突破。
政策层面,国家在2000年出台鼓励软件和集成电路产业的政策,之后针对嵌入式软件如何计算税收优惠的问题,2008年财政部、国家税务总局又发布了《关于嵌入式软件增值税政策的通知》,嵌入式软件政策扶持落地细节得到明确,2009年嵌入式软件收入增加了39%,政策效果较为显著。国家在2011年发布进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策,2012年嵌入式软件收入增加38%。为进一步优化集成电路产业和软件产业发展环境,深化产业国际合作,提升产业创新能力和发展质量,2020年国家发布了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,政策效果值得期待。
2016年后,嵌入式软件收入增速放缓,降到10%以下,2019年出现了负增长,需要深入分析原因。从外因来看,国际形势变化使得嵌入式软件出口下降及新冠肺炎疫情等都是直接影响因素,近几年中国工业增长放缓也影响了对嵌入式软件的需求,从内因来看,尽管中国嵌入式软件在产业链下游的行业应用领域较有优势,但其主要以终端厂商自给自足方式为主,第三方专业嵌入式软件企业发展慢,存在专业化程度不高的问题,难以支持面向新技术的复杂嵌入式软件开发。而在产业链上游的嵌入式微处理器芯片研发、嵌入式操作系统、数据库,及中间件等基础技术与开发平台还主要以外国厂商为主,这使得处于产业链下游的终端厂商嵌入式软件开发成本居高不下。企业、行业、政府需要协同解决这些制约嵌入式软件产业发展的瓶颈问题。
嵌入式软件与经济增长紧密联系
嵌入式软件与制造业发展密切相关。嵌入式软件是工业控制设备、终端智能产品的重要组成部分,工业控制设备又是智能制造所需重要组成要件。嵌入式软件发展推动了产品智能化进程,工业控制设备、机器人等智能化产品是智能制造的支撑要件,智能制造发展又为生产个性化、智能化水平更高的产品提供了可能性,在这个快速迭代优化的过程中,制造业得到持续增长。采用新冠肺炎疫情发生前的2018年数据,只包括工业构成中以制造业为主的省际单位,从图2可以清晰地看到工业增加值达到一定规模后,工业增加值与嵌入式软件收入之间呈现显著的正相关。广东、江苏、山东、浙江等省工业增加值高,其嵌入式软件产业规模也高。制造业增长会增加嵌入式软件需求,嵌入式软件技术创新会提升制造业产品竞争力进而推动制造业增长,二者是互为因果的关系。当嵌入式软件领域有重大突破创新时,嵌入式软件将成为制造业增长的引擎。嵌入式软件在传统产业数字化转型中的作用尤为关键,传统产业大量采用嵌入式技术,可以让产品设计的知识含量更高,通过嵌入式软件可以把机械化、自动化的产品变成智能化、网络化的更高端产品,可以说嵌入式软件是推进信息化和工业化两化融合的“牛鼻子”。
嵌入式软件推动制造业增长,随着对嵌入式软件需求的增加,嵌入式软件所占经济比重也在增长。从图3可见,反映经济发展水平的人均GDP与嵌入式软件占经济比重之间呈现一个显著的正相关,按常规分析方法取对数后,二者的相关系数达到0.83, 即嵌入式软件收入占GDP比重提高1%,对应于人均GDP 提高0.83%。
通过上述分析,我们可以看到嵌入式软件发展对于工业增长、经济发展的突出重要性是不言而喻的, 嵌入式软件产业大发展是推进中国制造业转型升级的关键之一。
嵌入式软件区域集聚特征明显
中国嵌入式软件产业呈现明显的区域集聚特征,沿海制造业发达地区尤为突出。2020年,广东、江苏、山东、浙江,及福建沿海五省占嵌入式软件总收入的80%以上,其中广东嵌入式软件收入最高,达2800亿元,占全国总收入的37%;其次为江苏,达1695亿元,占全国总收入的23%。需要指出的是,地处西部的重庆、陕西及四川,嵌入式软件产业也呈现较强实力,收入都高于100亿元,这与其较好的制造业基础直接相关。
嵌入式软件发达的省份又多集聚在一些重点城市。广东嵌入式软件集聚在深圳,深圳的嵌入式软件收入占广东的67%,全国的25%,华为、中兴等通信厂商是嵌入式软件大户。山东的嵌入式软件产业主要集中在青岛,占山东的83%, 家电厂商海尔贡献大。福建的80%来自于厦门。浙江的38%来自于杭州。江苏的嵌入式软件收入26% 来自于南京,专注于电气自动化领域的南瑞集团是代表性厂商。
2020年,深圳市嵌入式软件收入占全国的1/4,远远高于其他城市,这与其完整的电子信息产业链直接相关。2011年深圳市发布《深圳市创建中国软件名城分解实施方案》,按照市场推进、政府引导原则,打造国际领先的嵌入式软件发展高地。具体举措包括,加快电子信息及其他终端产品的嵌入式软件研发和应用推广,打造信息通信、医疗设备、数字电视等十大嵌入式软件产业链;抓住各类电子设备网络化、智能化,以及互联互通的趋势,促进智能人机交互软件等跨越设备类型的通用嵌入式软件发展;鼓励设备制造企业将软件开发部门独立,培育第三方软件提供商;通过大力发展物联网、传感网,使深圳嵌入式软件产业优势向工业领域广泛渗透和应用。这些举措成效显著,嵌入式软件高地建设引导深圳电子信息设备制造企业和机电设备制造企业,走上了以软件为核心的产业结构调整与增长方式转变的道路,形成了通信、医疗电子、数字装备、数字电视和汽车电子等嵌入式软件增长点,在智能监测、工业控制、能源管理领域特色明显、优势突出、行业应用普遍,产品打入国际市场。
嵌入式软件产业发展建议
从2006年到2020年,中国嵌入式软件产业得到了快速发展,但最近几年增速有所放缓,这里有国际形势、新冠肺炎疫情等外在因素的影响,但更重要的是嵌入式软件产业发展有急需解决的诸多问题。
一是嵌入式软件产业专业化程度需要提高。硬件厂商自给自足的嵌入式软件开发模式在日趋激烈的竞争形式中越来越难以适应,第三方专业化的嵌入式软件厂商发展势在必行,只有专业化才能推动嵌入式软件的标准化,只有标准化才能降低软件开发成本、缩短软件开发周期,加快软件性能迭代,进而提高终端产品的市场竞争力。建议政府出台针对性的财税政策激励第三方专业化嵌入式软件企业发展, 同时进一步加大知识产权保护力度,鼓励企业参与标准制定及专利申请。
二是嵌入式软件上游产业链要提高自主创新能力。嵌入式操作系统、嵌入式数据库等核心技术领域主要被外国软件所占据的局面还未得到根本改变。建议政府、行业推动建设中国嵌入式软件产业发展生态圈,鼓励自主创新,合力推广安全可控的中国企业主导的嵌入式软件操作系统、数据库。可考虑的具体实施路径是,政府积极引导行业鼓励中国企业推出比外国主流厂商价格更低、更易使用、在局部性能更优的嵌入式支撑软件替代产品。
三是要充分认识嵌入式软件发展在两化融合工作中的重要性。嵌入式软件是推进两化融合工作的“牛鼻子”,在评价各省、市单位两化融合进展工作时,可考虑加入嵌入式软件产业发展评价指标,形成全国上下一盘棋,政府、行业、企业协同推进嵌入式软件发展的大局。
四是要大力发展高等职业教育,培养嵌入式软件人才。嵌入式软件开发门槛高,开发人员不仅要懂底层软件,还要懂硬件工作原理,企业面临较大用人缺口、人力成本也很高。当前国家非常重视职业教育发展,希望职业教育深化改革、提高适应性为经济发展发挥更大作用。建议政府搭台,鼓励嵌入式软件企业在职业院校设立“订单班”、“学徒制”班,校企合作、产教融合,共同制定人才培养方案,企业导师进学校,有针对性地培养大量嵌入式软件开发人才,解决人才短缺痛点问题。