工業軟件技術將給製造業帶來巨大顛覆-數控機床市場網（wǎng）

工業軟件技（jì）術將（jiāng）給製造業帶來巨大顛覆

2017-1-12 來（lái）源：轉載作者：- 訪問量：

工業軟（ruǎn）件，是指專門為工業領域所使（shǐ）用（yòng）的軟件，大致（zhì）可以分為兩類：

一類是植入到硬件產品（pǐn）或生（shēng）產設備之中的嵌入式軟件，它可以細分為操（cāo）作（zuò）係統、嵌入式數據（jù）庫和開發工具、應用軟件等，他們被植入硬件產品或生產設備的嵌入式係統之中，達到自動化、智能化（huà）的控製、監測、管理各種設（shè）備和係統運行的目的，對應工業4.0中生產設備（bèi）中的應用。

另一類則是對生產（chǎn）製造（zào）進行業務管理的，各種工業領域專用（yòng）的工程軟件。例如，產品生命周期管理係統（PLM），從產品研發、產品設計、產品生（shēng）產、流通等各個環節對產品全生命周期進行管理；各種計算機（jī）輔助設計（CAD）、輔助製造（CAM）、輔助分析（CAE）、輔助（zhù）工藝（CAPP）、產品數據管理（PDM）等實（shí）現生產和管理過程（chéng）的智能化、網絡化管理和控製，對應工業4．0中生產管理中的應用。

所以說，工業4．0將工業軟（ruǎn）件提升到了前所未有的高度。工業4．0將各種工業軟件充斥到製造流程之中，從供應鏈管理、產品設計、生產管理（lǐ）、企業管理等四個維度，提升“物理世界”中的工廠／車間的生產效率，優化生產工程。工業4．0中囊（náng）括了（le）PDM（生（shēng）產數據（jù）管理）、SCM（產業鏈（liàn）管理）、PLM（產品生命周期（qī）管理）、CAD（計算機輔助設（shè）計）等軟件係統以及數據（jù）處理係統，能夠將分（fèn）散的各種信（xìn）息匯總分析，從而解決（jué）產品生命周期（qī）的不斷縮短、物流交（jiāo）貨周期的不斷加快以及客戶定製要求的多樣化的問（wèn）題，為製（zhì）造工藝帶來決定性的影響。

如果從任意一個緯度（dù）來看（kàn）工業4．0，都有可能是完全不同的結果。但是，無論從哪個緯度，信息處理的關（guān）鍵點“信息”與物理（lǐ）現象的關鍵點“網絡”之間（jiān）的連接處都是“工廠／車間”。因此，“信息物理係統”作為（wéi）實體的操作設備，其作用是對於任何緯度的定位都是對等的，其接續性是特定的前提。

同時，工業4．0時代，每一個產品將承載其整個供應（yīng）鏈和生命（mìng）周期中所需的各種信息，實現追蹤溯源。每一個生產設備將由整個生產價值鏈所繼承（chéng），實現自律組織生（shēng）產。智（zhì）能工（gōng）廠靈活決定生產過程，不同的生（shēng）產設備（bèi）既能夠協作生產，又可以各自快速地對外部變化做出反應……歸（guī）根到底，這些（xiē）都是軟件技術應用的結果。

可以說，工業軟件技術支撐了絕（jué）大部分的生產製造過（guò）程。全球正在出（chū）現以信息網絡、智能製造（zào）為代表的新一輪技術創新浪潮。而在這一浪潮中，傳統的行業界（jiè）限將消失，並會（huì）產生各（gè）種新的領域和業態。創造新價值的（de）過程也因軟件係統而發生改變，產（chǎn）業鏈分工將被重組。這個新型的產業（yè）鏈將使製造業不再僅（jǐn）僅是硬件製造的概念，而將更多地融入軟件技術、自動化技術、現代管理技術與新的服務模式。

從第一次工業（yè）革（gé）命（mìng）到第三次（cì）工業革（gé）命，機器也經曆了從“零件定義機器”到“軟件定義機器”的（de）過程。從機器本身的定義來看，它是是由各種金屬和非金屬部件（jiàn）組裝成的裝（zhuāng）置（zhì），消耗能源，可（kě）以運轉和（hé）做功。最初隻有帶有動力（lì）的工具、讓零部件運動起來的才能歸類（lèi）為機器，而電子的出現改變了機（jī）器定（dìng）義，沒有零部件運動的設備也可以被認為是機器。機器零部件，從百（bǎi）年前的（de）鋼（gāng）鐵或（huò）金屬零件，逐漸變成了電氣控製元（yuán）器件，再變成了模擬電子元器件，再變成數字電子元器件（如芯片（piàn）），最後變成了由軟件（jiàn）來執行部（bù）分機器功（gōng）能的裝置（zhì）。

現代機器（qì）已經脫胎換骨，包含各種新型“零部件”，而軟件就是嵌入在金屬之中的“思想者”、“統治者”與“定義者”。我們今天所討論的主題，就（jiù）聚焦在（zài）工業軟件。工業軟件是在工業（yè）領域裏應用的各種軟件，可以分為機械自動化、生產自動化、企業管理信（xìn）息化（huà）等不（bú）同的大門類，也可以按用途分為CAX、ERP、PLM、MES、OA、EB、MRO等。作為新形態的零部件，工業軟件發揮了關鍵作用，在由計算機變形發展出來的各種工控編程器、工（gōng）業（yè）計算（suàn）機、嵌入式（shì）設備、各種測試儀（yí）器（qì）、醫療儀器、電視、廣（guǎng）播、娛樂設備，以及以及手機、平板電腦、可（kě）穿（chuān）戴設備、VR／AR等各種智能硬件中，軟件“體量”從幾十行（háng）代碼到（dào）幾十萬行（háng）代碼不等，如果沒有（yǒu）軟件支撐，上述設備已經無（wú）法運（yùn）行。

智能（néng）係（xì）統的五個（gè）典型特征，可以提煉為狀態感知、實時分析、自主決策、精（jīng）準執行、學習提（tí）升。

狀態（tài）感知是能準確感知係統外部工況，如（rú）市場、客戶、輸入的實時運行狀態；

實（shí）時分析是對獲取的實時運行狀態數據進行快速、準確的（de）推理與分（fèn）析；

自主決策是根（gēn）據數據分析的結果（guǒ），按照設定的規則，自主做出選擇和判斷；

精準（zhǔn）執行是對外部需求、企業運行狀態、研發或生產等做出快速（sù）應對；

學習提（tí）升是在係統運行和（hé）反複執行的過程（chéng）中，不斷通過深度學習而提升係統智能。

對於基於科學效應而構成（chéng）的初級智能係統，隻需（xū）要具（jù）備狀（zhuàng）態感（gǎn）知→自主決策→即刻執行的能力。基於計算內核而（ér）構成的（de）恒（héng）定智能係統，需要做到狀態感知→實時分析→自主決策→精準執行。而基於人工智（zhì）能而構成開放智能（néng）係統，除了（le）狀態感知→實時分析→自主決策→精準執行之外，還要能做到不斷地學習提升，像alphaGO一樣。

各種機器、設備（bèi）、產品或管理係統都是人造係統（tǒng），實踐表（biǎo）明，人造係（xì）統正在不斷（duàn）走向智能化。人造係統走向智能化有三個（gè）基本路徑：

第（dì）一，數字化一切可以（yǐ）數字化的事物。基本做法是在物（wù）理設備中嵌（qiàn）入數字化計算（suàn）內核。從研發手段、管理（lǐ）手段、服務手段等環節的數字化，發展到產品、設備本身的數字化。各種芯片、傳感器、智能微塵等都（dōu）形成數字化計算內核（嵌入式係統），把各種芯片、傳感器、智能微塵等嵌入式係統，嵌入（rù）到設備、產品或管理係統中。

第二，網聯一切可以聯接的（de）事（shì）物。基本做（zuò）法是把不同要素（sù）以網絡形式聯接起來。首先是物（wù）質（zhì）（機械，如螺（luó）栓、導線）聯（lián）接，其（qí）次是能量（物理場，如傳感器（qì）、WiFi）聯（lián）接（jiē），然後是（shì）信息（數字，如比特）聯接，最終是意識（生物場，如意識）聯接。在聯接範圍上，要從局部的、階段性的（de）信息集（jí）成，發展到全企業、全產（chǎn）品生命周期的信息（xī）集（jí）成。從企（qǐ）業內部的信（xìn）息（集成）聯接，發展到與外部供應商、合作夥伴（bàn）、客（kè）戶等的信息聯接。從軟件和數據之間的（集成）聯接，發展到與物理設備之間的聯接，讓其變身（shēn）成為可以入網的“終端”。最終（zhōng）發展到人、機、物的全麵聯接。

第三，加速知識流動，形成知識泛在。基本做法是把人的思維過程與思考結果沉澱成為知識和算法，知識和算法嵌（qiàn）入芯片，芯片嵌入硬件（嵌入式係統），硬件嵌入物理設備。萬物互聯，是形成智能的基礎與前提。最終形成智能的關鍵在於數據的有序、自由的（de）流動。數據（jù）承（chéng）載了（le）信息，信息承載了知（zhī）識，知識觸（chù）發和形成了智能。當網絡無處不在、知識（shí）在任何場（chǎng）景下以（yǐ）數字（zì）化形式（shì）調用（知識泛在）式，則可以形（xíng）成：用盡可能多的數據流動與盡（jìn）可能少的成本物耗來滿足個性化定製的需求。智能製造（zào）的實質，就是快速、高（gāo）質量、低成（chéng）本的大批量定製（zhì）。

軟（ruǎn）件讓知識載體和思考載體發生了改變，幾隻（zhī）小小的芯片，就可以運行（háng）和存儲百萬行的軟件代（dài）碼。軟件成為了知識的最佳載體，把原本（běn）需要人（rén）思考的過程和使用（yòng）的（de）知（zhī）識／數據等都錄（lù）入了計算（suàn）機，按照人的思路和意誌來進行處（chù）理，由此而（ér）最大限度（dù）地存（cún）儲和延伸了人類的知識與智能。

軟件也重構了知識（shí），形成知識泛在（zài），軟件本身就是人類知識的數字化（huà）結果，軟件中所有的語句、函（hán）數、算法，所有的數據的（de）輸入與輸入（rù）的時間與地點的選擇，都是人腦思維（wéi）過程中經常（cháng）使用到的各種知識的顯性表達。軟（ruǎn）件實際上已經對（duì）其所承載的知識，在使用過程中，進行了全方位的重構。重構後的（de）新形態知識，可以藉由互聯網而跨越時空來傳播使用，並且由此而極（jí）大地增值。例如，一組（zǔ）產品設計數據，可能是網絡上不同地方（fāng）的多個團隊／多個人協同生（shēng）成（chéng），又被其他（tā）地方的多個團隊／多個人優化和修改，然後發送到多個工廠去生產，或者發送給某個工作坊去做3D打印。

軟件是一種以模仿為目（mù）的（de）、很容易進行分（fèn）布式部署並且很容易複製其工作模式的工具。今（jīn）天計算機上所有的模仿、仿真與虛擬，都是軟（ruǎn）件所致。在工業界，人（rén）們用軟件來模仿和增強人的行為方式（shì）與體驗方式。在信息界（jiè），最早的模仿是模擬人腦的思考模式，由此而產生了人工智能。

軟件能為數（shù）據增值，任何小數據／工業大數（shù）據，都依賴軟件發揮作用。數據本身既是軟件中的一部分，也是（shì）輸（shū）入與輸出。因為軟件，數據（jù）已（yǐ）經成為企業的戰略資源（yuán），成為了為工業軟件賦（fù）能的新能（néng）量、新原料。

軟件本身也是一個高速發展的領域，從個人軟件小程序時代，發展到（dào）軟件設計時代，再發（fā）展今天的軟（ruǎn）件工程時代，軟件自身在不斷進化。其具有不限時空的可編輯性，不可見（隱性）的特（tè）點，將工業文明（míng）積累的知識、最佳實踐、數學（xué）成果、思維模式嵌入軟件，能讓軟件具有相對（duì）的權威性。圖（tú）示化的界（jiè）麵使得軟件具有良好的交（jiāo）互性，在許可的權限下，任意複製（zhì）和部署（shǔ）。此外，軟件是一個“準智（zhì）能體（tǐ）”，正在（zài）智能化的過程中。

舉一個工業（yè）軟件關聯設計的例子。過去，飛機外形在風（fēng）洞（dòng）試（shì）驗的持續優（yōu）化過程中，常常（cháng）需要做一（yī）些小幅（fú）度的外形（xíng）更改調整，引發內部所有（yǒu）有關聯的結（jié）構件跟著（zhe）改變。手（shǒu）工修改，非常（cháng）麻煩。解決方案就（jiù）是關聯（lián）設計：通過定義飛機設計總（zǒng）體參數及傳（chuán）遞上下遊和各專業之（zhī）間接口關係的（de）骨架模型，實（shí）現設計信息的有效傳遞和控製。飛機外形一變，引發骨架模（mó）型的相應變更，設計（jì）軟件（jiàn）基於（yú）特定算法，可以自動檢測到裝配關係上（shàng）不匹配的（de）零部件，並經（jīng）過分析計算之後，做出自適應（yīng）的更改，自動引導大約60％以上的相關結構件的自動變化，這就是一種（zhǒng）典型的智能設計。

軟件也為機器設備增值，機器發展到今天，包括以智能硬件形式存在的機器，沒有軟件，就（jiù）是啞設備、笨設備，就無法工作。機器的價值，從衡（héng）量零部件的多（duō）少與（yǔ）精度，發展到同時衡（héng）量電路的多少與靈敏度，再發展到衡量芯（xīn）片的多少，今天發展到衡量（liàng）軟件代碼（mǎ）的多少與可（kě）靠度。同樣體積、重量的（de）機器，已經（jīng）比過去多了千百倍的知識含量，大大提高了現代機器的價值。機器中軟件含量越（yuè）高，機器的價值越（yuè）高（gāo），改動幾（jǐ）行代（dài）碼，就可以（yǐ）改變機器的功能。機器也在走向智能化的路途中。軟件還（hái）為管理（lǐ）過（guò）程增（zēng）值，軟（ruǎn）件將企業的管理製度、作業規範、質量細則都嵌入了軟件本身。比如質量階段前移，極大地提高了產品質量，管（guǎn）理規（guī）範嚴格，極大地（dì）擴展了管理的（de）廣度與深度。軟件使得管理（lǐ）模式上發生了根本性的變化，從以（yǐ）人管人（rén），變成了用軟件中（zhōng）的製度管人。軟件管理了過去無法（fǎ）管（guǎn）理的很（hěn）多企業行政事務。

當然，由於自身限製，軟件（jiàn）也是優缺點並存的（de）。容易部（bù）署，也容易被複製；容易進入，也（yě）容易被破解；容易（yì）編（biān）輯，也容易被（bèi）感染；容易運行，也容易被幹擾。開發過程長，屬於高智力工作（募集人才不易（yì）），需要進（jìn）行測試、維護、升級等。多（duō）數、多類軟件的知識產權不掌握在（zài）中國企業。如果（guǒ）以發展演進的觀點看待工業軟件，現在的工業軟件還相當不智能，亟待轉型（xíng）與升級。工業軟件在技術模式與商業模式上並非（fēi）是最先進模式，軟件（jiàn）廠商應該向智能服務供應商（shāng）轉型。最後，可以說無軟件，不智能。

文章來源;中（zhōng）國傳動網

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