軟件定義世界、硬件改變世界、數據驅動世界，工業(yè)軟件借力大數據，將給制造業(yè)帶來巨大顛覆，這已成為近期舉辦的第二屆工業(yè)軟件與制造業(yè)融合發(fā)展高峰論壇的共識。

工業(yè)軟件作為新型“零部件”大舉進入到產品之中。圖片來源：百度圖片

無論是手機中的App，還是汽車上的數字化駕駛界面，抑或是數字化圖紙和數控程序，它們都有一個共同的名字——軟件。而決定技術進化的核心要素要數工業(yè)軟件，工業(yè)軟件不僅作為數字化研發(fā)手段，支持了新產品、新工業(yè)、新材料的發(fā)展，也作為新型“零部件”大舉進入到產品之中，形成了產品本身的數字化。

工業(yè)4.0時代，每一個產品將承載其整個供應鏈和生命周期中所需的各種信息，實現追蹤溯源。智能工廠能靈活決定生產過程，不同的生產設備既能夠協(xié)作生產，又可以各自快速地對外部變化作出反應……軟件定義世界、硬件改變世界、數據驅動世界，工業(yè)軟件借力大數據，將給制造業(yè)帶來巨大顛覆，這已成為近期舉辦的第二屆工業(yè)軟件與制造業(yè)融合發(fā)展高峰論壇的共識。

工業(yè)軟件是智能系統(tǒng)的基礎

“工業(yè)軟件是在工業(yè)領域里應用的各種軟件，其大體上分為兩個類型：嵌入式軟件和非嵌入式軟件。”國網電力科學研究院研究員王彥金表示，嵌入式軟件是嵌入在控制器、通信、傳感裝置之中的采集、控制、通信等軟件；非嵌入式軟件是裝在通用計算機或者工業(yè)控制計算機之中的設計、編程、工藝、監(jiān)控、管理等軟件。

王彥金介紹，工業(yè)軟件技術支撐了絕大部分的生產制造過程。全球正在出現以信息網絡、智能制造為代表的新一輪技術創(chuàng)新浪潮。而在這一浪潮中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產生各種新的領域和業(yè)態(tài)。創(chuàng)造新價值的過程也因軟件系統(tǒng)而發(fā)生改變，產業(yè)鏈分工將被重組。

“這個新型的產業(yè)鏈將使制造業(yè)不再僅僅是硬件制造的概念，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中。”王彥金表示。

工業(yè)軟件技術使智能系統(tǒng)具有了五個典型特征，王彥金認為這些特征可以提煉為狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行和學習提升。

狀態(tài)感知是能準確感知系統(tǒng)外部工況，如市場、客戶、輸入的實時運行狀態(tài)；實時分析是對獲取的實時運行狀態(tài)數據進行快速、準確的推理與分析；自主決策是根據數據分析的結果，按照設定的規(guī)則，自主作出選擇和判斷；精準執(zhí)行是對外部需求、企業(yè)運行狀態(tài)、研發(fā)或生產等作出快速應對；學習提升是在系統(tǒng)運行和反復執(zhí)行的過程中，不斷通過深度學習而提升系統(tǒng)智能。

找問題比找方法重要

如果說工業(yè)軟件賦予智能系統(tǒng)走向智能化的特征，那么驅動智能系統(tǒng)運作的就是工業(yè)大數據了。在清華大學教授王建民看來，工業(yè)大數據是工業(yè)物聯(lián)網或工業(yè)互聯(lián)網的核心。

“工業(yè)大數據要找準業(yè)務的切入點，在這個過程中，工業(yè)大數據和傳統(tǒng)信息化時數據也是有很大區(qū)別的。”王建民說。傳統(tǒng)信息化的數據主要是推動已經成型的現實業(yè)務，是后補進來的。而現在的工業(yè)大數據強調創(chuàng)新，要求在傳統(tǒng)的業(yè)務之上發(fā)現新的問題。“所以對現在的企業(yè)而言，工業(yè)大數據找問題比找方法重要。”

工業(yè)大數據將數據匯集在一起之后，究竟要解決什么問題？“無論從全生命周期角度還是端到端的角度，大多數都是為現實業(yè)務的升級，有了工業(yè)互聯(lián)網、工業(yè)物聯(lián)網和工業(yè)大數據之后，我們要更加關注未來工業(yè)形態(tài)中的問題。”王建民指出，在某些方向上，特別是跨界方向上，工業(yè)大數據將帶給我們很大機會。

“比如風電廠從賣機器到現在賣系統(tǒng)，最后變成賣天氣預報的數據，未來，沒有好的數據服務能力就不能制造出讓用戶滿意的產品。這樣一種轉換就給我們未來的工業(yè)帶來很大的想象空間。”王建民認為，在制造業(yè)利潤越來越低的情況下，工業(yè)大數據可以幫助中國企業(yè)提高產品在使用維護階段的利潤。最重要的是，利用數據進行跨界運營，能夠為企業(yè)帶來新的生存空間。

為什么工業(yè)大數據對當下的中國企業(yè)來說，有著如此深遠的意義？在王建民看來，一個復雜裝備的生命周期分三個階段，即開發(fā)制造階段、使用維護階段、回收利用階段。

原來，制造企業(yè)將重心放在開發(fā)制造階段，企業(yè)的核心目標就是將裝備設計制造出來。而產品售賣給消費者后，就和企業(yè)沒有關系或者變得無關緊要了。所以生命周期的第二、三階段，常常被企業(yè)忽略。但裝備的價值真正體現在用戶的使用體驗上，而不在于制造，盡管制造由質量決定。但消費者在使用階段的流暢程度，才能反映出產品的最終功效，通過工業(yè)大數據正好能補全產品的生命周期。

積極發(fā)展信息物理系統(tǒng)

隨著計算技術、通信技術和智能控制技術的迅速發(fā)展，信息物理系統(tǒng)（CPS）已經引起學術界及產業(yè)界的廣泛重視并快速發(fā)展。中國電子技術標準化研究院研究員郭楠指出，CPS典型應用場景包括生產制造、交通運輸、醫(yī)療健康、城市建設等，“尤其在制造業(yè)領域，發(fā)展CPS已經成為發(fā)達國家實施‘再工業(yè)化’戰(zhàn)略、搶占制造業(yè)新一輪科技革命和產業(yè)變革制高點的重要舉措”。

中國科學院院士何積豐曾如此評價CPS：從廣義上理解，CPS就是一個在環(huán)境感知的基礎上，深度融合了計算、通信和控制能力的可控、可信、可擴展的網絡化物理設備系統(tǒng)，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環(huán)實現深度融合和實時交互，來增加或擴展新的功能，以安全、可靠、高效和實時的方式監(jiān)測或者控制一個物理實體。

CPS要發(fā)展并不容易，中國電子技術標準化研究院、中國信息物理系統(tǒng)發(fā)展論壇共同編寫的《信息物理系統(tǒng)白皮書2017》正是試圖解決CPS發(fā)展和應用中面臨的諸多問題：統(tǒng)一認識；梳理技術體系；總結典型應用場景。

中國制造業(yè)正在發(fā)生深刻變革，商業(yè)領域的互聯(lián)網化正快速向制造業(yè)滲透，也給制造業(yè)帶來了革命性的變化。軟件定義作為時代發(fā)展最顯著的特征之一，是新一代信息技術的核心與靈魂。

“推動制造業(yè)與互聯(lián)網融合發(fā)展，可以為制造業(yè)插上互聯(lián)網的翅膀、注入信息化的基因，是穩(wěn)增長、促改革、調結構、惠民生的重要引擎，是協(xié)同推進‘中國制造2025+互聯(lián)網+雙創(chuàng)’的重要抓手。”工業(yè)和信息化部信息化和軟件服務業(yè)司司長謝少鋒說。