工業軟件作為新型“零部件”大舉進入到產品之中。圖片來源：百度圖片
■本報記者 貢曉麗
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軟件，工業軟件不僅作為數字化研發手段，支持了新產品、新工業、新材料的發展，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4.0時代，每一個產品將承載其整個供應鏈和生命週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，工業軟件借力大數據，將給製造業帶來巨大顛覆，這已成為近期舉辦的第二屆工業軟件與製造業融合發展高峰論壇的共識。
工業軟件是智能系統的基礎
“工業軟件是在工業領域裡應用的各種軟件，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、傳感裝置之中的採集、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控制計算機之中的設計、編程、工藝、監控、管理等軟件。
王彥金介紹，工業軟件技術支撐了絕大部分的生產製造過程。全球正在出現以信息網絡、智能製造為代表的新一輪技術創新浪潮。而在這一浪潮中，傳統的行業界限將消失，並會產生各種新的領域和業態。創造新價值的過程也因軟件系統而發生改變，產業鏈分工將被重組。
“這個新型的產業鏈將使製造業不再僅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中。”王彥金表示。
工業軟件技術使智能系統具有了五個典型特徵，王彥金認為這些特徵可以提煉為狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行和學習提升。
狀態感知是能準確感知系統外部工況，如市場、客戶、輸入的實時運行狀態；實時分析是對獲取的實時運行狀態數據進行快速、準確的推理與分析；自主決策是根據數據分析的結果，按照設定的規則，自主作出選擇和判斷；精準執行是對外部需求、企業運行狀態、研發或生產等作出快速應對；學習提升是在系統運行和反覆執行的過程中，不斷通過深度學習而提升系統智能。
找問題比找方法重要
如果說工業軟件賦予智能系統走向智能化的特徵，那麼驅動智能系統運作的就是工業大數據了。在清華大學教授王建民看來，工業大數據是工業物聯網或工業互聯網的核心。
“工業大數據要找準業務的切入點，在這個過程中，工業大數據和傳統信息化時數據也是有很大區別的。”王建民說。傳統信息化的數據主要是推動已經成型的現實業務，是後補進來的。而現在的工業大數據強調創新，要求在傳統的業務之上發現新的問題。“所以對現在的企業而言，工業大數據找問題比找方法重要。”
工業大數據將數據彙集在一起之後，究竟要解決什麼問題？“無論從全生命週期角度還是端到端的角度，大多數都是為現實業務的升級，有了工業互聯網、工業物聯網和工業大數據之後，我們要更加關注未來工業形態中的問題。”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，最後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製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帶來很大的想象空間。”王建民認為，在製造業利潤越來越低的情況下，工業大數據可以幫助中國企業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，能夠為企業帶來新的生存空間。
為什麼工業大數據對當下的中國企業來說，有著如此深遠的意義？在王建民看來，一個複雜裝備的生命週期分三個階段，即開發製造階段、使用維護階段、回收利用階段。
原來，製造企業將重心放在開發製造階段，企業的核心目標就是將裝備設計製造出來。而產品售賣給消費者後，就和企業沒有關係或者變得無關緊要了。所以生命週期的第二、三階段，常常被企業忽略。但裝備的價值真正體現在用戶的使用體驗上，而不在於製造，儘管製造由質量決定。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，通過工業大數據正好能補全產品的生命週期。
積極發展信息物理系統
隨著計算技術、通信技術和智能控制技術的迅速發展，信息物理系統（CPS）已經引起學術界及產業界的廣泛重視並快速發展。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製造、交通運輸、醫療健康、城市建設等，“尤其在製造業領域，發展CPS已經成為發達國家實施‘再工業化’戰略、搶佔製造業新一輪科技革命和產業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，它通過計算進程和物理進程相互影響的反饋循環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測或者控制一個物理實體。
CPS要發展並不容易，中國電子技術標準化研究院、中國信息物理系統發展論壇共同編寫的《信息物理系統白皮書2017》正是試圖解決CPS發展和應用中面臨的諸多問題：統一認識；梳理技術體系；總結典型應用場景。
中國製造業正在發生深刻變革，商業領域的互聯網化正快速向製造業滲透，也給製造業帶來了革命性的變化。軟件定義作為時代發展最顯著的特徵之一，是新一代信息技術的核心與靈魂。
“推動製造業與互聯網融合發展，可以為製造業插上互聯網的翅膀、注入信息化的基因，是穩增長、促改革、調結構、惠民生的重要引擎，是協同推進‘中國製造2025+互聯網+雙創’的重要抓手。”工業和信息化部信息化和軟件服務業司司長謝少鋒說。
《中國科學報》 (2017-09-14 第7版 產業)