力筑工業(yè)之基 重鑄智造靈魂

（中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)信息技術(shù)中心，北京 100028）

0 引言

軟件（中國(guó)大陸及香港用語，臺(tái)灣稱作軟體，英文為Software）是一系列按照特定順序組織的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合。但面對(duì)現(xiàn)代工業(yè)軟件而言，該定義已不再適用。工業(yè)軟件是以工業(yè)知識(shí)為核心、以信息物理系統(tǒng)（Cyberphysical Systems，CPS）形式運(yùn)行、為工業(yè)品帶來高附加值、用于工業(yè)過程的所有軟件的總稱［1］。

近幾年國(guó)外對(duì)工業(yè)軟件的定義（techopedia）為：“工業(yè)軟件是一種可以幫助人們?cè)诠I(yè)規(guī)模收集、操作和管理信息的應(yīng)用程序、過程、方法和功能的集合。工業(yè)軟件的使用包括運(yùn)營(yíng)、制造、設(shè)計(jì)、建筑、采礦、紡織、化工、食品加工等行業(yè)用戶及其服務(wù)提供商。”（Industrial software is a col?lection of application programs，methods and functions that can aid in collection，manipulation and management of infor?mation on an industrial scale，and sectors that make use of in?dustrial software include operations，manufacturing，design?ing，construction，mining，textile，mills，chemicals，food processing and service providers.）［2］

我國(guó)正處于從工業(yè)大國(guó)向工業(yè)強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變階段，其中工業(yè)軟件起著重中之重的作用，而一款成熟的工業(yè)軟件，需要融入大量工業(yè)知識(shí)與長(zhǎng)期積累的制造經(jīng)驗(yàn)，不是僅憑計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)的工程師或?qū)⒐I(yè)知識(shí)融入軟件即可研發(fā)成功的。CPS 條件下智能制造快速發(fā)展，工業(yè)軟件已成為制造業(yè)發(fā)展的核心要素之一，并將在發(fā)展中進(jìn)一步展現(xiàn)其不可或缺的重要地位。

1 軟件——工業(yè)之魂

魂，主管人之精神靈氣。類比到工業(yè)，軟件便可稱為工業(yè)的魂。沒有軟件，再先進(jìn)的加工中心、儀器、設(shè)備都只是廢鐵一塊；產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、管理與設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)都將混亂不堪，先進(jìn)的工業(yè)體系便也不復(fù)存在。例如：沒有軟件的輔助，全球最先進(jìn)的第五代戰(zhàn)斗機(jī)根本無法起飛，也就毫無價(jià)值；沒有計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engi?neering，CAE）軟件，諸如衛(wèi)星、高鐵、高端芯片等復(fù)雜產(chǎn)品根本無從開發(fā)［1］。

現(xiàn)今各類產(chǎn)品，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)復(fù)雜以及產(chǎn)品更迭速度快，如果沒有各類工業(yè)軟件的輔助，僅依靠人力無法完成研發(fā)任務(wù)。依靠工業(yè)軟件的研發(fā)手段，就是改模擬傳遞為數(shù)字傳遞、改串行研發(fā)為并行研發(fā)，其優(yōu)點(diǎn)是在縮短產(chǎn)品研制周期的同時(shí)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低研制產(chǎn)品成本，縮短產(chǎn)品研制周期，最終給客戶呈現(xiàn)出精品。例如在開發(fā)、研制、制造過程中采用數(shù)字化技術(shù)和并行工程的波音777 飛機(jī)。波音公司依靠充分的技術(shù)儲(chǔ)備和組織管理經(jīng)驗(yàn)，零部件全部三維數(shù)字化定義、數(shù)字化預(yù)裝配，以精益制造思想為指導(dǎo)，共建立238 個(gè)設(shè)計(jì)建造團(tuán)隊(duì)，實(shí)施并行工程。采用數(shù)字化預(yù)裝配代替實(shí)物樣機(jī)。生產(chǎn)過程中修正了2 500 處設(shè)計(jì)干涉問題，使設(shè)計(jì)更改和返工率減少50% 以上，裝配時(shí)出現(xiàn)的問題減少50%～80%，研制周期由常規(guī)的10 多年縮短為4.5 年。最終造出的第一架波音777 性能優(yōu)于已有24 年歷史的第400 架波音747，這就是工業(yè)軟件的強(qiáng)大之處［3］。未來，諸如飛機(jī)等復(fù)雜產(chǎn)品的研制將進(jìn)入“以綜合模型為基礎(chǔ)，以數(shù)字孿生為驅(qū)動(dòng)”的新型研發(fā)模式。

工業(yè)軟件是一個(gè)十分龐大的體系，包括設(shè)計(jì)研發(fā)軟件、生產(chǎn)制造軟件、工業(yè)管理軟件、工控軟件等。制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）又稱制造運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)（Manufacturing Operations Management，MOM），是企業(yè)資源計(jì)劃（Enterprise Resource Planning，ERP）等上游系統(tǒng)與分布式數(shù)控（Distributed Numerical Control，DNC）/制造數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)（Manufacturing Data Collection and control，MDC）等下游系統(tǒng)之間的橋梁。MES 強(qiáng)調(diào)控制、協(xié)調(diào)和執(zhí)行，使企業(yè)信息化系統(tǒng)在擁有良好的計(jì)劃系統(tǒng)的同時(shí)還能使生產(chǎn)計(jì)劃落到實(shí)處。功能完善的MES 軟件應(yīng)該包含高級(jí)計(jì)劃與排程（Advanced Planning and Scheduling，APS），只有通過APS 才能使MES 中的計(jì)劃更精確、科學(xué)，才能使MES 流暢地運(yùn)行起來。若沒有車間MES/APS 軟件定義的設(shè)備能力、最優(yōu)生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)質(zhì)量管理等內(nèi)容，所有機(jī)床、生產(chǎn)線等制造設(shè)備都無法按照給定的計(jì)劃進(jìn)行有序、高效的生產(chǎn)，甚至?xí)萦诨靵y和癱瘓狀態(tài)①。

工控軟件包含數(shù)據(jù)采集、人機(jī)界面、軟件應(yīng)用、過程控制、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)通訊等內(nèi)容，其特點(diǎn)是與硬件綁定，相對(duì)封閉和專用?，F(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和精準(zhǔn)工作均依靠工控軟件實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)線上，工控軟件中任何一個(gè)參數(shù)失調(diào)，都可能造成大批廢品甚至是設(shè)備停機(jī)。

2 工業(yè)技術(shù)軟件化

工業(yè)技術(shù)軟件化的重點(diǎn)在于將工業(yè)知識(shí)/技術(shù)等要素從非軟件形態(tài)轉(zhuǎn)化為軟件形態(tài)的同時(shí)，還需用軟件定義、改變它們的形態(tài)或性質(zhì)。工業(yè)技術(shù)是支撐工業(yè)發(fā)展的基本要素之一，是幾十年來工業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。而工業(yè)技術(shù)軟件化離不開知識(shí)的傳承。

人類知識(shí)傳播路徑如圖1 所示。

Fig.1 Human knowledge transmission route圖1 人類知識(shí)傳播路線

在數(shù)字化儲(chǔ)存方式出現(xiàn)之前，知識(shí)儲(chǔ)存在人腦，或記錄在其他介質(zhì)上。在記錄、使用、傳播等方面受到諸多限制，同時(shí)知識(shí)的更新非常困難。傳統(tǒng)物化載體記錄和傳播知識(shí)的方式已無法跟上現(xiàn)代快速發(fā)展與不斷升級(jí)的新工業(yè)革命步伐。

數(shù)字化儲(chǔ)存方式帶來的巨大好處首先是無損復(fù)制，不再因反復(fù)使用而產(chǎn)生圖文失真或磨損；其次，數(shù)字化圖文在編輯上比紙介質(zhì)更加方便自如；最關(guān)鍵一點(diǎn)，數(shù)字化可以打破空間界限，基于網(wǎng)絡(luò)無損傳輸，在任意許可范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)共享，最大限度地滿足全網(wǎng)范圍內(nèi)分布式傳播與獲取的需求。

此外，數(shù)字化設(shè)備所需的物理介質(zhì)空間，與傳統(tǒng)介質(zhì)所占空間相比，幾乎可以忽略不計(jì)。比爾·蓋茨曾親自示范：一張光盤記錄的可打印文件，能夠打印成幾十米高的“打印紙柱”。只有將知識(shí)數(shù)字化后寫入軟件，讓工業(yè)技術(shù)/知識(shí)最大限度地軟件化，讓工程師脫離厚重的設(shè)計(jì)手冊(cè)，只用軟件就可不限時(shí)空地調(diào)用工業(yè)技術(shù)/知識(shí)，才能把工業(yè)技術(shù)/知識(shí)的作用發(fā)揮極致。

工業(yè)技術(shù)是用于研發(fā)生產(chǎn)、用來解決技術(shù)問題的基本要素，它往往是發(fā)明與實(shí)踐的結(jié)晶。工業(yè)技術(shù)的載體可以是碳基介質(zhì)（如人腦、紙質(zhì)書籍資料等），也可以是硅基介質(zhì)（如硬盤、光盤等）。因此，擁有工業(yè)知識(shí)，就需要擁有承載工業(yè)知識(shí)的人或物。工業(yè)技術(shù)/知識(shí)被寫入軟件并存儲(chǔ)到賽博空間就是工業(yè)技術(shù)軟件化的結(jié)果。

工業(yè)技術(shù)軟件化由索為系統(tǒng)公司在2016 年提出，旨在研究人類使用知識(shí)和機(jī)器使用知識(shí)的技術(shù)泛在化過程，建設(shè)自主的工業(yè)技術(shù)軟件化平臺(tái)，并以此作為一個(gè)技術(shù)突破口打破國(guó)際軟件巨頭對(duì)工業(yè)軟件的壟斷。

2017 年12 月15 日工業(yè)技術(shù)軟件化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（又名工業(yè)APP 聯(lián)盟）在北京正式成立，工信部原副部長(zhǎng)楊雪山教授這樣理解工業(yè)技術(shù)軟件化：為什么要工業(yè)技術(shù)軟件化？①從勞動(dòng)生產(chǎn)率看，必要的；②從制造發(fā)展過程看，必需的；③從智能制造發(fā)展過程看，必然的；④從制造業(yè)發(fā)展未來看，最關(guān)鍵的。

必須將工業(yè)技術(shù)軟件化放在整個(gè)工業(yè)化進(jìn)程的大視角下理解：它是工業(yè)技術(shù)/知識(shí)的顯性化、模型化、數(shù)字化、系統(tǒng)化和泛在化，是一個(gè)綜合地不斷提高人/機(jī)使用知識(shí)效率的發(fā)展過程。人和機(jī)器既是知識(shí)的創(chuàng)造者、使用者，也是受益者。可以認(rèn)為，工業(yè)技術(shù)軟件化是傳統(tǒng)知識(shí)管理在以智能為標(biāo)識(shí)的全新歷史時(shí)期下的解構(gòu)與重構(gòu)，是其與數(shù)字化技術(shù)結(jié)合之后的又一次轉(zhuǎn)型和發(fā)揚(yáng)光大。

工業(yè)技術(shù)軟件化由來已久，過程必將長(zhǎng)期而緩慢。工業(yè)技術(shù)軟件化量多面廣，包括將某些專用知識(shí)嵌入商用軟件、將特定的經(jīng)驗(yàn)與技巧寫成自用小軟件、開發(fā)專用自主可控電力軟件、開發(fā)自主可控嵌入式工控軟件、開發(fā)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件、開發(fā)服裝柔性生產(chǎn)MES 軟件等。工業(yè)技術(shù)軟件化可以從企業(yè)的任何一個(gè)工作環(huán)節(jié)、選擇任何一種工業(yè)技術(shù)/知識(shí)、面向任何尺度的軟件交付物做起。

做好工業(yè)技術(shù)軟件化，需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累和知識(shí)沉淀，需要企業(yè)有足夠的耐心與實(shí)踐。企業(yè)可將所有來自實(shí)踐一線的工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)沉淀下來，經(jīng)過模型化、軟件化、再封裝，構(gòu)成互不相關(guān)、高度適應(yīng)外部需求變化的微服務(wù)，然后在更具體的工業(yè)場(chǎng)景中將它們組建成特定的工業(yè)APP［4］。

3 工業(yè)軟件

網(wǎng)景通訊公司創(chuàng)始人、硅谷著名投資者馬克·安德森在《軟件正在吞噬整個(gè)世界》中指出：軟件的擴(kuò)散和蔓延，已經(jīng)是全球、全社會(huì)、全行業(yè)性質(zhì)的，水銀瀉地般無孔不入，“軟件化”已經(jīng)是一場(chǎng)看不見但是可以切身感受到的“運(yùn)動(dòng)”。隨著計(jì)算機(jī)在各行業(yè)的全面普及，軟件涉及的領(lǐng)域愈加寬廣，其體量或大或小，從幾十行代碼到幾億行代碼不等。軟件的作用已深入到社會(huì)生產(chǎn)生活各個(gè)方面。

軟件大致可以分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和中間件3類。作為這些軟件的重要組成部分，工業(yè)軟件是包含了所有承載工業(yè)要素、用于工業(yè)過程的軟件。工業(yè)軟件作為一種載體和工具在工業(yè)領(lǐng)域中建立數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系，對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)賦能、延伸人類知識(shí)與智能。工業(yè)范疇與工業(yè)軟件應(yīng)用范疇一致，無論是重工業(yè)、輕工業(yè)還是化學(xué)工業(yè)，都離不開工業(yè)軟件。

一個(gè)軟件的質(zhì)量，如其性能、功能、可維護(hù)性、可靠性、安全性、互操作性等質(zhì)量指標(biāo)，依賴于軟件中的知識(shí)、算法、控制邏輯實(shí)現(xiàn)。特別是工業(yè)軟件，如果沒有特定的算法與知識(shí)支撐，無法進(jìn)行研發(fā)。工業(yè)軟件是復(fù)姓，首先姓“工”其次才姓“軟”，其難點(diǎn)在于“工業(yè)”而不在“軟件”。沒有工業(yè)技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展與積累，就沒有工業(yè)軟件的應(yīng)用與成長(zhǎng)，而軟件從另一方面再次提升了工業(yè)發(fā)展速度與質(zhì)量，很多工業(yè)品沒有軟件的支撐無法開發(fā)。工業(yè)與軟件是相輔相成、相互促進(jìn)的。

常見的商用工業(yè)軟件數(shù)量只占工業(yè)軟件總量的10%～15%（估算值）。大量工業(yè)軟件是企業(yè)針對(duì)相關(guān)項(xiàng)目開發(fā)的，并不會(huì)商業(yè)化。例如波音787 整個(gè)研制過程用到8 000 多種軟件，其中只有不到1 000 種是常見的商業(yè)化軟件，其余7 000 多種軟件都是波音公司經(jīng)過多年經(jīng)驗(yàn)積累自行開發(fā)的私有（自用）軟件，其中僅CATIA 就有超過6 000 個(gè)許可證［5］。

按照國(guó)際慣例，企業(yè)自己開發(fā)的軟件往往被稱作“in house（自用）”軟件。相對(duì)于商用工業(yè)軟件，自用軟件具有更明顯的特定意義。這類軟件是專門在特定場(chǎng)合使用的，僅適用于某家企業(yè)的某個(gè)工序，沒有普適性。大量的自用軟件實(shí)際上已成為企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力不可或缺的一部分。

理論上講，工業(yè)軟件研發(fā)主體應(yīng)該是多樣化的：有工業(yè)巨頭的按需開發(fā)，有專業(yè)商用公司開發(fā)，也有企業(yè)員工根據(jù)自己的需求開發(fā)，還有自由個(gè)體憑興趣開發(fā)，再或者有高校組織教師/學(xué)生進(jìn)行開發(fā)，由研究院所組織團(tuán)隊(duì)自己開發(fā)，還有企業(yè)自己成立專門的部門或獨(dú)立的公司進(jìn)行開發(fā)。但是，真正把工業(yè)軟件開發(fā)成功，且運(yùn)用到產(chǎn)品生命周期管理過程中去，并通過產(chǎn)品或研究成果產(chǎn)生收益，再將收益不斷持續(xù)投入新版本軟件開發(fā)中，形成良性滾動(dòng)發(fā)展，目前看來只有工業(yè)巨頭能夠做到。

工業(yè)軟件在開發(fā)過程中，頂層系統(tǒng)架構(gòu)搭建難度大，英文程序使用門檻高，硬件設(shè)備建立開銷大，編程高手培養(yǎng)難度高，產(chǎn)權(quán)知識(shí)不易保護(hù)，后期維護(hù)相當(dāng)繁瑣。國(guó)外工業(yè)軟件開發(fā)在20 世紀(jì)70 年代冷戰(zhàn)時(shí)期進(jìn)入爆發(fā)期，但也只有財(cái)力雄厚的軍火商、汽車商才有條件獨(dú)立開發(fā)或依托某廠商開發(fā)早期的CAD 軟件。

例如：CADAM——由美國(guó)洛克希德公司支持的商用軟件；CALMA——由美國(guó)通用電氣公司開發(fā)的商用軟件；CV——由美國(guó)波音公司支持的商用軟件；I-DEAS——由美國(guó)NASA 支持的商用軟件；UG——由美國(guó)麥道公司開發(fā)的商用軟件；CATIA——由法國(guó)達(dá)索公司開發(fā)的商用軟件；SURF——由德國(guó)大眾汽車公司開發(fā)的自用軟件；PDGS——由美國(guó)福特汽車公司開發(fā)的自用軟件；EUCLID——由法國(guó)雷諾公司開發(fā)的自用軟件，后成為商用軟件等［1］。

企業(yè)自主開發(fā)工業(yè)軟件是現(xiàn)有趨勢(shì)，其成果往往以一種自用軟件或“工業(yè)APP”的形式存在。這樣的自用軟件，算法未必最先進(jìn)，菜單界面未必簡(jiǎn)潔大方，但可根據(jù)企業(yè)自身需求針對(duì)性解決問題。

4 工業(yè)APP

工業(yè)APP 尚且處于初階發(fā)展階段，世界范圍內(nèi)仍未對(duì)它給出明確定義，在中國(guó)工業(yè)界依舊屬于新生事物。工信部《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP 培育工程實(shí)施方案（2018-2020 年）》定義為：“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP（以下簡(jiǎn)稱工業(yè)APP）是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、承載工業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、滿足特定需求的工業(yè)應(yīng)用軟件，是工業(yè)技術(shù)軟件化的重要成果?！?/p>

以1957 年帕特里克·漢拉蒂（Patrick Hanratty）博士開發(fā)出世界上第一款商業(yè)化的數(shù)控編程系統(tǒng)PRONTO 為起點(diǎn)，工業(yè)技術(shù)軟件化開啟了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程。PRONTO 數(shù)控編程系統(tǒng)邁出了工業(yè)軟件的第一步，被稱為“一切CAD的基石”。60 多年來，學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界一直嘗試將機(jī)械、電子、物理、化學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，以及在工業(yè)研發(fā)實(shí)踐中積累的設(shè)計(jì)過程、加工技巧、工藝路線、造型方法、仿真經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)維管理等方面知識(shí)“裝入”軟件這個(gè)“容器”，并在計(jì)算機(jī)充沛的算力支撐下，發(fā)揮巨大的“賦值、賦能、賦智”作用。如今相當(dāng)一部分大型工業(yè)軟件是由某種APP 發(fā)展而來。

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP 發(fā)展白皮書》指出，工業(yè)APP 作為一種新型工應(yīng)軟件，一般具有以下6 個(gè)典型特征：完整地表達(dá)一個(gè)或多個(gè)特定功能，解決待定問題；特定工業(yè)技術(shù)/知識(shí)載體；小輕靈，可組合，可重用；結(jié)構(gòu)化和形式化；低代碼化；平臺(tái)可移植［6］。

作為工業(yè)技術(shù)知識(shí)的載體，工業(yè)APP 有兩個(gè)關(guān)注重點(diǎn)：第一，對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)建模以及對(duì)模型進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化；第二，對(duì)已有工業(yè)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行提煉與抽象。它強(qiáng)調(diào)高度的標(biāo)準(zhǔn)化與體系化且運(yùn)行載體多樣化，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行安裝、使用、相互調(diào)用，甚至是卸載和更換其它工業(yè)APP，操作快速、方便、靈活。同時(shí)，工業(yè)APP 采用微服務(wù)技術(shù)，這是一種新型的軟件架構(gòu)技術(shù)，可以把一個(gè)應(yīng)用程序分解為功能粒度更小，相互之間完全獨(dú)立的組件，從而使工業(yè)APP 獲得更高的敏捷性、可用性和伸縮性。

將作為基于通用設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)知識(shí)封裝為工業(yè)APP 的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)架構(gòu)下的工業(yè)軟件（如CAX/PDN/PM 等研發(fā)設(shè)計(jì)工具、ERP/MES/SCM 等運(yùn)營(yíng)管理軟件和組織協(xié)同軟件以及嵌入式軟件等）正在加速解構(gòu)、重構(gòu)，同時(shí)云化改造遷移，實(shí)現(xiàn)工具平臺(tái)化。解構(gòu)后形成的工業(yè)APP 同時(shí)向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)展，協(xié)助傳統(tǒng)工業(yè)軟件更好地服務(wù)于工業(yè)活動(dòng)。兩者將在未來相互配合，長(zhǎng)期共存，最終形成更加高效的生產(chǎn)力。

工業(yè)APP 體系龐大，涉及的工業(yè)技術(shù)門類眾多，個(gè)性化強(qiáng)，對(duì)象繁多，關(guān)系復(fù)雜。它擁有一個(gè)三維體系框架，包含工業(yè)維、技術(shù)維和軟件維。任何工業(yè)APP 都可按照該體系框架進(jìn)行分解和組合，同時(shí)可具有多個(gè)維度屬性，例如螺栓機(jī)加工工藝仿真APP 既屬于基礎(chǔ)共性APP，同時(shí)也屬于生產(chǎn)制造APP，還屬于應(yīng)用改進(jìn)環(huán)節(jié)APP。通常為了滿足不同時(shí)期行業(yè)、企業(yè)或組織的產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略需求，工業(yè)APP 體系需定期或不定期進(jìn)行相應(yīng)重新規(guī)劃和修整。

工業(yè)APP 發(fā)展歷程是工業(yè)技術(shù)軟件化的結(jié)果，其發(fā)展演變路徑可以總結(jié)為：工業(yè)技術(shù)/知識(shí)→工業(yè)軟件→工業(yè)APP→工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP。工業(yè)APP 形式根據(jù)其發(fā)展歷程和分享范圍也可以分為3 種：個(gè)體自有模式、企業(yè)自有模式和商用公有模式。

在工業(yè)APP 生態(tài)中，存在不同的利益相關(guān)方，它們?cè)诋a(chǎn)業(yè)鏈上各司其職又互相影響，形成有規(guī)律的共同體，在產(chǎn)業(yè)、技術(shù)發(fā)展的外部環(huán)境下，相互制約、價(jià)值共享、互利共存。堅(jiān)持開放共享、共創(chuàng)共贏，引導(dǎo)大量工業(yè)企業(yè)、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商和其他開發(fā)者等，建設(shè)以工業(yè)APP 與工業(yè)用戶之間相互促進(jìn)、雙向迭代為核心，資源富集、創(chuàng)新活躍、多方參與、高效協(xié)同的工業(yè)APP 開放生態(tài)體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源源不竭的前進(jìn)動(dòng)力［4］。

常規(guī)工業(yè)軟件，如CAX、PLM、MES 等，功能分散、深嵌在各種不同的底層架構(gòu)中。通常需要單獨(dú)購買不同種類的工業(yè)軟件，才能使用其中不同種類的功能。目前沒有任何一個(gè)工業(yè)軟件廠商能夠提供覆蓋所有專業(yè)領(lǐng)域的軟件解決方案，只有天生既姓“工”又姓“公”的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及基于微服務(wù)技術(shù)、面向角色和場(chǎng)景的工業(yè)APP 才是解決這一問題的最終方案。值得指出的是，盡管工業(yè)APP 是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP 的簡(jiǎn)寫，但它們之間依舊有著細(xì)微差別。工業(yè)APP 與工業(yè)軟件的關(guān)系與發(fā)展演變路徑是：工業(yè)技術(shù)與知識(shí)→工業(yè)軟件→工業(yè)APP（個(gè)體自有、企業(yè)自有）→工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)APP（商用公有）。

5 自主之路

2018-2019 年西方各國(guó)對(duì)諸如中興、華為等中國(guó)行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)實(shí)施了各種維度上的封鎖，既有芯片類硬件斷供，也有工業(yè)軟件斷供。如果說芯片斷供會(huì)導(dǎo)致企業(yè)停產(chǎn)，那么軟件斷供則是扼殺企業(yè)芯片設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)試制能力。沒有芯片依然可以自主研發(fā)設(shè)備進(jìn)行制造，但失去設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)試制能力則會(huì)被完全禁錮，所以開發(fā)出我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的工業(yè)軟件刻不容緩。

目前眾多行業(yè)都實(shí)施了多種形式和主題的“數(shù)字化/信息化”，軟件價(jià)值和作用得到了一定程度的體現(xiàn)和發(fā)揮，諸如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等，新技術(shù)與術(shù)語層出不窮。這些新概念背后支撐性核心關(guān)鍵技術(shù)是工業(yè)軟件。

但是，各方對(duì)工業(yè)軟件的重視程度明顯不夠，工業(yè)軟件和普通IT 軟件往往被混為一談，軟件的“使能作用”“靈魂作用”沒有充分發(fā)揮。同時(shí)，軟件因?yàn)椴豢梢姡粸槿怂?，從政府資源投向來看，近幾年國(guó)家推出的若干重大工程集中于集成電路、大數(shù)據(jù)、智能制造等領(lǐng)域，但是在工業(yè)軟件這個(gè)核心的“工業(yè)靈魂”問題上，幾乎沒有以“軟件”為名的重大工程，更不用說專業(yè)化程度極高的工業(yè)軟件。工業(yè)軟件實(shí)際處于“說起來重要、落實(shí)起來次要、干起來不要”的尷尬境地。

如在“十五”至“十二五”期間，國(guó)家對(duì)三維CAD/CAE等核心工業(yè)軟件研發(fā)的投入強(qiáng)度不足2 億人民幣。相比之下全球最大的CAE 仿真軟件Ansys 公司2016 年在研發(fā)的投入資金為3.5 億美元，約合20 億人民幣。即國(guó)外一家仿真軟件公司一年的研發(fā)投入相當(dāng)于我國(guó)3 個(gè)五年規(guī)劃軟件研發(fā)方面投入總和的10 倍。

由于認(rèn)識(shí)上的缺失，我國(guó)已經(jīng)錯(cuò)過了20 世紀(jì)70-80年代軟件興起期以及90 年代末的互聯(lián)網(wǎng)軟件高潮期。但如今智能技術(shù)重新洗牌，工業(yè)革命再次迎來新一輪“窗口期”。在這一時(shí)期，軟件，特別是工業(yè)軟件將成為新工業(yè)革命的關(guān)鍵要素。

工業(yè)軟件一直面臨著復(fù)雜的分類問題。目前國(guó)內(nèi)外大都沿襲了傳統(tǒng)通用軟件的分類和命名方式。如CAD、PDM、MES 等。這樣的劃分也客觀上造成工業(yè)軟件種類龐雜、數(shù)量巨大和功能冗余。另一方面，國(guó)內(nèi)在包括工業(yè)軟件在內(nèi)的諸多技術(shù)領(lǐng)域一直跟隨國(guó)外的命名習(xí)慣，包括眾多商用、自用工業(yè)軟件等門類。如果缺乏科學(xué)的分類和簡(jiǎn)明的命名，是非常不容易學(xué)習(xí)、理解和掌握的，更不利于自主研發(fā)。因此建議按照聯(lián)合國(guó)工業(yè)門類的視角分類工業(yè)軟件，而不是從工業(yè)門類居多，龐大而復(fù)雜的信息化視角出發(fā)。本文提出一個(gè)新的工業(yè)軟件體系，嘗試重新劃分和命名一些常見的工業(yè)軟件，如圖2 所示。重新分類后每種軟件的簡(jiǎn)要說明如表1 所示。

Fig.2 New classification of industrial software圖2 工業(yè)軟件新分類

Table 1 Classification description表1 分類說明

我國(guó)擁有41 個(gè)工業(yè)大類、207 個(gè)工業(yè)中類、666 個(gè)工業(yè)小類，形成了獨(dú)立完整的現(xiàn)代工業(yè)體系，是全世界唯一擁有聯(lián)合國(guó)產(chǎn)業(yè)分類當(dāng)中全部工業(yè)門類的國(guó)家。沒有完成工業(yè)化的國(guó)家，不可能出現(xiàn)工業(yè)軟件；而完成了工業(yè)化的國(guó)家，也不一定能夠出現(xiàn)好的工業(yè)軟件。2020 年國(guó)家出臺(tái)了很多利好政策，支持軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展，因此本文認(rèn)為2020 年是中國(guó)工業(yè)軟件元年；我國(guó)有相當(dāng)完整的工業(yè)體系，尤其在各類橋梁、跨海大橋、復(fù)雜隧道、高層建筑、高鐵施工、高速公路、金屬結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械等工程建設(shè)方面，積累了強(qiáng)大的方法、算法、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，因此可基于建筑業(yè)，逐步形成工業(yè)軟件優(yōu)勢(shì)，并進(jìn)一步推廣經(jīng)驗(yàn)；爭(zhēng)取在中華人民共和國(guó)建國(guó)100 周年時(shí)，在世界工業(yè)軟件有一席之地，即在世界格局不變的前提下，我國(guó)占據(jù)工業(yè)軟件三分之一天下（美國(guó)三分之一、歐洲三分之一），實(shí)現(xiàn)“2020 工業(yè)軟件啟元年，三十年后三分天下居其一”。

《論語》有言：“名不正則言不順，言不順則事不成”，中國(guó)以“工X 軟件”定義和命名，簡(jiǎn)明扼要，易懂易記，專屬中國(guó)。一旦加以推廣使用，必能在業(yè)界傳播開來并得到廣泛認(rèn)可。也只有在工業(yè)軟件分類方式上加以改變，相當(dāng)于重新開辟一條新的賽道，世界工業(yè)軟件的“競(jìng)爭(zhēng)賽道”才會(huì)發(fā)生變化，這樣我國(guó)才能在命名基礎(chǔ)和技術(shù)空間上，在新的賽道上，取得領(lǐng)先地位。

6 結(jié)語

本文闡述了軟件與工業(yè)軟件的本質(zhì)，系統(tǒng)分析了工業(yè)軟件與工業(yè)技術(shù)的關(guān)系，對(duì)工業(yè)軟件進(jìn)行了重新分類，以期為我國(guó)工業(yè)軟件發(fā)展開辟一條新的賽道。工業(yè)軟件作為工業(yè)魂魄，必將在一個(gè)制造強(qiáng)國(guó)崛起的過程中伴隨左右。工業(yè)軟件是復(fù)姓，既姓“工”也姓“軟”，“工”與“軟”相輔相成，相互促進(jìn)。軟件是智能化的基礎(chǔ)和載體，中國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，道在軟件！