工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

陳 輪，劉 瑤，黃海峰

（1.太極計(jì)算機(jī)股份有限公司，北京 100102；2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510640）

0 引言

工業(yè)軟件是指用于支持工業(yè)生產(chǎn)并提升其生產(chǎn)效率的系統(tǒng)軟件，隨著科技水平的快速發(fā)展，工業(yè)軟件被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，有著極強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)滲透性和影響力，它是一個將工業(yè)流程以及制造工藝進(jìn)行數(shù)字化、智能化展示的軟件應(yīng)用大類[1]。在電子信息行業(yè)制造活動中，工業(yè)軟件對仿真等技術(shù)提供了重要支持，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值，工業(yè)軟件的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量并可以大幅減少人工操作的不確定性，在電子信息行業(yè)制造過程中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。文章對工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹，希望能夠更好地促進(jìn)工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的應(yīng)用。

1 工業(yè)軟件應(yīng)用特征分析

1.1 工業(yè)軟件研發(fā)成本高、周期長

相較于一般的應(yīng)用軟件，工業(yè)軟件的研發(fā)體系更為復(fù)雜且研發(fā)難度也更高，在一定程度上導(dǎo)致了工業(yè)軟件的研發(fā)成本較高。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，大型的工業(yè)軟件的研發(fā)周期往往需要3～5年的時間，其研發(fā)周期較長，且當(dāng)工業(yè)軟件投入市場后，往往需要經(jīng)歷10年左右的時間才能被市場所認(rèn)可。

1.2 工業(yè)軟件的技術(shù)門檻較高

工業(yè)軟件相比于一般的軟件而言具有更高的技術(shù)性與專業(yè)性。對于工業(yè)軟件開發(fā)而言，其技術(shù)門檻更高，例如一些關(guān)鍵的核心算法（如幾何建模引擎等）都具有較高的難度。在模型的構(gòu)建優(yōu)化過程中，還需要大量的工業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)行數(shù)據(jù)作為支撐，而這些都需要經(jīng)過長期的實(shí)踐積累。其中，應(yīng)用于工業(yè)軟件中的人機(jī)交互等前端技術(shù)，對軟件的開發(fā)也有著重要影響。由于工業(yè)軟件的技術(shù)門檻較高，這就要求研發(fā)人員不僅要掌握軟件技能，還需要具備物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的專業(yè)知識，對于工業(yè)機(jī)理等內(nèi)容也要有深刻的認(rèn)識與理解，以此攻克工業(yè)軟件的技術(shù)壁壘[2]。

2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)介紹

2.1 工業(yè)軟件的定義和功能

工業(yè)軟件是指應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加工、分配、檢測、管理等領(lǐng)域的系統(tǒng)軟件，旨在幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，并通過數(shù)字化管理和智能化控制實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的優(yōu)化。在新時期背景下，工業(yè)制造逐漸智能化和數(shù)字化，而工業(yè)軟件是工業(yè)智能化制造的重要保障，是其“大腦和靈魂”[3]。作為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)軟件化的產(chǎn)物，工業(yè)軟件的本質(zhì)就是以軟件系統(tǒng)的形式將工業(yè)制造中所應(yīng)用的技術(shù)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識進(jìn)行收集并儲存，以此協(xié)助技術(shù)人員解決相應(yīng)問題[4]。工業(yè)軟件可以分為研發(fā)設(shè)計(jì)類等類型，每一種軟件類型都有著其特有的應(yīng)用優(yōu)勢和代表產(chǎn)品。如研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件主要用以提升產(chǎn)品研發(fā)能力以及效率等，目前應(yīng)用較為廣泛的該類軟件產(chǎn)品有計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）等。工業(yè)軟件的常用功能如圖1所示。

圖1 工業(yè)軟件的常用功能

由圖1可知，工業(yè)軟件的常用功能主要包括數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度、質(zhì)量控制、流程管理、數(shù)據(jù)分析、智能化控制以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作七個部分。其中，數(shù)據(jù)管理功能是指工業(yè)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和分析，以支持生產(chǎn)決策和過程控制[5]。工業(yè)軟件的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度功能是指工業(yè)軟件可以通過生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的制定和調(diào)度，以提高生產(chǎn)效率。工業(yè)軟件還擁有質(zhì)量控制和流程管理功能，前者是指工業(yè)軟件可以通過質(zhì)量控制模型實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；而后者是指工業(yè)軟件可以通過流程管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程管理，以降低成本。工業(yè)軟件的多種功能通常需要多種技術(shù)的支持，如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，這些技術(shù)可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景實(shí)現(xiàn)不同的功能，通過研究關(guān)鍵技術(shù)在工業(yè)軟件制造過程中的應(yīng)用案例可知，不同的工業(yè)軟件在不同領(lǐng)域和行業(yè)制造過程中都具有各自的優(yōu)勢和特點(diǎn)。

2.2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中具有重要作用，它可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及區(qū)塊鏈技術(shù)等，其主要技術(shù)版塊如圖2所示。

圖2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

由圖2可知5項(xiàng)技術(shù)之間的關(guān)系。其中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)軟件中可以利用三維仿真模擬技術(shù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬和測試，以確保產(chǎn)品的性能和可靠性；人工智能技術(shù)在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)分析，以預(yù)測未來市場需求和產(chǎn)品銷售情況；大數(shù)據(jù)技術(shù)在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)采集、存儲和處理，以幫助企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量控制和設(shè)備維護(hù)；云計(jì)算技術(shù)在工業(yè)軟件中可以完成分布式計(jì)算，以提高生產(chǎn)效率并降低成本；區(qū)塊鏈技術(shù)在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)管理，以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)將會不斷得到提升和發(fā)展，這些技術(shù)將有助于提高工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的效率、質(zhì)量和效益，從而推動整個電子信息行業(yè)的發(fā)展。

3 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的應(yīng)用實(shí)踐

3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種用于創(chuàng)建模擬環(huán)境的技術(shù)，它在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用包括以下4個方面。一是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，可以幫助企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中減少試錯和浪費(fèi)，并加速產(chǎn)品開發(fā)周期；二是在生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度中可以幫助企業(yè)更好地管理生產(chǎn)資源，提高了生產(chǎn)效率并降低成本；三是可以使企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的控制，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性；四是還可以幫助企業(yè)進(jìn)行環(huán)境模擬和優(yōu)化，從而優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境和提高生產(chǎn)效率。

3.2 人工智能技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用

人工智能技術(shù)是一種用于解決復(fù)雜問題的新興技術(shù)，其具體的應(yīng)用包括實(shí)時控制、快速檢測和客戶服務(wù)。其中，實(shí)時控制是指在生產(chǎn)控制過程中，利用人工智能技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時控制，從而提高生產(chǎn)效率?？焖贆z測是指在產(chǎn)品檢測中，利用人工智能技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行快速檢測，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。客戶服務(wù)是指利用人工智能技術(shù)進(jìn)行客戶服務(wù)管理，從而提高客戶滿意度。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人工智能技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的應(yīng)用將會越來越廣泛，可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、優(yōu)化物流管理以及提高客戶滿意度。

3.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種用于處理海量數(shù)據(jù)的新興技術(shù)，它可以在電子信息行業(yè)制造過程中幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。首先，在電子信息行業(yè)制造過程中，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，從而幫助企業(yè)對生產(chǎn)資源進(jìn)行優(yōu)化配置，提高生產(chǎn)效率。其次應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而幫助企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行評估并及時發(fā)現(xiàn)問題。最后是應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品預(yù)測，從而幫助企業(yè)做出更加準(zhǔn)確的決策。

3.4 云計(jì)算技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用

云計(jì)算技術(shù)是一種用于在線處理海量數(shù)據(jù)的技術(shù)，它可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程并降低成本。在電子信息行業(yè)制造過程中，云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)計(jì)劃管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、驗(yàn)證、生產(chǎn)控制、資源調(diào)度等方面。例如，云計(jì)算技術(shù)可以被用來建立分布式生產(chǎn)環(huán)境，通過虛擬服務(wù)器來承載生產(chǎn)資源，從而提高生產(chǎn)效率；可以用于建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，通過云存儲和大數(shù)據(jù)分析來處理和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)；還可以用于建立資源調(diào)度平臺，通過云調(diào)度來實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[6]。

3.5 區(qū)塊鏈技術(shù)在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應(yīng)用

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種用于存儲、驗(yàn)證和公開透明的技術(shù)，它可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)流程、降低成本。在電子信息行業(yè)制造過程中，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)計(jì)劃管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、驗(yàn)證、生產(chǎn)控制、資源調(diào)度等方面。例如，區(qū)塊鏈技術(shù)可以被用來建立去中心化的生產(chǎn)環(huán)境，通過去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)來承載生產(chǎn)資源，從而提高生產(chǎn)效率。區(qū)塊鏈技術(shù)還可以被用來建立去中心化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心，通過云存儲來存儲和管理數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。區(qū)塊鏈技術(shù)也可以被用來建立去中心化的生產(chǎn)流程驗(yàn)證平臺，通過去中心化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對流程的驗(yàn)證，幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)問題并保證流程的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3.6 工業(yè)軟件中各技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果分析

工業(yè)軟件在電子信息制造業(yè)制造過程中的應(yīng)用效果非常顯著，各種技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的優(yōu)化和調(diào)整。本文介紹了電子信息行業(yè)制造過程中工業(yè)軟件的關(guān)鍵技術(shù)，通過對虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算以及區(qū)塊鏈技術(shù)展開研究，并分別根據(jù)研究結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，如圖3所示。

圖3 工業(yè)軟件中各技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用評審團(tuán)評分

由圖3得知工業(yè)軟件中所包含的各種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用評分情況，總的來說，工業(yè)軟件中的各種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用評分比較高，均在較好及以上，由此證明了它們對電子信息行業(yè)在生產(chǎn)過程的自動化控制、數(shù)據(jù)分析和人工智能等方面的優(yōu)化和提升做出了貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中發(fā)揮著重要的作用，尤其是與自動化技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。這些技術(shù)的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量，還減少了人工操作的不確定性。隨著自動化技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和人工智能技術(shù)的不斷應(yīng)用和發(fā)展，工業(yè)軟件在電子信息制造過程中的應(yīng)用將會得到更廣泛、更深入、更有效的支持，這將是下一步研究的方向。