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

工業(yè)4.0時(shí)代，每一個(gè)產(chǎn)品將承載其整個(gè)供應(yīng)鏈和生命周期中所需的各種信息，實(shí)現(xiàn)追蹤溯源。智能工廠能靈活決定生產(chǎn)過(guò)程，不同的生產(chǎn)設(shè)備既能夠協(xié)作生產(chǎn)，又可以各自快速地對(duì)外部變化作出反應(yīng)……軟件定義世界、硬件改變世界、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)世界，工業(yè)軟件借力大數(shù)據(jù)，將給制造業(yè)帶來(lái)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(shí)。

工業(yè)軟件是智能系統(tǒng)的基礎(chǔ)

“工業(yè)軟件是在工業(yè)領(lǐng)域里應(yīng)用的各種軟件，其大體上分為兩個(gè)類型：嵌入式軟件和非嵌入式軟件。”國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)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(jì)算機(jī)或者工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之中的設(shè)計(jì)、編程、工藝、監(jiān)控、管理等軟件。

工業(yè)軟件技術(shù)支撐了絕大部分的生產(chǎn)制造過(guò)程。全球正在出現(xiàn)以信息網(wǎng)絡(luò)、智能制造為代表的新一輪技術(shù)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(huì)產(chǎn)生各種新的領(lǐng)域和業(yè)態(tài)。創(chuàng)造新價(jià)值的過(guò)程也因軟件系統(tǒng)而發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

“這個(gè)新型的產(chǎn)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(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與新的服務(wù)模式中。”王彥金表示。

工業(yè)軟件技術(shù)使智能系統(tǒng)具有了五個(gè)典型特征，王彥金認(rèn)為這些特征可以提煉為狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行和學(xué)習(xí)提升。

狀態(tài)感知是能準(zhǔn)確感知系統(tǒng)外部工況，如市場(chǎng)、客戶、輸入的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)分析是對(duì)獲取的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的推理與分析；自主決策是根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，按照設(shè)定的規(guī)則，自主作出選擇和判斷；精準(zhǔn)執(zhí)行是對(duì)外部需求、企業(yè)運(yùn)行狀態(tài)、研發(fā)或生產(chǎn)等作出快速應(yīng)對(duì)；學(xué)習(xí)提升是在系統(tǒng)運(yùn)行和反復(fù)執(zhí)行的過(guò)程中，不斷通過(guò)深度學(xué)習(xí)而提升系統(tǒng)智能。

找問(wèn)題比找方法重要

如果說(shuō)工業(yè)軟件賦予智能系統(tǒng)走向智能化的特征，那么驅(qū)動(dòng)智能系統(tǒng)運(yùn)作的就是工業(yè)大數(shù)據(jù)了。在清華大學(xué)教授王建民看來(lái)，工業(yè)大數(shù)據(jù)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心。

“工業(yè)大數(shù)據(jù)要找準(zhǔn)業(yè)務(wù)的切入點(diǎn)，在這個(gè)過(guò)程中，工業(yè)大數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)信息化時(shí)數(shù)據(jù)也是有很大區(qū)別的。”王建民說(shuō)。傳統(tǒng)信息化的數(shù)據(jù)主要是推動(dòng)已經(jīng)成型的現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)，是后補(bǔ)進(jìn)來(lái)的。而現(xiàn)在的工業(yè)大數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，要求在傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)之上發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題。“所以對(duì)現(xiàn)在的企業(yè)而言，工業(yè)大數(shù)據(jù)找問(wèn)題比找方法重要。”

工業(yè)大數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)匯集在一起之后，究竟要解決什么問(wèn)題？“無(wú)論從全生命周期角度還是端到端的角度，大多數(shù)都是為現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的升級(jí)，有了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)大數(shù)據(jù)之后，我們要更加關(guān)注未來(lái)工業(yè)形態(tài)中的問(wèn)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(shù)據(jù)將帶給我們很大機(jī)會(huì)。

“比如風(fēng)電廠從賣機(jī)器到現(xiàn)在賣系統(tǒng)，最后變成賣天氣預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)，未來(lái)，沒(méi)有好的數(shù)據(jù)服務(wù)能力就不能制造出讓用戶滿意的產(chǎn)品。這樣一種轉(zhuǎn)換就給我們未來(lái)的工業(yè)帶來(lái)很大的想象空間。”王建民認(rèn)為，在制造業(yè)利潤(rùn)越來(lái)越低的情況下，工業(yè)大數(shù)據(jù)可以幫助中國(guó)企業(yè)提高產(chǎn)品在使用維護(hù)階段的利潤(rùn)。最重要的是，利用數(shù)據(jù)進(jìn)行跨界運(yùn)營(yíng)，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)新的生存空間。

為什么工業(yè)大數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)下的中國(guó)企業(yè)來(lái)說(shuō)，有著如此深遠(yuǎn)的意義？在王建民看來(lái)，一個(gè)復(fù)雜裝備的生命周期分三個(gè)階段，即開發(fā)制造階段、使用維護(hù)階段、回收利用階段。

原來(lái)，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(biāo)就是將裝備設(shè)計(jì)制造出來(lái)。而產(chǎn)品售賣給消費(fèi)者后，就和企業(yè)沒(méi)有關(guān)系或者變得無(wú)關(guān)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(jià)值真正體現(xiàn)在用戶的使用體驗(yàn)上，而不在于制造，盡管制造由質(zhì)量決定。但消費(fèi)者在使用階段的流暢程度，才能反映出產(chǎn)品的最終功效，通過(guò)工業(yè)大數(shù)據(jù)正好能補(bǔ)全產(chǎn)品的生命周期。

積極發(fā)展信息物理系統(tǒng)

隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)和智能控制技術(shù)的迅速發(fā)展，信息物理系統(tǒng)（CPS）已經(jīng)引起學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界的廣泛重視并快速發(fā)展。中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院研究員郭楠指出，CPS典型應(yīng)用場(chǎng)景包括生產(chǎn)制造、交通運(yùn)輸、醫(yī)療健康、城市建設(shè)等，“尤其在制造業(yè)領(lǐng)域，發(fā)展CPS已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)施‘再工業(yè)化’戰(zhàn)略、搶占制造業(yè)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革制高點(diǎn)的重要舉措”。

中國(guó)科學(xué)院院士何積豐曾如此評(píng)價(jià)CPS：從廣義上理解，CPS就是一個(gè)在環(huán)境感知的基礎(chǔ)上，深度融合了計(jì)算、通信和控制能力的可控、可信、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)化物理設(shè)備系統(tǒng)，它通過(guò)計(jì)算進(jìn)程和物理進(jìn)程相互影響的反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)深度融合和實(shí)時(shí)交互，來(lái)增加或擴(kuò)展新的功能，以安全、可靠、高效和實(shí)時(shí)的方式監(jiān)測(cè)或者控制一個(gè)物理實(shí)體。

CPS要發(fā)展并不容易，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、中國(guó)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(yīng)用中面臨的諸多問(wèn)題：統(tǒng)一認(rèn)識(shí)；梳理技術(shù)體系；總結(jié)典型應(yīng)用場(chǎng)景。

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