聚力工业软件提升智能制造“软”实力
2022-02-16 来源：工信头条
《“十四五”智能制造发展规划》将工业软件作为加强自主供给的一个重点任务进行单独部署，强调了工业软件的工业属性，明确了工业软件对于智能制造的核心支撑作用，凸显了我国补足工业软件短板、以工业软件助推智能制造发展的决心。
工业软件是智能制造系统的中枢，也是推进智能制造发展的核心支撑。“十四五”期间，工业和信息化部将组织实施产业基础再造工程，将工业基础软件作为产业基础能力的重要一环纳入“新五基”（根据2020年12月24日国新办新闻发布会公开信息，“新五基”包括关键基础材料、基础零部件（元器件）、先进基础工艺、产业技术基础、工业基础软件）。《“十四五”智能制造发展规划》（以下简称《规划》）明确提出，要聚力研发工业软件产品，重点实施工业软件突破提升行动。我国工业软件有望迎来发展的春天。
工业软件对智能制造的重要作用
首次将工业软件单独进行部署。继《智能制造发展规划（2016-2020年）》将工业软件作为智能制造关键共性技术创新方向进行部署后， 本次《规划》将工业软件作为加强自主供给的一个重点任务进行单独部署，强调了工业软件的工业属性，明确了工业软件对于智能制造的核心支撑作用，凸显了我国补足工业软件短板、以工业软件助推智能制造发展的决心。
提出聚力协同的发展路径。《规划》提出支持软件企业、装备制造商、用户、科研院所强化协同，联合开发核心软件和集成化工业软件平台。实践证明，单纯依靠高校、科研院所和部分软件公司的独立研发模式脱离了工业软件与工业知识的耦合，创新资源未能有效整合。用户企业长期依赖国外工业软件体系架构，逐渐丧失对工艺研发和数据积累的积极性和主动性，与本土工业软件供应商之间没有形成良性互动循环。聚力协同，构建一个软件企业、装备企业、用户企业和科研院所共融共生共赢的产业创新和应用生态，是我国工业软件实现从跟跑到并跑再到领跑的关键。
部署工业软件突破行动。《规划》确定了研发设计类软件、生产制造类软件、经营管理类软件、控制执行类软件、行业专用软件、新型软件等六类重点突破方向。对短板比较明显的研发设计软件要集中力量突破研发。对具有一定基础的控制执行、生产制造和经营管理等软件，要持续提升产品质量、提升市场竞争力。对工业微服务、云原生软件等新方向，要充分发挥我国新一代信息技术与制造业融合发展的优势，推动工业知识软件化和架构开源化，加快推进工业软件云化部署，研发一批达到国际同类水平的新型软件。
云化、微服务化、集成化成为新趋势
工业软件云化部署和SaaS化服务。传统意义上的云私有化部署具有运营支出高、升级换代慢、服务能力相对单一的特点。而工业软件云化部署、SaaS化服务（软件即服务）具有安装灵活、成本低、通适、资源利用率高等特点。随着各类工业软件之间的业务重合度逐渐升高，不同软件的边界逐渐模糊，工业软件的云化部署将成为不可逆转的趋势。软件销售方式也从销售许可证转向订阅模式放置于云端，工业软件订阅服务成为主流。在订阅模式下，用户企业可根据需求灵活使用软件，并即时获得最新的软件版本。工业软件龙头企业PTC已于近年收购了SaaS CAD厂商Onshape和SaaS管理平台Arena Solutions，打造软件即服务和云服务能力，逐步推进工业产品的云化和SaaS化进程。
工业软件微服务化和嵌入式发展。传统工业软件往往面向基础的流程或者服务进行设计和研发，无法灵活响应用户个性化需求。而工业微服务可以根据用户实际需求调用组件，高效率、个性化地满足用户需求，降低软件研发的技术门槛和投入成本，实现从精英化软件研发向大众化研发转变。工业软件的应用模式也走向边缘端部署。不止是管理层面的软件嵌入，同时加强对控制层面的软件嵌入，关注对边缘侧的部署。工控系统龙头企业Honeywell依托其强大的工控系统集成能力，将智能模块嵌入到工控产品和传感器中，逐渐形成工业边缘智能产品体系。
工业软件集成化发展。传统工业软件专注单一功能，工业控制系统则分散在设备、网络和其他硬件层面，部分工业软件配置在特定设备中。分散和独立的工业软件有利于各独立系统的封闭化运行，但难以满足日益凸显的互联互通需求。工业软件将通过工业物联网的连接，打通端对端的数据，在产品制造全生命周期过程的各个阶段，与产品数据及工业设备进行实时数据交互，对全生产过程进行监控和管理，再将数据进行采集分析后优化迭代，实现集成化发展，综合提升企业的生产效率。比如，西门子推出的Xcelerator将PLM、EDA、ALM、MOM、IoT等，将设计、工程和制造等各环节工业软件进行组合，收集、管理和传递来自各环节的应用数据，通过各种工程边界协同工作，逐渐模糊了电气、机械和软件等传统独立工程领域的界限。
工艺机理模型成为工业软件核心驱动力。工艺是制造业的核心。传统的工艺技术依赖于企业内部的核心技术人员编写的“技术宝典”和核心操作人员的工作经验，不利于工艺技术的迭代和对工艺机理模型的优化升级。工业软件的重要使命就是将工艺知识软件化，通过对工艺数据的采集，结合工艺知识来形成工艺机理模型，并在工程实践过程中不断进行自适应分析和学习，提高工艺技术水平，智能优化生产方案。同时，工艺机理驱动的工业软件将成为企业传承核心工艺的重要工具，有助于推动整个工业知识体系的传递延续和迭代更新。工业设计龙头企业达索系统依托其在汽车、航空领域的工业积累，不断将工业机理模型提炼成工业软件的核心模块，通过CATIA等专业设计软件，形成对终端客户的深入绑定。
突破共性技术 推动本土应用
建立工业软件协同创新联合体。根据以上传统工业软件局限性和发展工业软件的新需求，建议将工业软件纳入国家制造业创新中心、国家技术创新中心、国家产业创新中心等创新载体进行规划，推动成立国家工业软件新型研发机构，整合用户企业、装备企业、软件企业和科研院所创新资源，以需求为导向，打造贯通创新链、产业链、供应链的协同创新体系。通过创新中心协调财政资金、高端人才以及企业研发团队，通力突破工业软件共性技术。鼓励终端用户提出软件化及原创性方案需求，由科研院所实现基础研发，软件企业实现工程化发展，装备企业与软件企业共同推进产业化。
促进以工艺机理为基础的工业软件开发。建议基于开源系统研发自主工业算法平台和工业嵌入式软件操作系统，统筹建设工业软件工艺机理模型库，推动工艺知识的数字化呈现，并依托人工智能等新技术手段实现工艺数据的学习训练，推动分行业研发工艺机理模型和工艺机理驱动的工业软件。聚焦焊接、铸造、热处理等通用工艺领域，实施“工艺一条龙”工程，加快通用工艺数字化、模型化、软件化研发进程。
推动本土工业软件应用。建议实施“首版次”工业软件产品应用推广工程，研究出台针对工业软件首版次质量安全责任等进行保险补偿等鼓励措施，推动本土工业软件及服务产业化。推动在技术改造、智能制造、绿色制造、工业互联网创新发展等重大工程项目中将工业软件纳入统计和支持范围。依托重大项目和骨干企业，推动开展本土工业软件创新应用示范。鼓励高校新工科建设中优先采用本土工业软件进行工程实践教学，通过校园推广逐渐培育本土工业软件的用户黏性。
作者：董 峰 赛迪智库产业政策研究所（先进制造业研究中心）智能制造研究室副主任
本文发表于《中国工业和信息化》杂志2022年1月刊总第42期
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