軟件定義制造?沒那么簡(jiǎn)單

時(shí)間:2020-10-15

來源:控制工程網(wǎng)

導(dǎo)語:目前國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展雖已起步,但整體水平有限、關(guān)鍵技術(shù)對(duì)外依存度較高。高端工業(yè)軟件更是我國工業(yè)化的痛點(diǎn)。經(jīng)過多年發(fā)展,我國的國產(chǎn)工業(yè)軟件取得一定的進(jìn)步,但在某些細(xì)分領(lǐng)域,國產(chǎn)工業(yè)軟件與國際先進(jìn)水平相比仍然存在著明顯的差距。

  機(jī)械從軟件定義網(wǎng)絡(luò)、軟件定義計(jì)算到后來的軟件定義存儲(chǔ)、軟件定義數(shù)據(jù)中心、軟件定義制造,有人更是提出軟件定義一切,軟件定義的理念正在不斷延伸與泛化。

  近幾年來,軟件定義不僅在IT互聯(lián)網(wǎng)圈被屢屢提起,在工業(yè)制造領(lǐng)域也成為了炙手火熱的詞語。例如,在《軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中,也曾提到:“軟件定義制造激發(fā)了研發(fā)設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等環(huán)節(jié)的創(chuàng)新活力,加快了個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)型制造、云制造等新模式的發(fā)展,推動(dòng)生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變?!?/p>

  在《數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的企業(yè)進(jìn)化》一書中寫,軟件對(duì)企業(yè)生產(chǎn)方式定義的最重要的標(biāo)志是實(shí)體制造和虛擬制造的融合,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造→測(cè)試→再設(shè)計(jì)的流程正在被顛覆,軟件推動(dòng)了制造業(yè)的生產(chǎn)范式的遷移。研發(fā)、設(shè)計(jì)、仿真、測(cè)試、制造在虛擬空間完成之后,再到實(shí)體空間生產(chǎn)和制造,以快速迭代、持續(xù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)重建制造效率、成本和質(zhì)量。

  同時(shí),軟件定義生產(chǎn)方式還體現(xiàn)在大規(guī)模生產(chǎn)到個(gè)性化定制的轉(zhuǎn)變,以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)化解制造系統(tǒng)的不確定性、多樣性和復(fù)雜性,推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同生產(chǎn)不斷深化,實(shí)現(xiàn)智能制造。

  軟件定義制造,是噱頭還是趨勢(shì)?

  當(dāng)下,軟件正在吞噬世界,也在顛覆制造業(yè)的生產(chǎn)模式和產(chǎn)品形態(tài)。

  例如,中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)之一的東土科技與英特爾在2019年便簽署了合作備忘錄,雙方將基于東土科技INTEWELL智能工業(yè)操作系統(tǒng)和英特爾CPU芯片,聯(lián)合開發(fā)軟件定義控制的工業(yè)服務(wù)器和邊緣服務(wù)器。

  施耐德電氣也通過收購工業(yè)軟件公司,不斷擴(kuò)大其工業(yè)軟件平臺(tái)產(chǎn)品,為企業(yè)提供更加全面的解決方案,釋放工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值。

  西門子更是斥巨資先后收并購了UGS、Innotec、LMS、CD-Adapco、Camstar、Mentor等諸多優(yōu)秀工業(yè)軟件公司,通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,快速地實(shí)現(xiàn)了軟件與工業(yè)自動(dòng)化的深度融合。

  隨著工業(yè)的轉(zhuǎn)型,越來越多的制造企業(yè)開始利用軟件進(jìn)行產(chǎn)品功能的創(chuàng)新,以柔性生產(chǎn)推動(dòng)企業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)制造時(shí)代,軟件是提升效率的工具;工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,軟件是智能制造的大腦。使得人、機(jī)、物、業(yè)務(wù)活動(dòng)等要素的互聯(lián)互通,是實(shí)現(xiàn)智能制造的起點(diǎn)。隨著萬物互聯(lián),軟件更是成為連接工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

  “雖然在制造過程的所有環(huán)節(jié)都離不開軟件,但軟件定義就是無所不能的嗎?為什么都在強(qiáng)調(diào)軟件?硬件不重要了嗎?”

  小編認(rèn)為“軟件定義”是有限制和邊界的,軟件也不是無所不能的,它能定義的只是它可以定義的那一部分的。如果片面的說“軟件定義制造”是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,它更像是一個(gè)載體或工具,它能夠輔助工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員把多少年積累的制造原理、工藝、方法、訣竅等領(lǐng)域知識(shí)以標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的方式表達(dá)出來,從而完成工業(yè)制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程的第一步。

  軟件定義制造,并不是要宣揚(yáng)軟件無所不能,而是告訴大家,我們可以依據(jù)工業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,以軟件為手段,通過軟件,高效、準(zhǔn)確地將工業(yè)領(lǐng)域多年來積累的工程原理、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐表達(dá)出來,為制造技術(shù)應(yīng)用賦能。

  中國工業(yè)軟件,任重而道遠(yuǎn)

  中國工程院院士李培根在“閑話‘軟件定義制造’”文章中曾表示:“軟件定義制造”不能算一個(gè)嚴(yán)格的學(xué)術(shù)概念,但作為技術(shù)意識(shí)或觀念、作為一種描述趨勢(shì)的定性說法則可以被接受。而且軟件定義制造,并非是所有的軟件都能定義制造。能定義制造的軟件主要是工業(yè)軟件,而非一般的通用軟件。

  業(yè)界對(duì)工業(yè)軟件概念的界定還沒有統(tǒng)一,從比較狹義的層面來看,工業(yè)軟件是指專用于或主要用于工業(yè)領(lǐng)域,以提高工業(yè)企業(yè)研發(fā)、制造、管理水平和工業(yè)裝備性能的軟件。

  按照行業(yè)屬性,從制造業(yè)的生產(chǎn)周期維度,將工業(yè)軟件劃分為研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件、生產(chǎn)制造類軟件、經(jīng)營管理類軟件和運(yùn)維服務(wù)類軟件。。

  目前國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展雖已起步,但整體水平有限、關(guān)鍵技術(shù)對(duì)外依存度較高。高端工業(yè)軟件更是我國工業(yè)化的痛點(diǎn)。經(jīng)過多年發(fā)展,我國的國產(chǎn)工業(yè)軟件取得一定的進(jìn)步,但在某些細(xì)分領(lǐng)域,國產(chǎn)工業(yè)軟件與國際先進(jìn)水平相比仍然存在著明顯的差距。從工業(yè)軟件的細(xì)分領(lǐng)域來看,各類工業(yè)軟件具有不同的特點(diǎn),在發(fā)展過程中也相應(yīng)存在不同的發(fā)展瓶頸。究其原因,我們可以發(fā)現(xiàn),這其中既有我國工業(yè)軟件基礎(chǔ)研發(fā)薄弱、積累不足等因素,也與缺乏應(yīng)用有很大關(guān)系。

  工業(yè)軟件往往不是單個(gè)分散的技術(shù),而是一個(gè)體系,是各學(xué)科知識(shí)的集合,需要在生產(chǎn)實(shí)踐中與各種知識(shí)融合,進(jìn)而更新迭代。如果沒有工業(yè)方面的積累,給軟件賦能,軟件的實(shí)用價(jià)值會(huì)很低,得不到客戶的認(rèn)可。

  除此之外,工業(yè)軟件的開發(fā)具有高度復(fù)雜性。工業(yè)軟件不同于一般的軟件,其工業(yè)屬性更強(qiáng),是工業(yè)知識(shí)、工業(yè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)訣竅的凝聚和沉淀,單純的計(jì)算機(jī)軟件工程師設(shè)計(jì)不出先進(jìn)的工業(yè)軟件。

  從未來的發(fā)展趨勢(shì)看,各行業(yè)的發(fā)展都傾向用軟件定義或解決各類問題。但中國工業(yè)軟件的缺位,卻為企業(yè)升級(jí)帶來了些許“煩惱”。

  例如,大家熱議的芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)所需的EDA工業(yè)軟件,就不得不面臨被國外生產(chǎn)制造商“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。

  再比如,開發(fā)一款對(duì)標(biāo)SolidWorks這類主流的CAD軟件,代碼量差不多在幾千萬行,差不多需要上千人一年以上的開發(fā)工作量。而像CATIA,NX,Creo等高端軟件更是主流軟件開發(fā)工作量的至少4倍以上。并且國外這些高端軟件的開發(fā)已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年,而且這些軟件還在持續(xù)更新。因此,無論是從軟件人才、經(jīng)驗(yàn)還是從應(yīng)用上,都不是國產(chǎn)工業(yè)軟件一時(shí)就能追趕上的。

  還有前一陣小火了一把的MATLAB,這是一款被稱為“工科神器”的數(shù)學(xué)軟件。雖然是“數(shù)學(xué)軟件”,但是其廣泛用于自動(dòng)控制、機(jī)械制造、通信等領(lǐng)域,可謂無孔不入。有人認(rèn)為可以用Python代替MATLAB,但MATLAB歷經(jīng)幾十年的更新,最大的優(yōu)勢(shì)便是擁有豐富的函數(shù)庫、工具包,其中更是涉及到了豐富的工業(yè)具體場(chǎng)景和跨學(xué)科背景,這些都是在一線經(jīng)過長時(shí)間迭代積累,才得以形成如今的競(jìng)爭(zhēng)力。而Python在這方面具有較大差距。

  由此可見,工業(yè)軟件和其他應(yīng)用不同,不是一家公司就能開發(fā)出來的。人才和資金固然很重要,但工業(yè)軟件更需要時(shí)間的積淀。

  雖然在某些行業(yè)我們已經(jīng)擁有了一批領(lǐng)軍軟件企業(yè),例如能科、寶信軟件、漢得信息等。這些企業(yè)在推動(dòng)軟件國產(chǎn)化的道路上,也都具有較強(qiáng)產(chǎn)品力和研發(fā)能力。但不能否認(rèn),國內(nèi)工業(yè)軟件在標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)架構(gòu)以及集成能力方面仍面臨諸多問題。

  的確,與熱火朝天的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相比,工業(yè)軟件無疑是一塊“難啃的骨頭”,更是一個(gè)難以快速變現(xiàn)的領(lǐng)域,但在目前的全球市場(chǎng)環(huán)境之下,工業(yè)軟件國產(chǎn)化對(duì)實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國具有重要意義,在此也希望有更多優(yōu)秀的國產(chǎn)軟件廠商能夠推出滿足生產(chǎn)要求的的軟件。

  小編就相關(guān)內(nèi)容也咨詢了相關(guān)專業(yè)人士,當(dāng)下工業(yè)軟件仍處在發(fā)展期,不同細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用情況和市場(chǎng)不一樣,行業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)對(duì)于“軟件定義”的模式接受程度較高,但中小企業(yè)從投資回報(bào)率、業(yè)務(wù)模式發(fā)展上,仍存在一定疑慮。不能否認(rèn),這種模式仍處于摸索發(fā)展階段,在這種模式之下,我們?nèi)杂性S多問題有待解決。因此,無論是從提高國產(chǎn)工業(yè)軟件水平上,還是從“軟件定義”的業(yè)務(wù)發(fā)展上,我們還有很長的路要走。

  最后,小編在這里也希望大家在關(guān)注工業(yè)軟件發(fā)展的同時(shí),也不要忽視了硬件的升級(jí)創(chuàng)新,畢竟我們?cè)谝恍┖诵幕A(chǔ)零部件的制造上與國外也有一定的差距,盡量在抓好軟件建設(shè)同時(shí),不放松硬件產(chǎn)品等基礎(chǔ)性的研究。

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