【智能制造】工业软件：智能制造的大脑
軟件是實現(xiàn)智能互聯(lián)的第一推動力。工業(yè)軟件是智能制造的思維認識，是感知控制、信息傳輸和分析決策背后的世界觀、價值觀和方法論，是智能制造的大腦。工業(yè)軟件支撐并定義了智能制造，構(gòu)造了數(shù)據(jù)流動的規(guī)則體系。本文來自：工評圈，原文發(fā)表于《中國工業(yè)評論》雜志2018年第2-3期，經(jīng)授權(quán)由《走向智能論壇》微信公眾號推薦閱讀。
工業(yè)軟件：智能制造的大腦
（配圖來自網(wǎng)絡(luò)）
工業(yè)軟件是智能制造的思維認識，是感知控制、信息傳輸和分析決策背后的世界觀、價值觀和方法論，是智能制造的大腦。工業(yè)軟件支撐并定義了智能制造，構(gòu)造了數(shù)據(jù)流動的規(guī)則體系。
工業(yè)軟件在實現(xiàn)智能制造的過程中扮演了如此重要的角色，所以要實現(xiàn)智能制造，需要先認識工業(yè)軟件，還要從工業(yè)軟件的角度看待未來制造業(yè)的發(fā)展方向。
制造業(yè)是一個國家國民經(jīng)濟的主要支柱，是富民強國之本，也是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場。目前，我國已是制造大國，但還不是制造強國。未來，轉(zhuǎn)變制造業(yè)的發(fā)展方式，實現(xiàn)從“中國制造”到“中國智造”的飛躍，是我國邁向制造強國的必由之路。
工業(yè)軟件在實現(xiàn)智能制造的過程中扮演了如此重要的角色，所以要實現(xiàn)智能制造，需要先認識工業(yè)軟件，還要從工業(yè)軟件的角度看待未來制造業(yè)的發(fā)展方向。
歷史與現(xiàn)狀
我國工業(yè)軟件經(jīng)歷了從無到有，緩慢發(fā)展的過程，走過了一條蜿蜒崎嶇的路。20世紀80年代，中國人對工業(yè)軟件的認識還幾乎為零。但是隨著IBM大型機、VAX小型機、Apolo工作站的引入，這些昂貴的設(shè)備上附帶的一些CG、CAD軟件打開了一扇窗戶，才讓中國人一睹了工業(yè)軟件的“芳容”。
但是，核心工業(yè)軟件的制高點已被發(fā)達國家占領(lǐng)。目前，僅在中國工業(yè)軟件市場上，80%的設(shè)計軟件、50%的制造軟件、95%的服務(wù)軟件被國外品牌占領(lǐng)，國產(chǎn)工業(yè)軟件在夾縫中求生存。造成這種現(xiàn)象的原因有很多：
對工業(yè)軟件的重視程度依然不夠，復(fù)合型人才奇缺
工業(yè)軟件的開發(fā)與其他應(yīng)用軟件的開發(fā)不同。工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)與信息技術(shù)融合的產(chǎn)物，要求與應(yīng)用的行業(yè)更加貼近，它的開發(fā)過程涉及兩個方面：開發(fā)過程的特殊性與人才培養(yǎng)的特殊性。要求開發(fā)者不僅精通軟件開發(fā)，還要熟悉相關(guān)行業(yè)，需要依靠行業(yè)專家與軟件開發(fā)人員的緊密配合，單靠軟件開發(fā)人員是無法完成的。另外，與IT通用軟件相比，工業(yè)軟件有很強的繼承性，需要行業(yè)經(jīng)驗的長期積累，專業(yè)性強且應(yīng)用面窄，優(yōu)秀的工業(yè)軟件需要專業(yè)研發(fā)團隊多年的工作積累，才能繼承、深化、完善。
而現(xiàn)在的情況是，政府與企業(yè)還將工業(yè)軟件視同應(yīng)用軟件，沒有認識到工業(yè)軟件基礎(chǔ)平臺化的重要性，缺少對系統(tǒng)性軟件的持續(xù)投入；部委立項的科技攻關(guān)項目強調(diào)短平快，軟件研發(fā)大多附著在大項目中，缺少對工業(yè)軟件的基礎(chǔ)性研究。
這說明我國制造業(yè)對工業(yè)軟件的認識存在問題，平臺工業(yè)軟件的開發(fā)難度大，但是意義更大，如國產(chǎn)的計算機操作系統(tǒng)，至今大部分軟件平臺的操作系統(tǒng)市場還是國外廠商的天下，雖然我們也有基于Linux二次開發(fā)的操作系統(tǒng)，可是仍不被市場認可，由此可見我們不該回避這個問題，更不應(yīng)該將某個行業(yè)的應(yīng)用軟件等同于平臺化的工業(yè)軟件。
復(fù)合型人才的缺口是制約國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展的另一個瓶頸。工業(yè)軟件的開發(fā)工作量巨大，而且還需要不斷地積累完善，對開發(fā)人員的IT技能水平與工業(yè)專業(yè)水平要求都很高，而中國目前的人才只能滿足企業(yè)使用國外工業(yè)軟件的需求，很多類型的工業(yè)軟件都缺少開發(fā)人才。
造成這種現(xiàn)象有多種原因：軟件業(yè)與制造業(yè)發(fā)展不平衡，同樣是軟件開發(fā)，工業(yè)軟件對編程人員要求比普通軟件要高，提供的薪水卻不如普通IT企業(yè)，技術(shù)精英轉(zhuǎn)到IT業(yè)，人才離開了生產(chǎn)，自然也就沒人去從事工業(yè)軟件的開發(fā)。還有，高校缺乏合理的工業(yè)軟件人才培養(yǎng)體系，目前我國院校中開設(shè)工業(yè)軟件專業(yè)的幾乎沒有，雖然部分大學已經(jīng)在進行工業(yè)軟件人才培養(yǎng)的探索，且小有成效，但是僅強調(diào)工業(yè)化對軟件人才培養(yǎng)的新要求，卻沒有建立起科學的人才培養(yǎng)方案，如隔靴搔癢，對促進國產(chǎn)工業(yè)軟件的發(fā)展意義不大。
國產(chǎn)工業(yè)軟件的“生態(tài)”混亂，產(chǎn)業(yè)鏈脆弱
我國的工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)價值鏈還不完善，從研發(fā)到銷售的生態(tài)稍顯混亂，產(chǎn)業(yè)鏈存在自主技術(shù)不夠與引進技術(shù)不消化的問題。制造業(yè)企業(yè)不僅沒有能力獨立開發(fā)工業(yè)軟件，也不愿意用自主產(chǎn)品，斷掉了國產(chǎn)工業(yè)軟件成長的養(yǎng)分，又何談發(fā)展。
積極因素
在看到國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展存在諸多問題的同時，也應(yīng)看到存在很多積極因素。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《2017中國工業(yè)軟件發(fā)展白皮書》，在2016年全年，亞太地區(qū)工業(yè)軟件市場規(guī)模為840億美元，占全球總規(guī)模的23.8%，相較上年增長7.6%。北美為1370億美元，占比38.8%，增長4.3%。歐洲為1144億美元，占比32.3%，增長5.2%。可見歐美依然居主導(dǎo)，但亞太地區(qū)已成為工業(yè)軟件市場的增長主力。
工業(yè)軟件市場總體上穩(wěn)中有升,面向行業(yè)的成套解決方案研發(fā)應(yīng)用發(fā)展迅速，機械、航空、紡織等行業(yè)對設(shè)計、分析和測試等服務(wù)的集成和數(shù)據(jù)關(guān)系分析的需求，逐漸成為了工業(yè)軟件發(fā)展的動力。在航空航天、軌道交通等重點行業(yè)的推動下，高端工業(yè)軟件也有了一定發(fā)展。
技術(shù)趨勢
每一次工業(yè)革命都伴隨著更高效、更便捷機械的誕生，而即將發(fā)生的第四次工業(yè)革命則不會遵循前三次工業(yè)革命的規(guī)律，第四次工業(yè)革命追求的是機械可以存儲、處理、共享信息，將從根本上改變工具、世界與人之間的關(guān)系。
基于云平臺的PaaS服務(wù)將成為工業(yè)軟件的重要發(fā)展模式
工業(yè)云服務(wù)的常見方式有工業(yè)SaaS（Software as a Service）云服務(wù)、工業(yè)IaaS（Infrastructure as a Service）云服務(wù)、工業(yè)PaaS（Platform as a Service）云服務(wù)等方式。
如果以IBM 軟件架構(gòu)師 Albert Barron 所說的披薩作比喻，IaaS——別人提供廚房、爐子和煤氣，你使用這些基礎(chǔ)設(shè)施來烤制你的披薩；PaaS——除了基礎(chǔ)設(shè)施，別人還提供面餅，你只需要準備撒在披薩上的配料，讓他幫你烤出來，換句話說，你只要設(shè)計披薩的味道，他人幫你實現(xiàn)你的設(shè)計；SaaS——別人幫你直接做好披薩，你要做的就是把披薩的成品包裝一下，印上自己的標簽賣出去。
PaaS方案是未來一段時間內(nèi)工業(yè)軟件的發(fā)展趨勢。PaaS方案提供軟件部署平臺，抽象掉了硬件和操作系統(tǒng)細節(jié)，可以無縫地擴展。開發(fā)者只需要關(guān)注自己的業(yè)務(wù)邏輯，不需要關(guān)注底層。云計算中心以透明化的方式提供行業(yè)應(yīng)用PaaS服務(wù)，對提升傳統(tǒng)制造業(yè)的創(chuàng)新能力意義深遠。
分布式傳感器構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層架構(gòu)
制造業(yè)的未來是智能制造。智能制造要求對制造系統(tǒng)的物理對象——人、機、物進行感知，感知以后進行分析，之后再做出科學的決策執(zhí)行。狀態(tài)的感知、實時的分析、科學的決策和精準的執(zhí)行，第一步就是感知。要對外部世界進行感知，需要自動控制技術(shù)和傳感技術(shù)。需要分析就需要工業(yè)云和大數(shù)據(jù)的處理平臺，這些技術(shù)環(huán)節(jié)都是密不可分的，智能制造的所有環(huán)節(jié)都建立在生產(chǎn)狀態(tài)感知的基礎(chǔ)上，分布式傳感器就是構(gòu)建這個基礎(chǔ)的核心。
智能傳感器通過軟件實現(xiàn)高精度信息采集，具有一定的編程自動化能力，實現(xiàn)這些功能，核心工業(yè)軟件必不可少。
工業(yè)軟件實現(xiàn)人工智能幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字驅(qū)動
互聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)的發(fā)展和“深度學習”算法的出現(xiàn)，讓人工智能有了超越人類的表現(xiàn)，其中最重要的原因就是大量可用數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和計算能力的大幅提升，“深度學習”的突破更是讓人工智能脫胎換骨。
區(qū)塊鏈技術(shù)引爆制造業(yè)數(shù)字革命
在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，一臺燃氣輪機每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是全球所有推特文章的4倍，智能制造的核心不是產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)，而是智能機器可以處理分析這些數(shù)據(jù)，并與其他類似的機器共享。與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相連的每一臺機器的生產(chǎn)流程都會變得更加高效，并基于各自的改變返回互聯(lián)網(wǎng)進行交流。
區(qū)塊鏈相較于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最大優(yōu)勢在于降低成本和提高效率，這些也是智能制造的焦點。雖然傳統(tǒng)的“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)盡可能地實現(xiàn)信息透明，但是基于電商的平臺仍然是中介性質(zhì)的單位，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)可以減少諸如電商這樣的中間環(huán)節(jié)，降低智能制造成本。
區(qū)塊鏈還可以提高生產(chǎn)效率，區(qū)塊鏈特有的P2P特性，使智能制造中的各種請求不必從中心系統(tǒng)一層一層向外傳遞，直接在智能設(shè)備之間進行信息交流，區(qū)塊鏈減少系統(tǒng)流通的特點，本身就是提高工作效率的行為。
工業(yè)軟件市場的發(fā)展
中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2018-2022年中國工業(yè)軟件行業(yè)前景及投資機會研究報告》顯示，2017年中國工業(yè)軟件行業(yè)市場規(guī)模達到1412.4億元。在《中國制造2025》的大背景下,2018年中國工業(yè)軟件市場規(guī)模預(yù)計將達到1622.8億元，同比增長達到14.9%。在這樣良好的大環(huán)境下，相信我國的工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)將會快速發(fā)展。
軟件定義一切
工業(yè)軟件定義了產(chǎn)品功能，定義了企業(yè)的流程，定義了生產(chǎn)方式，定義了企業(yè)的創(chuàng)新能力，最后，軟件定義了整個制造業(yè)的生態(tài)。
軟件定義產(chǎn)品功能
上個世紀80年代，軟件定義了計算機功能。2006年業(yè)界提出軟件定義存儲，軟件定義服務(wù)器，軟件定義網(wǎng)絡(luò)，定義數(shù)據(jù)中心。智能手機的普及是軟件定義的另一個里程碑。到如今，戰(zhàn)斗機、特斯拉汽車等智能化產(chǎn)品，它們的功能是否強大，越來越取決于軟件功能是否強大。
軟件定義企業(yè)生產(chǎn)方式
軟件定義企業(yè)生產(chǎn)方式體現(xiàn)在虛擬制造與實體制造的結(jié)合上，重構(gòu)了傳統(tǒng)的設(shè)計制造、測試、再制造的流程。工業(yè)軟件實現(xiàn)了研發(fā)設(shè)計的仿真，測試與再設(shè)計的流程都可以在計算機中實現(xiàn)，產(chǎn)品功能達到要求后再實際生產(chǎn)，推動了生產(chǎn)方式的改變，加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品可以持續(xù)優(yōu)化。未來的愿景應(yīng)該是實現(xiàn)人員、機器、物料、工藝、環(huán)境、產(chǎn)品等所有生產(chǎn)要素在虛擬空間中完整、實時、動態(tài)的響應(yīng)。當然，這需要一段很長的路。
軟件對生產(chǎn)方式的重新定義還體現(xiàn)在個性化定制上
軟件定義了整個制造業(yè)的生態(tài)
如同三十年前的Wintel體系，如同十年前的iOS體系和安卓體系，制造業(yè)的未來形態(tài)智能制造也在形成自己的生態(tài)體系，西門子、英特爾等公司都在構(gòu)筑自己的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備互聯(lián)、工業(yè)軟件、云計算等系統(tǒng)，工業(yè)軟件構(gòu)筑的就是智能制造的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
軟件是實現(xiàn)智能互聯(lián)的第一推動力，未來社會必將是物物互聯(lián)，前提就是軟件深入社會每個角落，進入每個物理實體，未來是一個網(wǎng)絡(luò)泛在的社會，人們甚至可以像擰開水龍頭放水一樣使用網(wǎng)絡(luò)和知識，這一切都是軟件的功勞。想象一下這個場景：產(chǎn)品、設(shè)備都加載了數(shù)字化信息，產(chǎn)品的生命周期帶有產(chǎn)品的全部數(shù)據(jù)，人們可以遠程工作，管理設(shè)備，操控所有的生產(chǎn)過程。達到了這樣的智能制造的水平，社會的一切都將發(fā)生深刻的變化。這一切，都要被軟件定義。
智能制造時代的MES，應(yīng)該如何定義？
互聯(lián)網(wǎng)智造
精準化、精細化、協(xié)同化是MES的重要特點，否則生產(chǎn)無法高效、高質(zhì)的運行。那種通過憑經(jīng)驗、靠感覺進行計劃制訂、現(xiàn)場管理的信息化系統(tǒng)，稱之為MES，從一定程度上講是名不副實的。
在MES定義不嚴謹，理念不夠與時俱進的情況下，在智能制造浪潮一浪高過一浪的今天，在制造企業(yè)亟待轉(zhuǎn)型升級的期盼中，中國的MES市場應(yīng)該如何發(fā)展？應(yīng)該如何在摸索中前行？如何更好地支撐制造業(yè)對智能制造的需求？
除了在平臺化、云計算、移動互聯(lián)等計算機技術(shù)進行拓展應(yīng)用以外，中國制造業(yè)使用的MES系統(tǒng)應(yīng)以中國制造2025為宗旨，以精益生產(chǎn)為主線，以兩化深度融合為突破口，參考德國工業(yè)4.0等先進理念，結(jié)合企業(yè)實際情況，建設(shè)基于工業(yè)3.0，面向工業(yè)4.0、體現(xiàn)CPS特點的智能MES系統(tǒng)，構(gòu)建“生產(chǎn)精益化+設(shè)備自動化+管理信息化+人員高效化”的“新四化”智能車間，為制造企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級奠定堅實的基礎(chǔ)。
在智能制造背景下，從功能上講，將來的MES要體現(xiàn)出以下特點。
1回歸本質(zhì)
MES之所以叫制造執(zhí)行系統(tǒng)，非常強調(diào)“執(zhí)行”二字：一方面，將ERP的生產(chǎn)計劃根據(jù)車間實際情況，將每一工序分解到每一設(shè)備、每一分鐘精細執(zhí)行，并實現(xiàn)透明化的精確管理；另一方面，在車間內(nèi)部，形成計劃排產(chǎn)、作業(yè)執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、在制品管理、庫存管理、質(zhì)量管理等一個全閉環(huán)管理，環(huán)環(huán)緊扣，而非簡單的一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
精準化、精細化、協(xié)同化是MES的重要特點，否則生產(chǎn)無法高效、高質(zhì)的運行。那種通過憑經(jīng)驗、靠感覺進行計劃制訂、現(xiàn)場管理的信息化系統(tǒng)，稱之為MES，從一定程度上講是名不副實的。
2貫穿精益
在邁向工業(yè)4.0過程中，我們經(jīng)常講：“2.0補課，3.0普及，4.0示范”，那么2.0到底是要補什么，3.0到底是要普及什么？筆者認為，除了實現(xiàn)對自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等這些大家能看到的軟硬件裝備以外，更重要的是補上、普及我們欠缺的工業(yè)文明，比如員工的技能、素養(yǎng)，企業(yè)管理的模式、方法以及社會上的契約精神、合作精神等等，而作為工業(yè)3.0最精華的精益生產(chǎn)，是制造業(yè)所必須補上、必須普及的重要部分。
在MES系統(tǒng)中一定要充分體現(xiàn)精益生產(chǎn)的理念，通過MES這個信息化手段與工具，促進精益生產(chǎn)在企業(yè)中的進一步落地，比如：
準確分析非增值勞動，提高生產(chǎn)效率、進行有效質(zhì)量管理、降低生產(chǎn)庫房、工具等輔助成本。
科學準確自動排產(chǎn)、合理解決緊急插單等問題、確保生產(chǎn)計劃最優(yōu)。
實現(xiàn)目視化管理、信息最大程度透明化。
生產(chǎn)過程控制，實現(xiàn)產(chǎn)品“流”的生產(chǎn)。
實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及時、準確反饋，提供科學決策基礎(chǔ)。
3體現(xiàn)CPS
德國人認為工業(yè)4.0是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，通過CPS等先進手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。
《中國制造2025》也是強調(diào)“以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進智能制造為主攻方向”。
我們從這些表述中可以看到，無論是德國工業(yè)4.0還是中國制造2025，均是以智能制造為主導(dǎo)(或者叫為方向)，以CPS技術(shù)為技術(shù)手段。
作為智能制造核心的MES系統(tǒng)，必須要體現(xiàn)以CPS為特點的智能制造。
德國人認為：“在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS系統(tǒng)包括智能機器、存儲系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，能夠相互獨立地自動交換信息、觸發(fā)動作和控制。CPS將推動生產(chǎn)對象直接或借助互聯(lián)網(wǎng)通過M2M(Machine to Machine，機器對機器)通信自主實現(xiàn)信息交換、運轉(zhuǎn)和互相操控。”從本段**們可以了解到，對車間中的機床、機器人等各類數(shù)字化設(shè)備進行互聯(lián)互通，就是德國人認為的CPS在車間的具體應(yīng)用。
在工信部發(fā)布的《信息物理系統(tǒng)白皮書(2017)》中，工信部信軟司副司長安筱鵬博士在序言《關(guān)于CPS的幾點思考——CPS是什么？如何看？怎么干？》中明確指出：“由傳感器、控制終端、組態(tài)軟件、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)(DCS)和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)是系統(tǒng)級CPS，由數(shù)控機床、機器人、AGV小車、傳送帶等構(gòu)成的智能生產(chǎn)線是系統(tǒng)級CPS，通過制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)對人、機、物、料、環(huán)等生產(chǎn)要素進行生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、物料配送、計劃排產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)控而構(gòu)成的智能車間也是系統(tǒng)級CPS。”從中可以看到，在智能化車間里，CPS并不神秘，具有互聯(lián)互通功能的智能化生產(chǎn)線就是一種CPS，智能化的MES也是一種CPS，兩者結(jié)合在一起，以數(shù)字化設(shè)備、設(shè)備互聯(lián)互通系統(tǒng)、MES系統(tǒng)組成的整個智能化車間就是一個更高級的CPS系統(tǒng)。
因此，在MES中要體現(xiàn)CPS特點，車間中設(shè)備的互聯(lián)互通是基礎(chǔ)。
4智能是趨勢
本次工業(yè)革命的核心就是智能制造，打造智能化車間，就是要在設(shè)備等物理實體、MES等賽博虛體中充分發(fā)揮自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的優(yōu)勢，打造出虛實融合、具有CPS特色的智能化MES系統(tǒng)。
智能化MES系統(tǒng)將分別從計劃源頭、過程協(xié)同、設(shè)備底層、資源優(yōu)化、質(zhì)量控制、決策支持等6個方面著手，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的管理與控制，完成智能互聯(lián)互通，智能計劃排產(chǎn)，智能生產(chǎn)協(xié)同，智能資源管理，智能質(zhì)量控制和智能決策支持的各項功能。
５落地是關(guān)鍵
再好的MES平臺和軟件，沒有結(jié)合工廠的實際規(guī)劃，實施效果未必就好。不論之前再多的案例和經(jīng)驗，也必須具體落實在企業(yè)后，具體情況具體分析。企業(yè)實施一套MES系統(tǒng)，即便是理論再先進，軟件再智能，但如果不能得到成功的應(yīng)用，對企業(yè)而言，結(jié)果就是零，甚至是負數(shù)，因為這不但浪費了企業(yè)大量的人力、財力，而且還影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)，并嚴重地打擊了企業(yè)對信息化的熱情與信心，這些損失對企業(yè)而言都是難以計量的。
作為智能制造的核心，MES在企業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級中發(fā)揮著越來越重要的作用。但由于MES提出的年代久遠，并隨著工業(yè)4.0、智能制造等新理念日新月異的發(fā)展，MES的現(xiàn)有理念已經(jīng)落后于時代的步伐。一方面，我們既要認真領(lǐng)會MES的真正內(nèi)涵，挖掘出MES應(yīng)有的價值；另一方面，我們一定不要拘泥于國外已有定義，要借鑒工業(yè)4.0等先進理念，結(jié)合中國制造業(yè)的現(xiàn)狀，與時俱進，勇于提出我們自己的理念，將一些傳統(tǒng)的精華、先進的理念融于MES系統(tǒng)中，使MES真正成為企業(yè)智能制造的核心使能系統(tǒng)，滿足中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級的需求。同時，也本著高要求、促發(fā)展的精神，促進MES市場的健康發(fā)展。
自主CAE是一場難了的夢
來源：?陸仲績? 知識自動化
近些日子，CAE之急重上眉梢。
先是有上海的朋友來要當年CAE平臺資料，久遠軼事；又有北京的朋友商討CAE行業(yè)建設(shè)的產(chǎn)業(yè)建議，涅槃重生。
實際上，退休多年，總是想擺脫自主CAE崛起的神話故事。原本想將《自主CAE涅槃之火》那本書作為最后告別的話，說完了就可以扭頭。那個時候，連最后的修改審稿都懶得去關(guān)注，總想盡快撇開CAE后營造退休后的自我天地。
事與愿違，我心依舊，我一直就沒有邁過這個坎，時常關(guān)注CAE的發(fā)展和動向，特別是國內(nèi)自主CAE的點滴進展，都會心動不已，我就會發(fā)現(xiàn)自己還是在原地沒有挪窩。
現(xiàn)在實際上處于更好的時機，很多傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)也在躍躍欲試。一個可以推動軟件發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)在正在形成。由此，嘗試著曲線繞道進入CAE的路線，如從大型工程機械入手，以前端的數(shù)據(jù)采集為切入點，嘗試著建立一個工業(yè)軟件的雛形。將數(shù)字化貫穿整個過程：實時采集、傳輸、云平臺存儲、數(shù)據(jù)挖掘、即時報警等，具備常規(guī)所沒有的效能分析、能耗分析、故障統(tǒng)計等功能。在這個過程中，用戶對象將串聯(lián)整個生態(tài)環(huán)：前期設(shè)計、中期加工生產(chǎn)、后續(xù)維保、優(yōu)化改進等相關(guān)業(yè)務(wù)的企業(yè)、科研院所等單位。
這是中國制造2025當下所涌現(xiàn)的一系列的實踐，已經(jīng)得到應(yīng)用和同行認可，許多制定規(guī)范和標注的機構(gòu)也在紛紛介入。
然而，創(chuàng)業(yè)之艱辛，創(chuàng)新之曲折，沒有親身經(jīng)歷過得人，是不會有這個體會的。同時，沒有與眾不同的核心技術(shù)，就難以體現(xiàn)出價值的。對于工業(yè)軟件中不僅要有熟悉的行業(yè)背景，CAE更要求有各種實踐經(jīng)驗和大量隱性的知識和判斷。這個投入是天量的，全球最大的CAE廠商Ansys每年的研發(fā)投入在3億美元左右，也就是每年投入20億人民幣。每年循環(huán)，持續(xù)如此。是不是會嚇走多少壯志雄心的人。
但是這個山頭再難，一個國家一個有志于制造強國的國家，卻不能不迎頭而上。CAE是整個工業(yè)軟件系列中無可替代的嵌入式一環(huán)。CAE不僅要重視前端分析模擬，更應(yīng)該關(guān)注后置的價值創(chuàng)造。中國制造2025的轉(zhuǎn)型創(chuàng)新，離不開工業(yè)軟件。模擬仿真的作為，是工業(yè)軟件中了解產(chǎn)品所能創(chuàng)價值的核心工序。以網(wǎng)絡(luò)化為工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、傳送、分析，在這基礎(chǔ)上，準確快速進行產(chǎn)品故障預(yù)警和性能優(yōu)化，甚至還要能預(yù)判部件壽命，其價值就精準凸顯。工業(yè)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新需要數(shù)字化作為平臺，經(jīng)驗規(guī)范都很重要，數(shù)值模擬仿真貫穿整個產(chǎn)品生命周期，作為智能化技術(shù)的核心支撐存在。其重要性，自然毋容置疑。由于所描述產(chǎn)品所處的環(huán)境，載荷和工況都是千變?nèi)f化的，沒有足夠針對性的功能，往往會功虧一簣。
作為工業(yè)軟件的自成系統(tǒng)，自然期盼有資金投入，而更應(yīng)該關(guān)注產(chǎn)業(yè)形成的機制構(gòu)成。行業(yè)中不乏得到巨資投入而至今沒能成功商品化的案例。科院院所的成果，一旦成功轉(zhuǎn)化，將會獲得極大的生命力的延伸。日本有一家叫TechnoStar 軟件，最初就是源于東京大學一個教授承擔的國家項目，幾年就鬧騰得聲名鵲起，至今仍然在CAE領(lǐng)域站得一席之地也算逍遙。
詭異的是，二十世紀八十年代，中國國內(nèi)CAE最紅火最熱騰的那幾年，恰是國內(nèi)正“窮”的階段；而現(xiàn)在國家各種制造項目風生水起、互聯(lián)網(wǎng)+發(fā)展迅速的時候，CAE卻落得郁郁寡歡、逐漸式微的局面。
當年在《自主CAE涅槃之火》一書中我所提到的“四步曲”，提到政府“有形之手”的引導(dǎo)不失為一種好方法好途徑。科研和商業(yè)本是二個不同范疇，如果商業(yè)化不是其目標，就不要責怪其擔當。要認可科研與創(chuàng)新本該就不是同一回事。科研是把金錢轉(zhuǎn)化成為知識，主體是科研人員，與商業(yè)化無關(guān)；創(chuàng)新是把知識轉(zhuǎn)化成為金錢，主體是企業(yè)家，與科研無關(guān)。前者由學術(shù)共同體評定，后者需市場和服務(wù)認可。市場的事情交由企業(yè)界來定奪，反映的是資本的意愿，因為市場有時候會不信任“有形之手”，這是市場不討人喜歡的地方，而又是之所以能夠生機勃勃之原因。
2008年金融危機之后，占據(jù)美國經(jīng)濟主導(dǎo)地位的制造業(yè)出現(xiàn)持續(xù)性衰退的現(xiàn)象，終于得到了美國政府的支持。隨后歐洲債務(wù)危機，幾經(jīng)波折，歐元區(qū)經(jīng)濟實力最強的德國作為救助計劃的最大出資方，不僅獨善其身，而且“已經(jīng)揭開了歐洲一體化的新篇章”，其最大的緣由莫過于德國的制造業(yè)撐起了堅固的實體經(jīng)濟基礎(chǔ)。
教訓深刻，百年制造強國的美國政府有所行動，民間遞書：確保美國在高端制造業(yè)的領(lǐng)先地位；總統(tǒng)背書：啟動“先進制造合作伙伴”計劃。前后上下齊呼應(yīng)，而計劃的實施則選擇以加強創(chuàng)新集群和環(huán)境建設(shè)為思路，以重點發(fā)展“發(fā)展共性設(shè)備和平臺，重構(gòu)先進制造業(yè)發(fā)展理念”。
美國政府的先進制造合作伙伴計劃中，最值得注意的是，是將數(shù)值仿真軟件系統(tǒng)作為切入點。正是CAE！萬般寵愛獨一身。
這一招，看似平淡無奇，實則畫龍點睛。高明之處在與不拘泥于具體的工程行業(yè)和領(lǐng)域，由基礎(chǔ)性應(yīng)用軟件開發(fā)作為鞏固高端制造業(yè)地位的實際措施，確實不失為神來之筆；將知識生產(chǎn)、技術(shù)創(chuàng)新和制造業(yè)地位緊密結(jié)合起來，一條曲徑通幽路，高端制造業(yè)的提振需要關(guān)鍵領(lǐng)域的核心技術(shù)，更需要重構(gòu)先進制造業(yè)的發(fā)展理念。更出人意料的是該項計劃由道氏化學公司董事長兼CEO Andrew Liveries和麻省理工學院校長Susan Hockfield共同領(lǐng)導(dǎo)實施。這種由聯(lián)邦政府負責“買單”的形式，表達了由頂尖大學、最具有創(chuàng)新能力的制造商和聯(lián)邦政府之間建立合作伙伴關(guān)系的目的，通過構(gòu)筑官、產(chǎn)、學、研各方的緊密合作，而以產(chǎn)、學為統(tǒng)領(lǐng)，力求不斷孕育知識更新和技術(shù)應(yīng)用的面向市場模式創(chuàng)新，實現(xiàn)內(nèi)生式聯(lián)合振興高端制造業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略部署。
風乍起，一池老水皺。依然耿耿于懷，是舍棄不了這個我曾經(jīng)敬仰、喜歡過，以及許許多多扶助過我的師長朋友、同事同行。而且，當下許多CAE堅持者還在黑暗中前行。中國制造強國之路，不是一個把夢幻變?yōu)楝F(xiàn)實的地方嗎？未了之心，一直期待下去。
人工智能賽博物理操作系統(tǒng)
AI-CPS OS
“人工智能賽博物理操作系統(tǒng)”（新一代技術(shù)+商業(yè)操作系統(tǒng)“AI-CPS OS”：云計算+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈+人工智能）分支用來的今天，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者必須了解如何將“技術(shù)”全面滲入整個公司、產(chǎn)品等“商業(yè)”場景中，利用AI-CPS OS形成數(shù)字化+智能化力量，實現(xiàn)行業(yè)的重新布局、企業(yè)的重新構(gòu)建和自我的煥然新生。
AI-CPS?OS的真正價值并不來自構(gòu)成技術(shù)或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優(yōu)勢的方式將自動化+信息化、智造+產(chǎn)品+服務(wù)和數(shù)據(jù)+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業(yè)務(wù)和運營模式。如果不能實現(xiàn)跨功能的更大規(guī)模融合，沒有顛覆現(xiàn)狀的意愿，這些將不可能實現(xiàn)。
領(lǐng)導(dǎo)者無法依靠某種單一戰(zhàn)略方法來應(yīng)對多維度的數(shù)字化變革。面對新一代技術(shù)+商業(yè)操作系統(tǒng)AI-CPS OS顛覆性的數(shù)字化+智能化力量，領(lǐng)導(dǎo)者必須在行業(yè)、企業(yè)與個人這三個層面都保持領(lǐng)先地位：
重新行業(yè)布局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業(yè)典范進行怎樣的反思？
重新構(gòu)建企業(yè)：你的企業(yè)需要做出什么樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？
重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己并在數(shù)字化+智能化時代保有領(lǐng)先地位，你必須如何去做？
AI-CPS OS是數(shù)字化智能化創(chuàng)新平臺，設(shè)計思路是將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈和人工智能等無縫整合在云端，可以幫助企業(yè)將創(chuàng)新成果融入自身業(yè)務(wù)體系，實現(xiàn)各個前沿技術(shù)在云端的優(yōu)勢協(xié)同。AI-CPS OS形成的數(shù)字化+智能化力量與行業(yè)、企業(yè)及個人三個層面的交叉，形成了領(lǐng)導(dǎo)力模式，使數(shù)字化融入到領(lǐng)導(dǎo)者所在企業(yè)與領(lǐng)導(dǎo)方式的核心位置：
精細：這種力量能夠使人在更加真實、細致的層面觀察與感知現(xiàn)實世界和數(shù)字化世界正在發(fā)生的一切，進而理解和更加精細地進行產(chǎn)品個性化控制、微觀業(yè)務(wù)場景事件和結(jié)果控制。
智能：模型隨著時間（數(shù)據(jù)）的變化而變化，整個系統(tǒng)就具備了智能（自學習）的能力。
高效：企業(yè)需要建立實時或者準實時的數(shù)據(jù)采集傳輸、模型預(yù)測和響應(yīng)決策能力，這樣智能就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。
不確定性：數(shù)字化變更顛覆和改變了領(lǐng)導(dǎo)者曾經(jīng)仰仗的思維方式、結(jié)構(gòu)和實踐經(jīng)驗，其結(jié)果就是形成了復(fù)合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含于三個領(lǐng)域：技術(shù)、文化、制度。
邊界模糊：數(shù)字世界與現(xiàn)實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業(yè)的核心產(chǎn)品、經(jīng)濟學定理和可能性都產(chǎn)生了變化，還模糊了不同行業(yè)間的界限。這種效應(yīng)正在向生態(tài)系統(tǒng)、企業(yè)、客戶、產(chǎn)品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的數(shù)字化+智能化力量通過三個方式激發(fā)經(jīng)濟增長：
創(chuàng)造虛擬勞動力，承擔需要適應(yīng)性和敏捷性的復(fù)雜任務(wù)，即“智能自動化”，以區(qū)別于傳統(tǒng)的自動化解決方案；
對現(xiàn)有勞動力和實物資產(chǎn)進行有利的補充和提升，提高資本效率；
人工智能的普及，將推動多行業(yè)的相關(guān)創(chuàng)新，開辟嶄新的經(jīng)濟增長空間。
給決策制定者和商業(yè)領(lǐng)袖的建議：
超越自動化，開啟新創(chuàng)新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態(tài)機器智能，為企業(yè)創(chuàng)造新商機；
迎接新一代信息技術(shù)，迎接人工智能：無縫整合人類智慧與機器智能，重新
評估未來的知識和技能類型；
制定道德規(guī)范：切實為人工智能生態(tài)系統(tǒng)制定道德準則，并在智能機器的開
發(fā)過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；
重視再分配效應(yīng)：對人工智能可能帶來的沖擊做好準備，制定戰(zhàn)略幫助面臨
較高失業(yè)風險的人群；
開發(fā)數(shù)字化+智能化企業(yè)所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創(chuàng)造力等人類所特有的重要能力。對于中國企業(yè)來說，創(chuàng)造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” ?《論語·子路》云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈和 人工智能，像君子一般融合，一起體現(xiàn)科技就是生產(chǎn)力。
如果說上一次哥倫布地理大發(fā)現(xiàn)，拓展的是人類的物理空間。那么這一次地理大發(fā)現(xiàn)，拓展的就是人們的數(shù)字空間。在數(shù)學空間，建立新的商業(yè)文明，從而發(fā)現(xiàn)新的創(chuàng)富模式，為人類社會帶來新的財富空間。云計算，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈，是進入這個數(shù)字空間的船，而人工智能就是那船上的帆，哥倫布之帆！
新一代技術(shù)+商業(yè)的人工智能賽博物理操作系統(tǒng)AI-CPS OS作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，將進一步釋放歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革積蓄的巨大能量，并創(chuàng)造新的強大引擎。重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費等經(jīng)濟活動各環(huán)節(jié)，形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新需求，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式。引發(fā)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)重大變革，深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式和思維模式，實現(xiàn)社會生產(chǎn)力的整體躍升。
產(chǎn)業(yè)智能官??AI-CPS
用“人工智能賽博物理操作系統(tǒng)”（新一代技術(shù)+商業(yè)操作系統(tǒng)“AI-CPS OS”：云計算+大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈+人工智能），在場景中構(gòu)建狀態(tài)感知-實時分析-自主決策-精準執(zhí)行-學習提升的認知計算和機器智能；實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、DT驅(qū)動業(yè)務(wù)、價值創(chuàng)新創(chuàng)造的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)生態(tài)鏈。
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新技術(shù)：“云計算”、“大數(shù)據(jù)”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“區(qū)塊鏈”、“人工智能”；新產(chǎn)業(yè)：“智能制造”、“智能金融”、“智能零售”、“智能駕駛”、“智能城市”；新模式：“財富空間”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“數(shù)據(jù)科學家”、“賽博物理系統(tǒng)CPS”、“供應(yīng)鏈金融”。
官方網(wǎng)站：AI-CPS.NET
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【智能制造】工业软件：智能制造的大脑的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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