提高工业软件研发与产业化水平

谢天雨

摘 要：对于工业自动化系统来说，其关键技术是工业网络，而在自动化领域，软件技术与IT的联系最为紧密，所以，其发展也是最为快捷。20年前自动化软件面世，与最开始相比较，其内涵和外延都已扩展，所以当我们展望未来，对其发展趋势的展望也是一个仁者见仁、智者见智的话题。 文章介绍了工业软件发展现状分析，探讨了提高工业软件研发与产业化水平的措施。

关键词：工业;自动化;软件系统;优化控制

引言

工业软件是指在工业领域设计、生产、管理等环节应用的软件，包括系统、应用、中间件、嵌入式等，对传统工业的信息化、数字化改造升级具有举足轻重的作用，因此被称为“两化融合”的切入点和粘合剂。德国电子电气工业协会克劳斯米特尔巴赫博士说，在德国的研发投资中，有50%是软件投入，可见软件在其工业4.0的实现中发挥着重要的作用。

1.工业软件发展现状分析

目前，工业软件的概念比较宽泛。从工业和信息化深度融合、全球软件产业来看，工业软件很少会专门提出。工业软件这一概念被视为属于应用软件类。 产业界倾向于将工业软件视为“在工业领域里应用的软件”。根据百度百科的词条解释，工业软件大体上分为两种类型：嵌入式软件和非嵌入式软件。嵌入式软件是嵌入在控制器、通信、传感装置之中的采集、控制、通信等软件，非嵌入式软件是安装在通用计算机或者工业控制计算机之中的设计、编程、工艺、监控、管理等软件，这类工业软件又可分为研发设计类（CAD/CAM/CAE、PLM）、生产管理类（ERP、BPM、QM、SCM）、生产控制类（MES和自动化控制系统）、协同集成类（协同软件）。工业软件除具有软件的性质外，还具有鲜明的行业特色。随着智能化产业的不断发展，通过不断积累行业知识，将行业应用知识作为发展智能化产业的关键要素，逐渐成为企业调整经济结构、转变经济增长方式的主要因素。可以说，工业软件在企业研发设计、生产制造、管理等业务场景中都有重要的应用。

由于工业自动化软件间的信息交互越来越多，需要在单台机器上实现对多台机器上的软件系统进行集中远程管理的功能，因此网络化的管理也是自动化软件的发展方向。更随着网络的多样性与数据的分散的性质，工业自动化软件正朝着信息总线的方向发展，信息总线的方式改变了过去需要将数据集中采集和处理的观念，类似于在数据监控层上铺设一条信息总线，再由各个子系统链接在该信息总线上，这样就能够实现各个系统间的相互通讯，实现了监控系统的全分布。

从最近几年的发展来看，工业自动化软件技术的很多发面都有了不错的发展，而其中系统开发环境和系统构架方面也特别受到关注。集成开发环境通过应用组件，可实现工程重用的组件对象体系结构可以显著地提高生产力。组件对象模型有利于开发代表工厂設备的可重用的应用对象。而其自动化软件在国内市场可细分为高端和中低端。高端市场基本上由国外品牌的软件占有，像一些国家级的大项目、大型企业的主生产线控制等，高端市场的特点是装机量小，但单机销售额大，目前国外品牌的软件年装机量没有一家能超过1000套。中低端市场基本由国产软件占有，亚控的组态王独占鳌头，占据了60%以上的份额，年装机量5000套左右，但单机销售额只有国外品牌的1/10～1/2。

2.提高工业软件研发与产业化水平的措施

我国工业要实现从技术含量低、创新不足、资源环境压力大的产业价值链低端迈向依靠科技进步、自主创新能力强、资源消耗少和环境友好的产业价值链高端。需要综合应用集成协同技术、制造服务技术、工业物联技术于产品设计，生产、管理以及全生命周期，形成工业转型升级的新技术，新途径和新模式，具体包括：产品高端化。研发设计知识化，生产制造智能化、全生命周期绿色化、制造服务化、企业数字化等途径。

2.1信息技术融入加速推动产品高端化

应用嵌入式系统、传感器、RFID、移动互联网、多媒体等技术到产品（装备）中，提高产品的数字化、智能化、网络化程度，增强产品加工制造、物流运输、运行维护等过程中的信息动态感知、智能处理与优化控制能力，促进产品和品牌创新，增加产品附加值。

例如，徐工集团利用嵌入式系统、RFTD、移动互联网、实时监控和远程故障诊断等M2M技术，实现工程机械群自动组网、信息采集、协同作业以及远程故障诊断与预测。

2.2知识研发创新促进企业从跟踪仿制向正向创新设计转变

在CAD、CAE、PDM等工业软件基础上，融合产品专业知识、业务流程、标准规范，专业软构件，建立产品正向创新设计的集成平台，支持分布式协同设计、多学科仿真优化、虚拟仿真与物理验证，提高产品自主创新能力。

例如，我国新一代运载火箭CZ-5，通过建立集成化研发平台：完成了全箭各系统模装协调、确定了总体布局方案;完成了静态与动态干涉检查、动静态间距检查、维修性检查和人机工程检查，提前暴露并消除了十多处总体布局不协调问题;基本替代了实物模装，使模装周期由2年缩短到2个月，节省成本数千万元。

2.3生产过程智能化促进从粗放型生产向精益生产转变

生产制造智能化通过提高生产设备的数字化、智能化和网络化程度以及生产过程的自动化、柔性化和集成化水平，实现生产制造涉及的人员、物料、设备的优化配置和集成化管控。促进生产效率的显著提高。

例如，丰田汽车实现基于RFID的供应链上汽车零部件的跟踪，及时准确地获取关键零部件的详细信息。

2.4全生命周期绿色制造促进节能环保转变

采用全生命周期评价、制造执行系统、物联网等新型信息技术，强化研发设计、生产制造、销售、供应、运行，报废回收等产品全生命周期的环境影响评价与优化，提高资源利用率，减少能源消耗和环境污染，实现经济效益和社会效益协调优化。

例如，日立公司利用GuideforAssessingDesignforEnvironment软件，分析电视机制造、使用等全生命周期中的能耗和材料使用等数据，改进W42系列等离子电视机型，提高产品在全生命周期中的节能环保特性。

2.5信息化与制造业融合促进从生产型制造向服务型制造转变

以云计算、数据融合处理与分析、远程监控与诊断等技术为支撑，拓展产品研发设计、工程总包、大修维修MRO、系统集成、物流、电子商务、租赁等服务，促进企业从产品生产销售向专业服务商、总包商、系统集成服务商，专业化公共服务商转型。

例如，罗一罗公司采用数据采集与融合分析，远程监测与控制等技术，建立网络远程状态监控和诊断系统和后勤保障系统。支撑运营模式变革，扩展发动机维护、租赁和数据分析管理等服务，拓展了新业务，增加了服务型收入。2007年服务收入达到公司总收入的53.7%。

2.6综合集成促进传统企业向数字企业转变

应用新一代集成协同技术，实现全业务过程数字化综合集成，拓展和优化企业价值链，形成应对动态不确定的市场竞争的企业战略选择执行能力和资源优化配置能力。

例如，波音公司利用集成与协同技术。构建了支持合作伙伴、供应商、客户之间协同研制、供应和服务的集成平台，对波音787飞机实现全球化协同研制起到了关键作用。

结束语

眼下最迫切的，就是要鼓励工业软件厂商和解决方案提供商在注重市场推广的同时，加强与应用单位的人才对接，讲应用单位的应用专家和技术能手的行业知识，实际需求反映到自身产品的改进和提高中。通过这种对接，既提高了工业软件的适用性，也解决了信息化和工业化两张皮的问题，切实做到两化深度融合，共同发展。

参考文献：

[1] 张峰. 工业软件——推进智能制造的原动力[J]. 智慧工厂， 2016（12）：36-37.

[2] 张盖伦. 中航工业专家直言"中国制造2025"隐忧：缺少自主高端工业软件及人才！[J]. 中国机电工业， 2017（4）：76-76.