AI化工业互联网平台重塑工业软件开发生态

张翔宇 姚磊

工业互联网平台作为新一代信息技术与工业融合的产物，促进新一代信息技术与制造业深度融合，是顺应技术、产业变革趋势。不仅支撑着工业数据的采集、汇聚、分析和挖掘，而且还支撑着制造资源的泛在连接、弹性的供给和高效的配置，正在成为新型工业软件开发生态构建的核心基础设施。

一、当前工业软件开发面临三大难题

工业软件开发是一项周期长、投入大的创新活动，涉及多个学科专业、多个行业领域、多個业务流程，在以单机作为开发载体的传统状态下，知识复用、协同开发、成果推广均存在较大困难。

（一）知识复用难

工业软件是工业知识积累沉淀后形成的模型化、代码化产物，其核心是工业知识，包括原理、技术、工艺和经验等。从知识掌握主体来看，高技能人才是产业领域工业知识掌握的核心群体，但是随着高技能人员的离职或退休，工业知识传承存在断档风险。

从知识封存形式来看，工业知识大多以纸质材料形式保存，碎片化现象严重，再次被利用需要花费创新人员的大量学习时间，同时要求创新人员具备较高的专业素养。

据不完全统计，一汽集团经过多年的积累，已拥有1631项发明和2423项新型专利，涉及大量汽车行业的技术原理、工艺经验、制造知识和方法，但是这些专利大多停留在纸面上，难以向全行业精准输出。

从知识传播渠道来看，工业知识多通过线下的教学培训活动传播，受限于时间和空间的诸多限制。

（二）协同开发难

随着技术实现、产品本身、业务流程的复杂度不断提升，工业软件开发正在从单领域向多领域、从单一应用向综合应用演进，所涉及的开发人员、开发知识、数据资源愈加广泛，开发过程的协同协作愈加复杂。

从协同工具上看

成熟的开源社区、开发者社群相对较少，开发工具集、应用模型库、测试评估库等基础工具没有有效共享，创新资源很难精准配置。

从协同流程上看

协同研发涉及多个主体，各主体之间分工协作流程较为复杂，相互之间的业务衔接困难较大，上下游环节存在脱节现象。

从协同机制上看

开放式交互环境难以建立，不同主体出于对自身利益和知识产权保护的考虑，创新成果很难及时和有效共享。

（三）成果推广难

工业软件产品推广是软件开发的核心目标，也是软件开发成败的关键。

从供给角度来看

工业软件开发与实际应用需求存在脱节现象，很多软件从一开始就没有结合实际应用需求，用户参与程度低，创新成果很难得到市场的认可。

从需求角度来看

市场对于新软件的容忍度不够，很多产品面临市场的诸多挑剔，但是一个成熟的产品离不开应用推广过程中的反复迭代和持续优化，这就使得新软件很难走向成熟或是占领市场。

二、工业互联网平台为工业软件开发生态重构提供可能

随着数字化转型进程不断加快， 几乎一切创新资源和要素都能够被数字化，并通过互联网平台快速汇聚、整合和配置，从而促使创新主体互动、创新活动组织和创新成果共享更加网络化、全球化和快捷化。工业软件开发作为一项重要的创新活动，借助工业互联网平台在数据流通、知识复用、协同开发、成果迭代等方面赋能作用，有可能形成一种新型的开发生态。

（一）构建数据共享空间

工业软件开发离不开大量实时数据参与演练与验证。

工业互联网通过人、机、物的泛在连接，正在构建与物理世界交相呼应的数字孪生空间，打破数据碎片化格局，形成工业数据枢纽，为数据全面感知、动态传输与实时分析提供网络通路，构建起“ 描述- 诊断- 预测- 决策” 的数据流通闭环，为工业软件开发提供数据支撑。

（二）重塑知识复用体系

工业技术、工艺和经验等共性知识通过模型化、算法化、代码化，以数字化模型的形式沉淀，工业互联网平台再将这些数字化的工业知识共享、复用和传播，可大幅削减软件开发者的重复性劳动，有效降低软件开发成本和风险，提高开发效率和水平，加快重构工业知识的复用、共享和价值再造体系。

例如， 中国空空导弹研究院建设了“空空导弹综合设计与评估平台”，该平台包括多个专业软件包以及500多个APP，目前已在产品研制中全面推广应用，使得试错性的物理样机数减少了50%以上。

（三）变革协同开发模式

工业互联网平台促使产业体系在数字空间解耦和重构，重塑产业组织方式，从而促使创新协作活动在时间和空间上交叉、重组和优化，促使创新主体从单企业向多企业演进，创新流程从串行向并行演进，创新体系从封闭向开放演进，可大幅提高协同研发效率和融合创新水平。作为工业互联网平台核心的工业PAAS平台，本身就是一个协同开发平台，汇集了大量的工业机理模型和微服务组件、低代码和可视化开发工具、工业大数据分析工具等，正成为广大开发者从事软件开发和成果交流的主要载体。

（四）加速成果迭代创新

工业互联网平台能够汇聚包括运营企业、解决方案企业、行业企业、软件开发者、用户在内的多个主体，形成多方参与、相互促进、快速迭代的创新生态，可有效缩短新软件产品从研发到推广的周期，为新软件产品在应用推广中的快速迭代升级乃至走向成熟提供便利。

软件开发者不再是开发活动的唯一发起者，用户的需求和体验能够被深度挖掘和实时感知，用户也逐渐成为合作开发者，将大幅加快新软件产品的迭代升级步伐。

三、构建基于工业互联网平台的工业软件开发生态需在三方面发力

构建基于工业互联网平台的工业软件开发生态，涉及到主体、要素、环境、机制等诸多的因素，应着力从平台的建设、知识的供给、环境的构建等多方面入手，促进资源整合、开发协同和成果迭代。

（一）搭平台：搭建基于工业互联网平台的协同开发平台

发展通用使能的综合性工业互联网平台，行业使能的行业性工业互联网平台，面向产业集聚区的区域性工业互联网平台

引导工业互联网平台加强标准互认、协议兼容、数据共享和业务协同，打造系统化、多层次的工业互联网平台体系。

引导工业互联网平台企业建立面向产业链乃至全社会的协同开发平台

推动开发工具集、技术知识库、应用模型库、测试评估库等基础工具在线共享，加快构建开发需求在线发布，开发资源在线共享，开发业务在线协同的协同研发体系。

（二）强供给：构建开放共享的工业知识复用体系

围绕工业知识的挖掘、共享与使用

构建覆盖全行业、全环节的工业知识分类体系，建设工业知识图谱管理和服务平台，实现工业知识的智能检索和推送。

围绕产业基础原理、关键基础材料、核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、产业技术基础等领域

建设基础共性APP及微服务资源池。面向钢铁、石化、装备、家电等重点行业，建设研发设计仿真、生产过程管理、设备故障诊断、工艺流程优化、产品质量控制、服务效能提升、制造能力交易等行业通用APP及微服务资源池。

加快工业机理模型管理引擎建设

实现工业机理模型的多源搜索、智能推荐、精准调用和安全交易，促进工业机理模型的跨平台开放共享。

（三）建环境：营造产用互动的工业软件推广环境

发挥行业龙头企业和工业互联网平台企业的引领带动作用

推动产业链上的大中小企业融合融通发展，建立联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产学研用协同创新机制。

推广众包、众创等开放式研发设计模式

培育开源社区、开发者社区等创客空间，加快形成社会化协同研发生态。

建立工业软件测试评估规范

建设工业软件云测试平台，开展安全性、隐私性、合规性测评，发布工业软件白名单。

建立新型工业软件流转交易机制

完善交易结算体系，支持构建基于区块链等新技术的工业软件商店，建立市场化运行、知识产权明晰的工业软件传播、扩散和复用体系。