【編者按】對(duì)于工業(yè)軟件,到底應(yīng)該從工業(yè)角度思考,還是應(yīng)該在IT領(lǐng)域創(chuàng)新,一直以來(lái)都是一個(gè)大問(wèn)題,盡管二者立場(chǎng)不同,但可以肯定的是這都是一種創(chuàng)新。
工業(yè)軟件顯然不同于一般IT軟件。必須重新認(rèn)識(shí)和重新定義工業(yè)軟件。工業(yè)軟件是以工業(yè)知識(shí)為核心、以CPS形式運(yùn)行、為工業(yè)品帶來(lái)高附加值的、用于工業(yè)目的的所有軟件的總稱(chēng)。
筆者在2018年6月寫(xiě)了“為工業(yè)軟件正名”文章,在業(yè)界引起了不少人的思考和討論,工業(yè)軟件“姓工”的觀點(diǎn)獲得了絕大多數(shù)人的認(rèn)同。但也有一位讀者給筆者留言,認(rèn)為“任何軟件都是IT,只是服務(wù)領(lǐng)域不同”,這說(shuō)明還是有些人在這個(gè)問(wèn)題上持不同觀點(diǎn)。筆者想強(qiáng)調(diào)和“正名”的是:工業(yè)軟件第一屬性應(yīng)該是工業(yè)技術(shù),第二屬性才是IT。如不這樣去認(rèn)識(shí)問(wèn)題,中國(guó)工業(yè)軟件發(fā)展是看不到希望的。
經(jīng)過(guò)半年多的思考,筆者對(duì)工業(yè)軟件的工業(yè)屬性有了新認(rèn)識(shí),把其中與工業(yè)屬性有關(guān)的內(nèi)容重新梳理,呈獻(xiàn)讀者。
如果要問(wèn)誰(shuí)是世界上最大的軟件企業(yè),你可能會(huì)猜測(cè)是微軟、谷歌或蘋(píng)果?你猜錯(cuò)了!如僅看軟件代碼行數(shù),一直青睞工業(yè)軟件的美國(guó)最大軍火商洛克希德·馬丁公司,早已超過(guò)微軟成為世界最大的軟件/工業(yè)軟件公司。
波音、洛克希德、NASA等航太巨頭,從上個(gè)世紀(jì)60年代就開(kāi)始了工業(yè)軟件的培育與研發(fā)。繼而在70年代的冷戰(zhàn)時(shí)期,成為了工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)的爆發(fā)期,財(cái)大氣粗的軍火商、汽車(chē)商們,有條件獨(dú)立開(kāi)發(fā)或依托某軟件商開(kāi)發(fā)早期的CAX軟件。例如:
CADAM——由美國(guó)洛克希德公司支持的商用軟件;
CALMA——由美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)的商用軟件;
CV——由美國(guó)波音公司支持的商用軟件;
I-DEAS——由美國(guó)NASA支持的商用軟件;
UG——由美國(guó)麥道公司開(kāi)發(fā)的商用軟件;
CATIA——由法國(guó)達(dá)索公司開(kāi)發(fā)的商用軟件;
SURF——由德國(guó)福斯汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的自用軟件;
PDGS——由美國(guó)福特汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的自用軟件;
EUCLID——由法國(guó)雷諾公司開(kāi)發(fā)的自用軟件,后成為商用軟件;
ANSYS——西屋電氣太空核子實(shí)驗(yàn)室自用軟件,后成為商用軟件。
這樣的例子有很多,不在此一一贅述。
為什么六十年前這些工業(yè)巨頭要自己開(kāi)發(fā)工業(yè)軟件?因?yàn)橛袕?fù)雜產(chǎn)品研發(fā)需求!當(dāng)產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜靠、人手工繪圖已經(jīng)極難駕馭,同時(shí)計(jì)算機(jī)繪圖和驅(qū)動(dòng)物理設(shè)備成為可能的時(shí)候,用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)表達(dá)和加工產(chǎn)品,就成為了真實(shí)而急迫的需求。有了需求企業(yè)自然原因花巨資去自主開(kāi)發(fā)工業(yè)軟件。
上述先行者的軟件有的不斷發(fā)展和兼并,有的逐漸被市場(chǎng)淘汰或者自我放棄,大量的新型工業(yè)軟件不斷涌現(xiàn),軟件的專(zhuān)業(yè)范圍也從制造業(yè)逐漸擴(kuò)大到能源、原材料等領(lǐng)域,最終逐漸演變成為了今天的工業(yè)軟件市場(chǎng)格局。
工業(yè)軟件已經(jīng)發(fā)展了幾十年。在最近十年,中國(guó)的工業(yè)軟件界開(kāi)始認(rèn)識(shí)到了這個(gè)規(guī)律:任何一款工業(yè)軟件,如果沒(méi)有工業(yè)界的深入應(yīng)用,這個(gè)軟件就很難成熟,例如很難發(fā)現(xiàn)頂層設(shè)計(jì)缺陷,很難發(fā)現(xiàn)機(jī)理模型的算法缺陷,很難獲得適合于某種專(zhuān)業(yè)性的潛在研發(fā)改進(jìn)需求,很難獲得工業(yè)界新出現(xiàn)的訣竅(Know-how)知識(shí),很難獲得工業(yè)界巨頭的投資青睞等等。因此,工業(yè)軟件不斷推出新好功能,同時(shí)工業(yè)界在實(shí)踐應(yīng)用中對(duì)工業(yè)軟件進(jìn)行“反哺”,是一種雙方長(zhǎng)期積極互動(dòng)的雙贏情境。
因此,振興工業(yè)軟件問(wèn)題,并不是僅僅靠政府、資本方、工業(yè)巨頭等投入巨額研發(fā)資金的問(wèn)題,工業(yè)界大規(guī)模地參與應(yīng)用工業(yè)軟件并反饋軟件缺陷也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。工業(yè)是“皮”,工業(yè)軟件是“毛”,皮之不存,毛將焉附!
不必諱言,無(wú)論從論證初衷、采購(gòu)額、裝機(jī)數(shù)量以及客觀使用結(jié)果,中國(guó)工業(yè)界一直不太看好、不愿選用國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件。據(jù)估算近幾年正式采購(gòu)的國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件只占全部采購(gòu)的5%(充其量不會(huì)超過(guò)10%)。至于為什么會(huì)這樣,是一個(gè)一言難盡的復(fù)雜問(wèn)題。筆者僅列舉幾點(diǎn):
開(kāi)發(fā)主體問(wèn)題:從三十多年前國(guó)內(nèi)開(kāi)始開(kāi)發(fā)工業(yè)軟件(如二維工程繪圖等),國(guó)內(nèi)就是以高校和研究所作為軟件研發(fā)單位,基本上企業(yè)不參與軟件開(kāi)發(fā)。因此,如此開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件,絕大多數(shù)都不太適合企業(yè)應(yīng)用,這些國(guó)產(chǎn)軟件絕大多數(shù)都已經(jīng)消失,極少數(shù)提供了符合國(guó)標(biāo)的符號(hào)庫(kù)、零件庫(kù)的軟件頑強(qiáng)生存了下來(lái)。
企業(yè)對(duì)工業(yè)軟件高度輕視問(wèn)題:早年(甚至到今天)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)都不認(rèn)為工業(yè)軟件有多么重要,絕大多數(shù)決策者心態(tài)是寧愿買(mǎi)計(jì)算機(jī)也不愿意買(mǎi)軟件;如果真想用軟件了就去買(mǎi)盜版;或者輕蔑地認(rèn)為找上幾個(gè)會(huì)編程的大學(xué)生、研究生就能自己編軟件;當(dāng)編來(lái)編去軟件不能用而又確實(shí)需要軟件時(shí),企業(yè)就又會(huì)轉(zhuǎn)向購(gòu)買(mǎi)國(guó)外工業(yè)軟件。
軟件功能問(wèn)題:國(guó)外工業(yè)軟件已經(jīng)相當(dāng)成熟,體系架構(gòu)穩(wěn)定,功能齊全??梢蕴峁┖芏嗥髽I(yè)實(shí)際要求的復(fù)雜設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)功能,但是國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件能實(shí)現(xiàn)的功能還比較有限,同樣的功能水平有限。因此同類(lèi)軟件選型對(duì)比時(shí),競(jìng)爭(zhēng)乏力。
由此而形成了工業(yè)軟件市場(chǎng)贏者占先、強(qiáng)者愈強(qiáng)的馬太效應(yīng)。
缺乏國(guó)內(nèi)工業(yè)界支持和“反哺”的國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件一直在生存邊緣苦苦掙扎,艱難度日,而獲得國(guó)內(nèi)工業(yè)界支持和“反哺”的國(guó)外工業(yè)軟件則越做越大,日益優(yōu)化好用。例如,達(dá)索CATIA V5版是在PC上運(yùn)行的首個(gè)版本,剛發(fā)布時(shí)全世界沒(méi)有人敢用它設(shè)計(jì)飛機(jī)整機(jī)。國(guó)內(nèi)某飛機(jī)設(shè)計(jì)所迎難而上,首次用V5版設(shè)計(jì)了全數(shù)字樣機(jī),并且發(fā)現(xiàn)和反饋了數(shù)百個(gè)大大小小軟件缺陷,讓達(dá)索公司及時(shí)改進(jìn)優(yōu)化了CATIA V5版。
這個(gè)問(wèn)題如鯁在喉,必須單獨(dú)討論——國(guó)內(nèi)上下普遍認(rèn)為工業(yè)軟件第一屬性是IT,這是一個(gè)極其重大的失誤,也幾乎是國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件的“死穴”。
只要一開(kāi)研討工業(yè)軟件問(wèn)題的會(huì)議,會(huì)議主辦方就找來(lái)很多互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、社交軟件、電信軟件、等IT企業(yè),真正開(kāi)發(fā)工業(yè)軟件的人和企業(yè)代表則沒(méi)有幾位,這樣一票人聚在一起云山霧罩地討論半天,如同“雞對(duì)鴨講”,如同研究如何讓猴子去生出大猩猩來(lái)。
殊不知,國(guó)內(nèi)IT企業(yè)并沒(méi)有工業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)與持續(xù)改進(jìn)能力,不管它有多少人,多少錢(qián)!
結(jié)論看起來(lái)似乎有點(diǎn)“絕對(duì)”,但是這是殘酷的歷史與現(xiàn)實(shí)。
筆者涉足工業(yè)軟件36年,一直在觀察和思考中國(guó)工業(yè)軟件難以振興的問(wèn)題。個(gè)人將其總結(jié)為以下原因:
首先,中國(guó)沒(méi)有完成工業(yè)化進(jìn)程。不要小看這一點(diǎn),讀者可以看一下現(xiàn)有的工業(yè)軟件強(qiáng)國(guó),美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、西班牙、瑞士甚至日本等,無(wú)一不是已經(jīng)完成工業(yè)化進(jìn)程的工業(yè)強(qiáng)國(guó)。完成了工業(yè)化的國(guó)家,不一定都能開(kāi)發(fā)出優(yōu)秀的工業(yè)軟件,但是沒(méi)有完成工業(yè)化的國(guó)家是肯定沒(méi)有優(yōu)秀的工業(yè)軟件的。
筆者認(rèn)為其中道理在于:沒(méi)有完成工業(yè)化進(jìn)程,就沒(méi)有深厚的工業(yè)技術(shù)積累;沒(méi)有深厚的工業(yè)技術(shù)積累,就無(wú)法將工業(yè)技術(shù)軟件化。
而在國(guó)內(nèi),工業(yè)化進(jìn)程還在中途,還在嘗試以兩化融合的方式加速發(fā)展完成。更令人擔(dān)憂的是,國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍不重視工業(yè)技術(shù)的積累和工業(yè)知識(shí)的管理,沒(méi)有多少工業(yè)技術(shù)可供軟件化。再加之極度缺乏資金、人才、政策、市場(chǎng)等工業(yè)軟件成功的必備要素,因此工業(yè)軟件無(wú)法崛起就不難理解了。
因此,天生缺失工業(yè)基因,沒(méi)有工業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備,是IT公司的短板。他們?nèi)粝脒M(jìn)軍工業(yè)軟件行業(yè),基本上都是說(shuō)說(shuō)和想想而已。即使真有雄心壯志砸個(gè)幾十億人民幣進(jìn)去,未必能聽(tīng)到響聲?;蛟S花大錢(qián)買(mǎi)斷一兩個(gè)國(guó)外中小工業(yè)軟件企業(yè),還有幾分可能性。但是買(mǎi)來(lái)的軟件能不能適用,能不能可持續(xù)發(fā)展,能不能參與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),就都是未知數(shù)了。
微軟是公認(rèn)的軟件巨擘,有錢(qián)、有人、有客戶、有銷(xiāo)售渠道,從十多年前就開(kāi)發(fā),但是迄今為止也沒(méi)有修成正果。無(wú)論過(guò)去還是現(xiàn)在,無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,迄今為止,都沒(méi)有IT廠商開(kāi)發(fā)工業(yè)軟件并躍居榜首的先例。
工業(yè)軟件的本質(zhì)是什么?安筱鵬博士認(rèn)為:“本質(zhì)是事物運(yùn)行規(guī)律的代碼化,是指導(dǎo)甚至控制物理世界高效、有序乃至創(chuàng)造性運(yùn)轉(zhuǎn)的工具,是工業(yè)和商業(yè)技術(shù)體系的載體,也是人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和智慧的結(jié)晶?!?/p>
筆者認(rèn)為,工業(yè)軟件的本質(zhì)是CPS(賽博物理系統(tǒng)),核心內(nèi)容是工業(yè)知識(shí),是經(jīng)過(guò)千錘百煉、反復(fù)應(yīng)用中沉淀、積累下來(lái)的、證明行之有效的工業(yè)知識(shí)。這些工業(yè)知識(shí)是人類(lèi)智力的延伸,最終以工業(yè)軟件的形式實(shí)現(xiàn)了為機(jī)器賦能,形成了“機(jī)·智”。
其道理如圖1所示,人類(lèi)(意識(shí)人體)在長(zhǎng)期與物理世界(物理實(shí)體)交互過(guò)程中所積累的規(guī)律性、原理性的工業(yè)知識(shí),進(jìn)行梳理與歸納,將其形成系統(tǒng)化的機(jī)理模型和算法知識(shí),然后將這些知識(shí)代碼化、軟件化,成為功能強(qiáng)大的數(shù)字虛體,創(chuàng)建軟件定義的數(shù)據(jù)自動(dòng)流動(dòng)規(guī)則體系,以自動(dòng)流動(dòng)的比特?cái)?shù)據(jù),把這些知識(shí)搭載、輸送到任何需要的地方,由此而以恰當(dāng)?shù)?、泛在的知識(shí)指導(dǎo)機(jī)器和/或人來(lái)正確工作。這就是基于CPS的機(jī)器之智——“機(jī)·智”。
工業(yè)軟件集成了自工業(yè)革命以來(lái)人類(lèi)最優(yōu)秀的工業(yè)知識(shí)和技術(shù)積累,包含了研發(fā)、工藝、裝配、業(yè)務(wù)流程、供應(yīng)鏈、員工知識(shí)、管理等各類(lèi)知識(shí),沉淀、匯聚了眾多的機(jī)理模型和先進(jìn)算法,并且每天有千百萬(wàn)的企業(yè)使用者在不斷反饋使用問(wèn)題和改進(jìn)建議,有千百萬(wàn)的開(kāi)發(fā)者在每天不斷改進(jìn)、優(yōu)化這些軟件代碼和程序,任何一個(gè)個(gè)體所擁有的知識(shí)體系都無(wú)法與其抗衡。
寶鋼研究院前首席研究員郭朝暉在他的博文“十二年結(jié)出的果子:工業(yè)大數(shù)據(jù)分析案例”中提到,曾經(jīng)就寶鋼熱軋項(xiàng)目中如何找到一個(gè)可靠算法傷透了腦筋:
最初“我們沒(méi)有采用神經(jīng)元、決策樹(shù)、模式聚類(lèi)等分析算法。一個(gè)重要的原因是:這些方法得到的結(jié)果,可能沒(méi)辦法用于指導(dǎo)生產(chǎn)?!?/p>
后來(lái)發(fā)現(xiàn)“線性回歸和復(fù)雜的神經(jīng)元算法精度上差別并不大。更重要的是:我知道神經(jīng)元方法太容易‘過(guò)擬合’,可靠性絕不是強(qiáng)項(xiàng)、而是弱項(xiàng)。事實(shí)上,后來(lái)12年的深入研究也確認(rèn):在一個(gè)鋼種(尤其是簡(jiǎn)單的鋼種)范圍內(nèi),線性模型的確可以很好地逼近實(shí)際對(duì)象?!?/p>
最終認(rèn)識(shí)到“在了解誤差分布的前提下,我們可以進(jìn)行誤差校正:從單個(gè)鋼種得到的結(jié)果,經(jīng)過(guò)放大之后,才是真正的物理規(guī)律:就是通過(guò)分析不同鋼種得到的結(jié)果?!?/p>
郭首席經(jīng)過(guò)反復(fù)精煉修正,提出了一種“可加模型”,即多個(gè)子模型之和,每個(gè)子模型都很簡(jiǎn)單,由此而獲得了簡(jiǎn)單可靠的算法,將其寫(xiě)入軟件。由此,一個(gè)長(zhǎng)期困擾冶金界的世紀(jì)難題,被郭首席用十二年的苦苦鉆研與持續(xù)探索給解決了。
現(xiàn)在還有多少人愿意花十二年的時(shí)間去優(yōu)化一個(gè)計(jì)算模型?恐怕是很少了。但是在工業(yè)軟件界,一個(gè)軟件持續(xù)優(yōu)化更新幾十年是很常見(jiàn)的。正是因?yàn)橛羞@些工業(yè)精英的堅(jiān)持與不懈努力,有來(lái)自工業(yè)實(shí)踐中的反復(fù)精煉與沉淀,才有了工業(yè)軟件中的海量工業(yè)知識(shí)。
從IT意義上說(shuō),軟件是一系列按照特定順序組織的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合。這是不帶有任何工業(yè)要素的、純粹IT概念的定義,顯然,這并不符合工業(yè)軟件的真實(shí)含義。工業(yè)界必須與時(shí)俱進(jìn),給出自己的工業(yè)軟件定義。
事實(shí)上,如果考慮工業(yè)軟件的運(yùn)行環(huán)境、作用機(jī)理和未來(lái)發(fā)展?jié)摿Γ斜匾拚踔林匦露x工業(yè)軟件。
現(xiàn)在很多人所說(shuō)、所寫(xiě)、所討論的“工業(yè)軟件”(如CAX、PLM、ERP、MES等),其實(shí)實(shí)質(zhì)上都是指“制造業(yè)信息化軟件”,并不是完整意義上的工業(yè)軟件。以“制造業(yè)信息化軟件”來(lái)指代工業(yè)軟件,有些以偏概全。
從目的上來(lái)說(shuō),所有用于工業(yè)目的的軟件都應(yīng)該稱(chēng)作工業(yè)軟件。不限于制造業(yè),包括能源(水電、煤電、核電、燃?xì)獾龋?、原材料(探、采、煉等)等領(lǐng)域的軟件都是工業(yè)軟件。
從內(nèi)容上來(lái)說(shuō),工業(yè)知識(shí)是工業(yè)軟件的核心內(nèi)容,工業(yè)軟件是工業(yè)知識(shí)的最佳容器。沒(méi)有工業(yè)知識(shí),就沒(méi)有工業(yè)軟件。因此工業(yè)技術(shù)軟件化具有歷史和現(xiàn)實(shí)的重要意義。
從運(yùn)行環(huán)境上來(lái)說(shuō),工業(yè)軟件并不是一個(gè)純粹的數(shù)字虛體,它必須生存、運(yùn)行在芯片中,通過(guò)芯片的一系列開(kāi)關(guān)操作,來(lái)控制底層硬件(如顯示計(jì)算結(jié)果)。
從作用機(jī)理上來(lái)說(shuō),工業(yè)軟件發(fā)展到形成閉環(huán),可以直接作用于物理系統(tǒng),以真正兩化融合的方式形成CPS(賽博物理系統(tǒng)),體現(xiàn)“機(jī)·智”。
從工業(yè)品結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),工業(yè)軟件已經(jīng)是工業(yè)品的一部分,已經(jīng)是工業(yè)裝備中的“軟裝備”,有必要將其單獨(dú)列裝,并著重進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃。如果說(shuō)中國(guó)的工業(yè)品硬裝備生產(chǎn)門(mén)類(lèi)已經(jīng)是世界第一,但是在工業(yè)品軟裝備的生產(chǎn)上,還是技術(shù)落后,殘缺不齊。
從價(jià)值上來(lái)說(shuō),工業(yè)軟件大大提升了工業(yè)品價(jià)值??傮w上,有內(nèi)置軟件的工業(yè)品比沒(méi)有軟件的附加值高,軟件代碼越多的工業(yè)品附加值越高,軟件算法越好的工業(yè)品附加值越高。很多高端復(fù)雜工業(yè)品,一旦拿掉其中的軟件,該產(chǎn)品就會(huì)立即貶值或者報(bào)廢。
從發(fā)展?jié)摿ι险f(shuō),軟件是算法發(fā)展的沃土,算法是軟件一個(gè)深藏巨大潛力的變量。使用普通算法即普通軟件,植入人工智能算法即人工智能軟件。因此無(wú)論是智數(shù)制造(DM)、智巧制造(SM),還是基于新一代人工智能的智能制造(IM),其發(fā)展關(guān)鍵皆在于工業(yè)軟件。
綜上所述,工業(yè)軟件是以工業(yè)知識(shí)為核心、以CPS形式運(yùn)行、為工業(yè)品帶來(lái)高附加值的、用于工業(yè)目的的所有軟件的總稱(chēng)。
工業(yè)軟件顯然不同于一般IT軟件。必須重新認(rèn)識(shí)和重新定義工業(yè)軟件。
筆者認(rèn)為:工業(yè)軟件是以工業(yè)知識(shí)為核心、以CPS形式運(yùn)行、為工業(yè)品帶來(lái)高附加值的、用于工業(yè)目的的所有軟件的總稱(chēng)。
工業(yè)軟件源于工業(yè)真實(shí)需求;工業(yè)知識(shí)造就了工業(yè)軟件;沒(méi)有工業(yè)軟件就沒(méi)有復(fù)雜工業(yè)品的研發(fā)、制造、維護(hù),工業(yè)軟件本身就是工業(yè)品的一個(gè)專(zhuān)屬門(mén)類(lèi);工業(yè)的實(shí)踐應(yīng)用“反哺”優(yōu)化了工業(yè)軟件;因此工業(yè)軟件與工業(yè)息息相關(guān),唇齒相依,相得益彰。
誰(shuí)在引領(lǐng)中國(guó)制造?
為了回答這一問(wèn)題,億歐將在2019年6月的上海,于2019全球新經(jīng)濟(jì)年會(huì)期間舉辦制造新動(dòng)能峰會(huì),討論中國(guó)制造創(chuàng)新的未來(lái)推動(dòng)力。在這里,你會(huì)看到國(guó)內(nèi)外大型制造業(yè)企業(yè)的觀點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)、新技術(shù)與制造業(yè)間的對(duì)話溝通、不同維度先進(jìn)制造參與者的思維碰撞。
億歐新制造頻道,致力成為連接工業(yè)制造領(lǐng)域和新技術(shù)賦能力量的一座橋梁。
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