中国制造业必须进行全生命周期管理

郑瑟

　　“所有搞工业的人都知道，在这些领域里最为关键的软件技术和能力都掌握在美国、德国或者日本公司手里，离开了这些软件的支持，现代工业根本就不存在。”

　　“中国的软件公司至今还没有一家能够建立起可以与世界级的工业工程、控制软件相媲美的核心能力，这一能力将成为中国企业迈向工业互联网的巨大短板。”

　　的确，我们之所以能记住GE、西门子，不是因为他们的工程做的多么优秀，也不是因为他们干过多少世界级的工程，而是他们设计制造的软件、仪表和装备太厉害了，厉害到到没了这些东西，整个行业都玩不转了。

　　工业和信息化部副部长、中国工程院院士怀进鹏支出，制造业要想转型升级，必须依照国务院《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》大力发展“新四基”，分别为：“一硬”(自动控制和感知)、“一软”(工业核心软件)、“一网”(工业互联网)、“一平台”(工业云和智能服务平台)。

　　可见，中国制造业必须进行全生命周期管理，发展自己的工业技术平台，拥有自己的品牌，建立自己的工业技术体系，一味引进国外软件、设备和生产线，会让国外巨头企业发展工业神经系统和工业智能，中国制造业将会变成躯壳，沦为全球制造业的执行系统。

　　工业文明发展到大批量个性化定制阶段，要求制造业在节省资源、保护环境的前提下低成本生产出满足人们更高生活水准的产品，保证人类文明能够持续地发展。

　　这场改变制造模式的工业革命离不开工业软件的支持。传统工业软件也面临升级换代的历史转折关头，后来者如果能够抓住这个机遇，就有可能实现历史性超越。

　　智能制造包括智能化设计、仿真与验证;智能化采购、生产与交付;智能化运行、维修与回收等前中后三个阶段。有了前期高档设计软件，才能设计出智能产品;有了后期运维服务软件提供智能设备实际运行参数和健康状态的分析，才能形成智能化的生产线;有了中期高档经营生产管理软件将生产线和上下游集成起来，才能构成智能工厂。

　　综上，只有具备前中后三阶段的高档工业软件才能实现真正的智能制造。高端工业软件控制着设计、制造和使用阶段的产品全生命周期数据，必然能够主导制造业的发展方向。因此，高端工业软件是中国从制造大国走向制造强国的重器之一。

　　目前，中国高端工业软件市场80%被国外垄断，中低端市场的自主率也不超过50%。由于高端工业软件价格昂贵，大多中小企业难以承受，必然导致跟不上工业革命的步伐，而少数示范企业构不成真正的工业4.0社会。

　　随着工业革命快速发展，软件行业的产品和服务正在逼近硬件行业，逐步成为制造业新的主战场，一场瓜分世界软件市场的争夺战已经打响。西门子、GE等公司纷纷投入巨资，研发未来工业软件，并已经取得丰厚回报。其中，GE研发的工业互联网服务平台Predix在2015年赢得50亿美元的收入。估计到2020年，全球工业互联网服务市场将会达到5140亿美元，相当于目前全球高铁市场的一半。难怪GE的总裁伊梅尔特说“一觉醒来发现GE变成了软件公司”。

　　如果我们还在为工业2.0的补课、3.0的普及所止绊，将继续失去高档工业软件市场的话语权。而我们真正失去的，不仅是软件市场，还有制造业的主导权和国家安全。鉴于国情和客观实际，少量的智能工厂仅限于示例，当前中国智能制造的切入点应放在前期的智能化设计和后期的智能化服务，同时补上相应的高档工业软件。在条件成熟时再广泛开展智能工厂建设，避免落入世界智能加工厂的陷阱。

　　工业软件包括基础和应用软件两大类，其中系统、中间件、嵌入式属于基础技术范围，并不与特定工业管理流程和工艺流程紧密相关，以下提到的工业软件主要指应用软件，包括运营管理类、生产管理类和研发设计类软件等。

　　根据Gartner和计世资讯数据，ERP(企业资源计划)软件应用行业广泛，电子信息、机械、汽车、化工、造纸、钢铁行业占据79.1%的份额。SCM(供应链管理) 软件应用集中在快消品、食品饮料、制药、汽车、电子信息行业。

　　随着制造企业对精益制造、柔性生产的日益重视，MES(制造执行系统)需求呈快速增长态势。中控网预测2014～2018年，我国MES市场复合增长率为40%。目前MES应用主要集中在电子信息、汽车、石化、烟草、钢铁等行业。

　　研发设计类软件应用集中在航天国防、交通设备、机械、电子行业。据CIMDATA2015年数据，四大行业需求份额占90%以上。设计制造一体化、协同研发、三维设计和虚拟仿真是未来的需求重点。

　　综上所述，工业应用软件需求集中在四大离散行业，即电子信息、机械、汽车、航空航天;以及四大流程行业，即石化、钢铁、食品饮料、医药。通过对八大行业下一步的需求重点进行研究和分析，总结出了以下趋势。

　　趋势一：基于软件系统集成的供应链协同优化

　　工业软件从单项应用到实现对制造企业研发、生产、经营、物流、产品等各业务环节的广度覆盖和深度渗透后，逐步朝综合集成的方向发展，突破企业边界，实现面向市场和客户的业务流程和生产经营模式变革，支持形成新的工业能力。

　　电子和汽车企业零配件品种型号多，自制与协作并重，如何与上游企业进行顺畅的原材料预规划，并实时了解其生产与运输进度，是未来供应链前端改造升级的重点。此外，从供应链下游经销商和最终客户出发，对个性化需求进行采集和分析，及时与供应链上游企业进行信息共享和反馈，是供应链后端正在重点突破的方向。

　　与最终消费者联系越紧密的行业，如食品、医药、电子、汽车等，越需要充分发挥下游供应链的价值，除了从互联网渠道最大化获取客户数据外，从智能电子、智能汽车等获取产品本身的使用和维护数据，也将成为一种重要方式。

　　趋势二：基于模型工程的产品全生命周期管理

　　MBD(基于模型的设计)打破了产品图纸不可重用和机器不可读的瓶颈，MBE(基于模型的企业)造就了贯穿产品全生命周期的数字线。MBE是一种制造实体，它采用建模与仿真技术对设计、制造、产品支持的全部技术和业务流程进行彻底改进、无缝集成以及战略管理。

　　航空航天行业对于高质量、短周期、低成本的迫切要求使得MBE应用日益深化。在“十二五”期间，航空航天企业重点突破了产品三维数字化定义、数字化仿真、产品数字化管理、协调设计与制造等关键技术的应用。“十三五”时期，通过MBE将数字化的单点应用汇织成一个集成的、全数字化的系统，支撑企业的各个方面，是成飞、商飞等大型行业企业的重要目标之一。

　　不仅在航空航天，机械、汽车等行业也逐渐将设计流程从传统模式转换到基于模型设计的方法，以潍柴为例，它从传统的设计方法，到现在建立起完整的基于模型设计的平台，已经进入了产品化阶段。

　　趋势三：基于云和大数据平台的数字化生态系统建设

　　智能制造以关键环节智能化为核心，端到端数据流为基础，以网络互联为支撑，不断创造新业态、新模式。德国国家工程院(Acatech)通过对北美、亚太、欧洲和拉美等区域进行研究，认为工业4.0的最主要的商业模式就是围绕工业平台建设形成数字化生态系统，云平台和大数据既是工业平台建设的重要技术手段，也是汇聚生态系统的价值体现。

　　智能制造发展过程中，出现了个性化定制、协同研发、协同制造、大数据精准营销、设备/产品远程预维等一系列新业态新模式。究其核心，均是围绕设备、产线、产品、系统、互联网等各类数据采集集成，通过数据建模分析等产生出的制造型服务和新型工业应用。

　　在未来数字化生态系统建设中，机械、汽车、电子等离散行业将更多地围绕智能化设备和产品数据开展个性化定制、网络化协同、远程运维等服务，汇聚产业链供给侧和需求侧;石化、钢铁等流程行业将围绕设备、生产和工艺流程数据分析为供应链上下游提供协作服务、安全管控和能源管理优化等。

　　趋势四：结合新技术的创新型应用

　　随着云计算、大数据、虚拟现实、物联网等新技术的发展，工业软件本身也在不断创新和变革，以适应智能制造发展的新模式和工业领域的新需求。

　　基于云计算的工业软件让制造企业能更灵活地部署应用，更便捷地进行跨企业跨区域协作，将获得快速增长和广泛应用。根据IDC数据推算，公有云软件在整体应用软件中的占比将由2015年的8.2%提升至2020年的17.5%。具有全球协作需求的机械、汽车、电子等行业龙头企业对公有云应用的需求将更加明显，大型垄断型集团企业如石化、钢铁等会更倾向于使用私有云。

　　软件是数据发挥价值的重要基础和载体，大数据将促进软件功能创新和新型工业软件出现。过去几年，制造企业以运营管理数据和供应链数据价值挖掘为重点。未来几年，制造企业将以机器、工艺、产品、传感等数据价值挖掘为重点，催生更多新型工业软件应用，如加工工艺分析、装配工艺分析、机械零部件设计与性能分析等。

　　虚拟现实(VR)软件市场规模虽小，但正处于飞速增长期，应用场景也逐渐从消费领域延伸至工业领域，逐渐成为重要的工业软件子类。随着VR硬件系统技术的日益完善，如更小体系硬件下的续航能力、存储容量、计算能力提升等，VR软件开发环境将明显改善，全方位的应用场景探索也将随之展开，覆盖工厂和生产线设计展示，产品和服务，装配和工艺，管理和培训等各个方面。

　　贯彻实施《中国制造2025》，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，围绕重点制造领域的关键环节，突破核心技术，开展新一代信息技术与制造业的集成创新和深入应用，建设制造强国。

　　一是加快工业软件和工业控制系统核心技术和产品的研发，推动在重点行业的示范应用。围绕研发设计、生产工艺、流程控制、安全保障等环节需求，突破智能设计与仿真及其工具、制造物联与服务、工业大数据处理等高端工业软件核心技术，开发高端工业平台软件和重点领域应用软件。突破高档数控系统、现场总线、通信协议、高精度高速控制和伺服驱动等工业控制系统关键技术，推动中高端数控系统、伺服系统和控制系统研发。强化安全保障和综合集成应用能力，开展试点示范，推进自主工业软件在军工、能源、化工等安全关键行业重点行业的产业化应用。

　　二是加快工业云服务平台和工业大数据平台的建设和实施。加强云计算、大数据在全流程和全产业链的综合集成应用。研发“互联网+”工业云体系架构与标准体系，构建知识、数据、服务等资源库。构建面向行业的工业云服务平台，建立企业统一的数据标准和共享机制，提供数据驱动的企业管理、业务协同、能源管控服务。构建服务产品生命周期和制造全业务活动的工业大数据平台，研制设备端嵌入式数据管理平台与实时数据智能处理系统，开发云端工业数据采集、存储、查询、分析、挖掘与应用的工业数据处理平台。选择典型企业、重点行业、重点地区开展工业云及工业大数据创新应用试点，积极推动制造业网络化和智能化。

　　三是加快工业软件、工业云和工业大数据标准体系制定。研究制定和完善工业软件集成、工业软件评测标准的制定，为工业软件开发企业提供标准符合性测评服务，开展试点示范工作;研究工业云、工业大数据标准体系，制定工业云领域基础及关键技术、服务标准，数据质量、数据共享和交易等工业大数据标准，开展标准应用示范和标准符合性测评。

　　四是完善工业软件测评机制，建设国家级工业软件测试与评估实验室。建立服务可用性、可靠性、安全性和质量等方面的工业软件认证评估体系，支持第三方机构开展评估评测工作，建设工控系统测试与评估实验室。

　　根据 中国信息产业网、 CIO智库、信息化和软件服务业司等采编【版权所有，文章观点不代表华发网官方立场】