黄培：工业软件支撑制造业转型升级

    制造业的信息化的理念也在不断进化。从十五期间的“制造业信息化”，到十一五期间的“两化融合”以及十二五期间的“两化深度融合”，再到十三五期间的“智能制造”。很多制造业关注数字化转型，不但国内的企业关注，国外的企业也在关注。在国外甚至有人提出数据化，认为数据化和数字化，含义是不一样的。但总的来讲，数字化转型是要智能地连接人、物和业务。这里面其实涵盖了很多内容，如机器学习、改善用户体验、实时分析，协作、移动、物联网，以及各种业务的集成、APIs、微服务等等。

    图3是e-works总结的智能制造包含的范畴。使能技术包括物联网、机器人、增材制造、云计算、大数据分析、电子数据交换、AR/VR、人工智能等；智能产品与智能服务可以帮助企业带来商业模式的创新；智能装备、智能产线、智能车间到智能工厂，可以帮助企业实现生产模式的创新；智能研发、智能管理、智能物流与供应链则可以帮助企业实现运营模式的创新；而智能决策则可以帮助企业实现科学决策，工业软件是无处不在的。

图3 智能制造包含的范畴

    我认为智能制造有五个基石，分别是信息技术、自动化技术、先进制造技术、人工智能技术、新一代通信技术。正是由于这五方面的技术目前都取得了比较大的突破，才使得今天的智能制造成为一个真正的热点，达到了实用的阶段。如自动化技术，现在有很多厂商都研制了协作加机器人，机器视觉、语音识别这些人工智能技术也开始应用，5G的应用也指日可待了。

    图4讲得的都是约翰迪尔的拖拉机，这张图显示了产品进化的过程。最初，拖拉机只是一个纯机械的产品；后来约翰迪尔给拖拉机装上了一些智能化的控制系统，将它升级成了一个智能产品；之后又加上了互联的功能，使其成为了智能互联产品。然而这样还不够，农机系统除了拖拉机，还有播种机、收割机等等，所以约翰迪尔又打造了自己的农机产品系统。而农机系统知识农业管理系统的其中之一，此外还有灌溉系统、种子优化系统、气候数据系统等，这就形成了一个产品体系了。在这个过程中，工业软件的重要性得到了很好的体现，它在产品的进化过程中发挥了核心的作用。

来源:Michael Porter,Jim Heppelmann:智能互联产品如何改变竞争格局，哈佛商业评论

图4 产品进化的过程

    此外还有很多产品都在不断地进化。例如汽车就在不断创新，出现了智能驾驶（自适应巡航ACC、自动泊车APA等）、智能互联（在线娱乐、车载社交、远程控制等）、智能交互（屏幕化显示、屏幕震动反馈、辅助照明等），统计显示，目前70%的汽车创新来自汽车电子；而60%的汽车电子创新属于软件创新，可见工业软件的重要性。

    现在，很多企业在建新的工厂，企业在建新工厂前，可以先做智能工厂仿真。工厂仿真优化，可以针对新工厂建设与现有车间改造，基于企业发展战略与前瞻性进行三维工厂模拟验证，减少未来车间调整带来的时间和成本浪费；物流仿真，可以通过物流仿真优化工艺、物流、设施布局、人员配置等规划方案，提升数字化车间规划科学性，避免过度投资；机器人规划/仿真，可基于三维空间，验证机器人工作可达性、空间干涉、效率效能、多机器人联合加工等，输出经过验证过的加工程序，提升工艺规划效率；加工仿真，可真实反应加工过程中工件过切或欠切、刀具与夹具及机床的碰撞、干涉等情况，并对刀位轨迹和加工工艺进行优化处理的；装配仿规/划真，可通过仿真对关键工艺进行装配仿真分析、人机工程分析、装配过程运动学分析，最终可输出三维作业指导。

    图5是德国著名的工业4.0专家Scheer教授提出的，在整个智能工厂里，底层是实时智能工厂，是硬件设备、产线自动化层面。中间层是CPS，我认为这是指相对狭义的CPS,主要指的现场的总线数据。从Y字模型可以看出，企业既要处理好订单系统，也要注重产品系统。

图5 Scheer教授提出的Y式模型