謝天雨

摘 要：對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)來說，其關(guān)鍵技術(shù)是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，而在自動(dòng)化領(lǐng)域，軟件技術(shù)與IT的聯(lián)系最為緊密，所以，其發(fā)展也是最為快捷。20年前自動(dòng)化軟件面世，與最開始相比較，其內(nèi)涵和外延都已擴(kuò)展，所以當(dāng)我們展望未來，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)的展望也是一個(gè)仁者見仁、智者見智的話題。 文章介紹了工業(yè)軟件發(fā)展現(xiàn)狀分析，探討了提高工業(yè)軟件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化水平的措施。

關(guān)鍵詞：工業(yè);自動(dòng)化;軟件系統(tǒng);優(yōu)化控制

引言

工業(yè)軟件是指在工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等環(huán)節(jié)應(yīng)用的軟件，包括系統(tǒng)、應(yīng)用、中間件、嵌入式等，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的信息化、數(shù)字化改造升級(jí)具有舉足輕重的作用，因此被稱為“兩化融合”的切入點(diǎn)和粘合劑。德國(guó)電子電氣工業(yè)協(xié)會(huì)克勞斯米特爾巴赫博士說，在德國(guó)的研發(fā)投資中，有50%是軟件投入，可見軟件在其工業(yè)4.0的實(shí)現(xiàn)中發(fā)揮著重要的作用。

1.工業(yè)軟件發(fā)展現(xiàn)狀分析

目前，工業(yè)軟件的概念比較寬泛。從工業(yè)和信息化深度融合、全球軟件產(chǎn)業(yè)來看，工業(yè)軟件很少會(huì)專門提出。工業(yè)軟件這一概念被視為屬于應(yīng)用軟件類。 產(chǎn)業(yè)界傾向于將工業(yè)軟件視為“在工業(yè)領(lǐng)域里應(yīng)用的軟件”。根據(jù)百度百科的詞條解釋，工業(yè)軟件大體上分為兩種類型：嵌入式軟件和非嵌入式軟件。嵌入式軟件是嵌入在控制器、通信、傳感裝置之中的采集、控制、通信等軟件，非嵌入式軟件是安裝在通用計(jì)算機(jī)或者工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之中的設(shè)計(jì)、編程、工藝、監(jiān)控、管理等軟件，這類工業(yè)軟件又可分為研發(fā)設(shè)計(jì)類（CAD/CAM/CAE、PLM）、生產(chǎn)管理類（ERP、BPM、QM、SCM）、生產(chǎn)控制類（MES和自動(dòng)化控制系統(tǒng)）、協(xié)同集成類（協(xié)同軟件）。工業(yè)軟件除具有軟件的性質(zhì)外，還具有鮮明的行業(yè)特色。隨著智能化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，通過不斷積累行業(yè)知識(shí)，將行業(yè)應(yīng)用知識(shí)作為發(fā)展智能化產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵要素，逐漸成為企業(yè)調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的主要因素?？梢哉f，工業(yè)軟件在企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、管理等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中都有重要的應(yīng)用。

由于工業(yè)自動(dòng)化軟件間的信息交互越來越多，需要在單臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)機(jī)器上的軟件系統(tǒng)進(jìn)行集中遠(yuǎn)程管理的功能，因此網(wǎng)絡(luò)化的管理也是自動(dòng)化軟件的發(fā)展方向。更隨著網(wǎng)絡(luò)的多樣性與數(shù)據(jù)的分散的性質(zhì)，工業(yè)自動(dòng)化軟件正朝著信息總線的方向發(fā)展，信息總線的方式改變了過去需要將數(shù)據(jù)集中采集和處理的觀念，類似于在數(shù)據(jù)監(jiān)控層上鋪設(shè)一條信息總線，再由各個(gè)子系統(tǒng)鏈接在該信息總線上，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的相互通訊，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的全分布。

從最近幾年的發(fā)展來看，工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)的很多發(fā)面都有了不錯(cuò)的發(fā)展，而其中系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)構(gòu)架方面也特別受到關(guān)注。集成開發(fā)環(huán)境通過應(yīng)用組件，可實(shí)現(xiàn)工程重用的組件對(duì)象體系結(jié)構(gòu)可以顯著地提高生產(chǎn)力。組件對(duì)象模型有利于開發(fā)代表工廠設(shè)備的可重用的應(yīng)用對(duì)象。而其自動(dòng)化軟件在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)可細(xì)分為高端和中低端。高端市場(chǎng)基本上由國(guó)外品牌的軟件占有，像一些國(guó)家級(jí)的大項(xiàng)目、大型企業(yè)的主生產(chǎn)線控制等，高端市場(chǎng)的特點(diǎn)是裝機(jī)量小，但單機(jī)銷售額大，目前國(guó)外品牌的軟件年裝機(jī)量沒有一家能超過1000套。中低端市場(chǎng)基本由國(guó)產(chǎn)軟件占有，亞控的組態(tài)王獨(dú)占鰲頭，占據(jù)了60%以上的份額，年裝機(jī)量5000套左右，但單機(jī)銷售額只有國(guó)外品牌的1/10～1/2。

2.提高工業(yè)軟件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化水平的措施

我國(guó)工業(yè)要實(shí)現(xiàn)從技術(shù)含量低、創(chuàng)新不足、資源環(huán)境壓力大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈低端邁向依靠科技進(jìn)步、自主創(chuàng)新能力強(qiáng)、資源消耗少和環(huán)境友好的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈高端。需要綜合應(yīng)用集成協(xié)同技術(shù)、制造服務(wù)技術(shù)、工業(yè)物聯(lián)技術(shù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、管理以及全生命周期，形成工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新技術(shù)，新途徑和新模式，具體包括：產(chǎn)品高端化。研發(fā)設(shè)計(jì)知識(shí)化，生產(chǎn)制造智能化、全生命周期綠色化、制造服務(wù)化、企業(yè)數(shù)字化等途徑。

2.1信息技術(shù)融入加速推動(dòng)產(chǎn)品高端化

應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)、傳感器、RFID、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、多媒體等技術(shù)到產(chǎn)品（裝備）中，提高產(chǎn)品的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度，增強(qiáng)產(chǎn)品加工制造、物流運(yùn)輸、運(yùn)行維護(hù)等過程中的信息動(dòng)態(tài)感知、智能處理與優(yōu)化控制能力，促進(jìn)產(chǎn)品和品牌創(chuàng)新，增加產(chǎn)品附加值。

例如，徐工集團(tuán)利用嵌入式系統(tǒng)、RFTD、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程故障診斷等M2M技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械群自動(dòng)組網(wǎng)、信息采集、協(xié)同作業(yè)以及遠(yuǎn)程故障診斷與預(yù)測(cè)。

2.2知識(shí)研發(fā)創(chuàng)新促進(jìn)企業(yè)從跟蹤仿制向正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變

在CAD、CAE、PDM等工業(yè)軟件基礎(chǔ)上，融合產(chǎn)品專業(yè)知識(shí)、業(yè)務(wù)流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，專業(yè)軟構(gòu)件，建立產(chǎn)品正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)的集成平臺(tái)，支持分布式協(xié)同設(shè)計(jì)、多學(xué)科仿真優(yōu)化、虛擬仿真與物理驗(yàn)證，提高產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力。

例如，我國(guó)新一代運(yùn)載火箭CZ-5，通過建立集成化研發(fā)平臺(tái)：完成了全箭各系統(tǒng)模裝協(xié)調(diào)、確定了總體布局方案;完成了靜態(tài)與動(dòng)態(tài)干涉檢查、動(dòng)靜態(tài)間距檢查、維修性檢查和人機(jī)工程檢查，提前暴露并消除了十多處總體布局不協(xié)調(diào)問題;基本替代了實(shí)物模裝，使模裝周期由2年縮短到2個(gè)月，節(jié)省成本數(shù)千萬元。

2.3生產(chǎn)過程智能化促進(jìn)從粗放型生產(chǎn)向精益生產(chǎn)轉(zhuǎn)變

生產(chǎn)制造智能化通過提高生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度以及生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、柔性化和集成化水平，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造涉及的人員、物料、設(shè)備的優(yōu)化配置和集成化管控。促進(jìn)生產(chǎn)效率的顯著提高。

例如，豐田汽車實(shí)現(xiàn)基于RFID的供應(yīng)鏈上汽車零部件的跟蹤，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取關(guān)鍵零部件的詳細(xì)信息。

2.4全生命周期綠色制造促進(jìn)節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)變

采用全生命周期評(píng)價(jià)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型信息技術(shù)，強(qiáng)化研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售、供應(yīng)、運(yùn)行，報(bào)廢回收等產(chǎn)品全生命周期的環(huán)境影響評(píng)價(jià)與優(yōu)化，提高資源利用率，減少能源消耗和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

例如，日立公司利用GuideforAssessingDesignforEnvironment軟件，分析電視機(jī)制造、使用等全生命周期中的能耗和材料使用等數(shù)據(jù)，改進(jìn)W42系列等離子電視機(jī)型，提高產(chǎn)品在全生命周期中的節(jié)能環(huán)保特性。

2.5信息化與制造業(yè)融合促進(jìn)從生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變

以云計(jì)算、數(shù)據(jù)融合處理與分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷等技術(shù)為支撐，拓展產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工程總包、大修維修MRO、系統(tǒng)集成、物流、電子商務(wù)、租賃等服務(wù)，促進(jìn)企業(yè)從產(chǎn)品生產(chǎn)銷售向?qū)I(yè)服務(wù)商、總包商、系統(tǒng)集成服務(wù)商，專業(yè)化公共服務(wù)商轉(zhuǎn)型。

例如，羅一羅公司采用數(shù)據(jù)采集與融合分析，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制等技術(shù)，建立網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控和診斷系統(tǒng)和后勤保障系統(tǒng)。支撐運(yùn)營(yíng)模式變革，擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)、租賃和數(shù)據(jù)分析管理等服務(wù)，拓展了新業(yè)務(wù)，增加了服務(wù)型收入。2007年服務(wù)收入達(dá)到公司總收入的53.7%。

2.6綜合集成促進(jìn)傳統(tǒng)企業(yè)向數(shù)字企業(yè)轉(zhuǎn)變

應(yīng)用新一代集成協(xié)同技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)過程數(shù)字化綜合集成，拓展和優(yōu)化企業(yè)價(jià)值鏈，形成應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)不確定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)戰(zhàn)略選擇執(zhí)行能力和資源優(yōu)化配置能力。

例如，波音公司利用集成與協(xié)同技術(shù)。構(gòu)建了支持合作伙伴、供應(yīng)商、客戶之間協(xié)同研制、供應(yīng)和服務(wù)的集成平臺(tái)，對(duì)波音787飛機(jī)實(shí)現(xiàn)全球化協(xié)同研制起到了關(guān)鍵作用。

結(jié)束語

眼下最迫切的，就是要鼓勵(lì)工業(yè)軟件廠商和解決方案提供商在注重市場(chǎng)推廣的同時(shí)，加強(qiáng)與應(yīng)用單位的人才對(duì)接，講應(yīng)用單位的應(yīng)用專家和技術(shù)能手的行業(yè)知識(shí)，實(shí)際需求反映到自身產(chǎn)品的改進(jìn)和提高中。通過這種對(duì)接，既提高了工業(yè)軟件的適用性，也解決了信息化和工業(yè)化兩張皮的問題，切實(shí)做到兩化深度融合，共同發(fā)展。

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