一、工業(yè) APP 與智能制造
工業(yè)軟件是我國智能制造的重要基礎(chǔ)和核心支撐， 工業(yè)APP 是智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新型工業(yè)軟件。根據(jù)《工業(yè)APP白皮書(2020)》定義：工業(yè) APP 是基于松耦合、組件化、可重構(gòu)、可重用思想，面向特定工業(yè)場景，解決具體的工業(yè)問題，基于平臺(tái)的技術(shù)引擎、資源、模型和業(yè)務(wù)組件，將工業(yè)機(jī)理、技術(shù)、知識(shí)、算法與最佳工程實(shí)踐按照系統(tǒng)化組織、模型化表達(dá)、可視化交互、場景化應(yīng)用、生態(tài)化演進(jìn)原則而形成的應(yīng)用程序。
工業(yè) APP 是特定工業(yè)技術(shù)知識(shí)的載體，可以認(rèn)為是工業(yè)的特定領(lǐng)域特定問題的專家，集成了該問題的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和解決方法。 工業(yè) APP 可以依托于平臺(tái)生態(tài)，通過重構(gòu)/重用和集群化應(yīng)用來解決復(fù)雜的工業(yè)問題， 從智能工廠的各個(gè)層級(jí)賦能智能制造：在產(chǎn)品/設(shè)備層級(jí)的設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證、設(shè)備監(jiān)控與 PHM、健康管理;在車間層級(jí)的工藝布局、工藝工裝、生產(chǎn)管控、遠(yuǎn)程運(yùn)維監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集，以及效率、質(zhì)量、能耗改善等管理應(yīng)用;在企業(yè)層級(jí)的設(shè)計(jì)制造一體化、資源、計(jì)劃、排程，以及服務(wù)、人、財(cái)、物等管理應(yīng)用;在整個(gè)產(chǎn)業(yè)層面的云化應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、供應(yīng)鏈管理、營銷等經(jīng)營管理應(yīng)用。
根據(jù)《中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)白皮書(2020)》，工業(yè)軟件基于產(chǎn)品生命周期的聚類分類方法可以分為研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)維服務(wù)與經(jīng)營管理。
1)研發(fā)設(shè)計(jì) APP：依托在研發(fā)設(shè)計(jì)、仿真分析方面的技術(shù)積累與探索，并將這些成果與具體的業(yè)務(wù)相結(jié)合，通過對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程、方法、數(shù)據(jù)、知識(shí)的封裝，形成覆蓋設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化等方面的工業(yè) APP，提高研發(fā)設(shè)計(jì)效率。 主要細(xì)分方向：需求定義與管理、產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)、仿真分析與評(píng)估、工藝工裝設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)線與工廠設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)優(yōu)化、創(chuàng)新與技術(shù)研究、知識(shí)與工業(yè)機(jī)理、數(shù)字孿生、設(shè)計(jì)制造協(xié)同。
2)生產(chǎn)制造 APP：圍繞生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)，積極開發(fā)車間管理、生產(chǎn)排程、缺陷管理、生產(chǎn)控制等方面的工業(yè) APP，通過改善生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)使得企業(yè)生產(chǎn)效率提高。 主要細(xì)分方向：生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、設(shè)備設(shè)施管理、物資物料管理、生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)效能管理、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控。
3)運(yùn)維服務(wù) APP：通過對(duì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控、能耗優(yōu)化、故障預(yù)警等應(yīng)用，提高設(shè)備的使用效率，降低運(yùn)營成本。 主要細(xì)分方向：預(yù)測性維護(hù)、健康管理、設(shè)備能耗管理、應(yīng)急處理、備件備品管理、維修與服務(wù)。
4)經(jīng)營管理 APP：包括企業(yè)經(jīng)營管理、供應(yīng)鏈管理、銷售管理等工業(yè) APP 產(chǎn)品，透過數(shù)據(jù)應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)造收入、降低企業(yè)運(yùn)營成本及有效管控經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。 主要細(xì)分方向：采購管理、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、風(fēng)險(xiǎn)管理、銷售管理、物流管理、安全管理、項(xiàng)目管理、人才管理組織管理、輔助決策、資產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)管理。
二、典型場景應(yīng)用
2.1 研發(fā)設(shè)計(jì)
研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè) APP 處于工業(yè)制造的上游， 通過研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件賦能工業(yè)制造的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)字化，對(duì)工業(yè)制造智能化具有重大意義。 目前我國研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件國產(chǎn)化率僅 5%左右。工業(yè) APP 優(yōu)勢領(lǐng)域：基于模型和仿真的研發(fā)設(shè)計(jì)、基于產(chǎn)品生命周期的設(shè)計(jì)、融合消費(fèi)者反饋的設(shè)計(jì)。
對(duì)一個(gè)具體制造業(yè)企業(yè)，通用的設(shè)計(jì)軟件存在的問題是，所涉及的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與形狀等往往類似， 但每次產(chǎn)品設(shè)計(jì)都需要從基本建模做起，大量時(shí)間都浪費(fèi)在軟件功能操作上了，影響了工程師的創(chuàng)新速度與工作效率。 這些通用軟件系統(tǒng)有功能強(qiáng)大的二次開發(fā)工具，可以針對(duì)企業(yè)特點(diǎn)，通過系統(tǒng)模板、參數(shù)化以及各種二次開發(fā)函數(shù)，開發(fā)出適合企業(yè)專用的 APP，形成企業(yè)自己專用的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
北京某公司研發(fā)的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)(IRDS)就是這類工業(yè)APP的典型代表。 該系統(tǒng)基于產(chǎn)品研發(fā)過程中可共享的產(chǎn)品要素及技術(shù)要素，運(yùn)用數(shù)字化手段建立產(chǎn)品研發(fā) APP，實(shí)現(xiàn)各類要素可重復(fù)、快速的運(yùn)用。 系統(tǒng)包含了三維參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能數(shù)據(jù)重用、集成計(jì)算組件、知識(shí)智能推送、導(dǎo)航式設(shè)計(jì)等多類工業(yè) APP 應(yīng)用。
2.2 生產(chǎn)制造
生產(chǎn)制造類工業(yè) APP 向下連接底層的車間級(jí)設(shè)備、 儀表、傳感器和邊緣組件，向上承接頂層的企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)和軟件，承擔(dān)著采集各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)、控制底層設(shè)備、實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度、執(zhí)行企業(yè)計(jì)劃等一系列工作，以改善生產(chǎn)設(shè)備的效率和利用率，提升生產(chǎn)質(zhì)量，提高制造過程的管控水平和實(shí)際生產(chǎn)能力。
工業(yè) APP 優(yōu)勢領(lǐng)域：設(shè)計(jì)制造一體化協(xié)同、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)線、生產(chǎn)質(zhì)量控制、生產(chǎn)計(jì)劃與排程。如對(duì)于軸承制造行業(yè)， 通常的做法就是在通用CAM軟件中先建 3D 模型， 然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輸入各類加工參數(shù)生成刀路軌跡，選擇合適的后置處理輸出所需要的 NC 加工程序。 但這種做法存在的問題就是需要工程師頻繁地建模、設(shè)置加工參數(shù)、生成加工代碼，很多工作都是重復(fù)、繁瑣，還往往容易出錯(cuò)，并且對(duì)操作人員要求較高，基本都是大學(xué)畢業(yè)的工程師，需要他們既要會(huì)CAD/CAM軟件， 還要懂加工工藝。 由于產(chǎn)品種類相對(duì)較為固定，工藝較為穩(wěn)定成熟，客戶希望操作工人在選定零件工序后，能根據(jù)工藝卡片上的工藝參數(shù)， 在簡單而直觀的圖形化界面中輸入相應(yīng)加工參數(shù)，軟件就能自動(dòng)生成正確的加工程序，從而將工程師從這些繁雜而重復(fù)的工作中解放出來。
可以通過工業(yè) APP 來固化行業(yè)知識(shí)，提高效率，對(duì)于某些特殊的加工要求，需要定制化二次開發(fā)才能滿足的要求，可以通過做定制化的工業(yè) APP。 這類工業(yè) APP 是基于機(jī)理模型、算法與行業(yè)知識(shí)，完成特定需求，對(duì)工程師的要求較高，需要既要懂工業(yè)機(jī)理，又要懂軟件開發(fā)，具有一定的難度，主要是解決特定需求而開發(fā)，通用性較差，但實(shí)用性很強(qiáng)。
2.3 運(yùn)維服務(wù)
運(yùn)維服務(wù)類工業(yè) APP，包括對(duì)資產(chǎn)和設(shè)備的管理和優(yōu)化。傳統(tǒng)的運(yùn)維服務(wù)軟件包括：資產(chǎn)性能管理(APM)、維護(hù)維修運(yùn)行管理(MRO)、故障預(yù)測與健康管理(PHM)等，工業(yè) APP 優(yōu)勢領(lǐng)域：設(shè)計(jì)運(yùn)維協(xié)同、預(yù)測性維護(hù)。
如針對(duì)金屬加工行業(yè)痛點(diǎn)即傳統(tǒng)管理方式要耗費(fèi)大量的巡檢人力、時(shí)間和溝通成本，需要實(shí)時(shí)獲知設(shè)備信息快速做出正確響應(yīng)，在多客戶間如何安全、高效地運(yùn)維管理，研華科技開發(fā)了InsightAPM/CNC-設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)維管理 APP。 其所有服務(wù)都是基于微服務(wù)架構(gòu)的，通過上述整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，方案根據(jù)實(shí)際客戶應(yīng)用需求來開展研發(fā)，從設(shè)備生命的全周期管理和維護(hù)出發(fā)，方案針對(duì)設(shè)備出貨后的客戶管理，提供了多租戶管理功能;針對(duì)投產(chǎn)監(jiān)控，提供了設(shè)備利用率異常報(bào)警監(jiān)控功能;針對(duì)維護(hù)保養(yǎng)，提供了故障報(bào)工單管理和維保管理功能; 針對(duì)生產(chǎn)管理還提供備品備件管理功能;附加功能：生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)服務(wù)、生產(chǎn)報(bào)表管理服務(wù)和 CNC 刀具健康管理服務(wù)。
2.4 經(jīng)營管理
經(jīng)營管理類 APP 是指建立在管理信息化、信息安全化等基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)化、流程化、 網(wǎng)絡(luò)化的管理思想，通過 APP 對(duì)企業(yè)主要經(jīng)營管理活動(dòng)進(jìn)行支撐， 為企業(yè)管理者及員工提供業(yè)務(wù)運(yùn)行的平臺(tái)和支持決策的手段， 可以提升企業(yè)的管理治理水平和運(yùn)營效率。
由于每個(gè)企業(yè)的管理基礎(chǔ)、 管理習(xí)慣、 管理標(biāo)準(zhǔn)等千差萬別， 在ERP、MES等生產(chǎn)管理信息化領(lǐng)域， 存在大量的定制開發(fā)，導(dǎo)致交付周期長、人力投入高，并且會(huì)影響客戶的正常生產(chǎn)。國內(nèi)某公司開發(fā)的MOM平臺(tái)， 平臺(tái)內(nèi)封裝了大量的離散類制造行業(yè)技術(shù)、知識(shí)，面對(duì)復(fù)雜多重業(yè)務(wù)場景，用戶只需聚焦業(yè)務(wù)，基于各種開發(fā)應(yīng)用組件，通過靈活的配置及簡單調(diào)用，以拖拉拽方式，生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)劃管理、現(xiàn)場作業(yè)、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、庫房管理、質(zhì)量管理、高級(jí)排產(chǎn)、決策支持等各種工業(yè) APP，眾多的工業(yè) APP 形成滿足不同生產(chǎn)類型、不同行業(yè)的解決方案。
三、生態(tài)關(guān)系
3.1 傳統(tǒng)軟件和工業(yè) APP 的關(guān)系
傳統(tǒng)軟件可以通過 APP 化形成工業(yè) APP 集，工業(yè) APP 對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)軟件應(yīng)用有促進(jìn)作用：工業(yè) APP 以“知識(shí)驅(qū)動(dòng)”的方式高效率地驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)工業(yè)軟件完成特定的任務(wù)， 工業(yè) APP 實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)工業(yè)軟件之間的集成與數(shù)據(jù)傳遞、業(yè)務(wù)深度分析與優(yōu)化。
3.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和工業(yè) APP 的關(guān)系
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè) APP 的重要載體， 工業(yè) APP 則支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各類智能化應(yīng)用。 工業(yè) APP 面向特定的工業(yè)應(yīng)用場景，支持用戶對(duì)各類資源與生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化，做出科學(xué)的管理決策，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)形成與進(jìn)化的重要工具。 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以有效匯聚大量真實(shí)可靠的工業(yè)數(shù)據(jù)， 讓工業(yè)APP 的開發(fā)有足夠的工業(yè)技術(shù)知識(shí)積累作為支撐， 從而加快軟件的升級(jí)更新。
3.3 其他與工業(yè) APP 的關(guān)系
工業(yè)機(jī)理模型是工業(yè) APP 的核心組成部分，IT 技術(shù)與運(yùn)行技術(shù)(OT)、數(shù)據(jù)技術(shù)(DT)、工業(yè)機(jī)理模型的融合形成組件層，供工業(yè) APP 開發(fā)者調(diào)用。 微服務(wù)是一種 IT 架構(gòu)，構(gòu)建供工業(yè) APP調(diào)用的組件層。 工業(yè)數(shù)據(jù)作為企業(yè)新的資產(chǎn)、資源和生產(chǎn)要素，其作用是減少?zèng)Q策過程的不確定性，是工業(yè) APP 持續(xù)演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力。
四、未來的展望
中國的工業(yè)數(shù)字化發(fā)展經(jīng)歷了信息化階段、智能化階段，目前正朝著智能制造的方向發(fā)展。 承載著工業(yè)技術(shù)、知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的工業(yè) APP，正以其靈活、豐富、實(shí)用、簡單等特點(diǎn)而蓬勃發(fā)展。
1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)一步解耦工業(yè)軟硬件、解構(gòu)平臺(tái)與軟件，形成以功能模塊和微服務(wù)組件為能力的單元，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與工業(yè)數(shù)據(jù)、工業(yè)知識(shí)、工業(yè)場景深度融合，通過“低代碼+云開發(fā)+開源+開發(fā)者社區(qū)”的方式，吸引大量專業(yè)技術(shù)服務(wù)商和第三方開發(fā)者基于平臺(tái)進(jìn)行工業(yè) APP 創(chuàng)新， 以往需要大投入、長周期的軟件研發(fā)方式正在向低成本、 低門檻的平臺(tái)應(yīng)用創(chuàng)新生態(tài)方式轉(zhuǎn)變。
2)工業(yè)數(shù)字化軟件向低代碼化發(fā)展，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)賦能工業(yè)企業(yè)完成數(shù)字平臺(tái)的落地，解決數(shù)據(jù)孤島、業(yè)務(wù)孤島、OT 與 IT 融合等問題，降低數(shù)字化轉(zhuǎn)型的資金及時(shí)間成本，使得企業(yè)能更加專注于業(yè)務(wù)的持續(xù)創(chuàng)新， 提升企業(yè)的敏捷性與自主性。
3)結(jié)合深度數(shù)據(jù)分析的設(shè)備健康管理、生產(chǎn)質(zhì)量管理、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、 能耗與排放管理等工業(yè) APP 為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造了運(yùn)維、能耗成本降低，產(chǎn)品質(zhì)量及服務(wù)價(jià)值提升等優(yōu)化價(jià)值。
4)以深度學(xué)習(xí)和知識(shí)圖譜為代表的人工智能技術(shù)深入的應(yīng)用，提高系統(tǒng)建模和處理復(fù)雜性、不確定性、常識(shí)性等工業(yè)問題的能力，提升數(shù)據(jù)分析能力與效率，擴(kuò)大工業(yè) APP 應(yīng)用的深度和廣度。
在我國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路上， 需求足夠多， 場景足夠多，這就需要工業(yè) APP 的形式足夠多樣化，多種形式應(yīng)用于不同場景，互為補(bǔ)充，成為促進(jìn)企業(yè)的智能化生產(chǎn)、個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、服務(wù)化延伸智能制造轉(zhuǎn)型的利器。
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人工智能可以應(yīng)用于幾乎所有領(lǐng)域
