隨着工業互聯網的不斷演進,工業數字化轉型的不斷深入,工業軟件市場呈現出海量工業數據的處理和分析、數字孿生技術的應用、便捷開發與快速迭代、軟件雲化等新需求。面對新需求,融合物聯與分析技術、推動數字孿生應用、聚焦雲化部署、提升低代碼開發能力等成爲未來工業軟件發展的新趨勢。

一、工業軟件未來發展趨勢

當前,隨着工業互聯網的不斷推進,萬物互聯、數據驅動、智能主導、軟件定義等工業新趨勢凸顯,工業軟件面對工業互聯網背景下的企業數字化轉型的需求變化,加快軟件產品體系調整,推動軟件產業創新發展呈現四大趨勢。

(一)融合“物聯+分析”,助力軟件拓展升級

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藉助物聯網的泛在鏈接,充分融合人工智能技術,以數據科學爲新驅動推動現有產品的智能化創新升級和領域拓展,不斷成爲工業互聯網企業發展的新趨勢。一是聚焦人工智能技術的潛在價值,拓寬現有產品的應用領域。如日本發那科公司在工業互聯網平臺 Field System 中引入機器學習與深度學習技術,實現平臺新增人工智能伺服監視(AI Servo Monitor)和良莠判斷功能。二是強化 AI 技術在工業軟件的應用,助推現有軟件智能化。如,PTC 集團在最新 CREO 的版本中深入 AI 技術融合,實現 CREO 對尺寸和形狀的自動優化。三是以物聯網爲基礎,整合領先的智能技術,推進現有產品體系的創新升級。如 SAP 公司以 SAP Cloud Platform 雲平臺爲基礎,融合機器學習、數據智能等技術構建 SAP Leonardo 產品體系,推進現有產品體系的智能化創新升級。

(二)聚焦研發與運營集成交互,推動數字孿生深入應用

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研發與運營業務的集成交互,促進多模型融合集成,推動數字孿生由設備狀態描述向數字工廠自主優化的轉變。一是研發設計軟件與經營管理軟件基於統一數據源的 BOM 實現數據集成交互,提升設計、仿真、生產、經營等工業全鏈條數字化整體解決方案能力。如 PTC 依託 CreoSimulation Live 集合了 PTC 和 ANSYS 在設計及仿真方面能力,與 Rockwell 共同發佈 FactoryTalk InnovationSuite,打通研發設計與運營管理鏈條。二是基於虛實映射、智能決策、動態優化的數字化工具的全面集成,支撐多源數據流通與複雜場景的數字孿生技術應用。如 Bentley 在 2019 年推出新的 iTwin 雲服務,融合地理信息系統 GIS、建築信息模型 BIM 等多個數據源,幫助用戶創建和管理數字孿生模型。三是依託工業互聯網平臺實現研發與運營領域的多模型深度交互應用,拓寬數字孿生技術的應用範圍與深度。如 Dassault 依託 3D EXPERIENCE 平臺推進 CAD、CAE、PLM、MES、ERP 等軟件產品中模型與數據交互集成,構建從產品設計到運營管理的數字孿生,提升生產決策優化能力。

(三)聚焦雲化部署,助推軟件雲化發展

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工業互聯網時代的新變化,加之雲計算的高靈活性、可擴展性和高性比的特點對工業軟件的發展帶了啓示,工業互聯網巨頭均在多籌並舉加速工業軟件的雲化。一是雲企合作,夯實工業軟件雲化發展基礎,推動產品雲化發展。如,Software AG 公司與德國電信合作,打造 Cumulocity 平臺的雲基礎,未來爲全球物聯提供服務。二是構建雲上開發能力,助推軟件靈活創新。如 Oracle 推出集成雲服務,便於用戶進行集成應用的開發和部署。三是深化邊緣與雲的協同發展,擴展邊緣能力。如,GE 利用 Field Agent 技術,促進 Predix Cloud 與 Predix Edge 深度協同,提高數據的實時分析。四是調整銷售模式,順應工業軟件雲化趨勢。例如,達索不斷推動軟件訂閱銷售模式,將軟件的訂閱收入提升到 70~80%,有力推進了軟件的雲化發展。

(四)聚焦低代碼開發,加速軟件創新迭代

低代碼開發技術具備“敏捷開發”、 “快速迭代”的特點,是工業 APP 能夠植根於複雜工業場景、滿足不同工業應用需求的先決條件,能有效推進平臺沉澱應用、加快軟件創新升級。一方面,低代碼開發技術將提升工業應用軟件創新能力。如西門子 Xcelerator 產品將數字工業軟件產品組合與低代碼開發平臺 Mendix 結合在一起,使任何人都可以輕鬆地構建、集成和擴展現有系統。另一方面,低代碼技術將改變工業軟件創新生態,藉助低代碼的便捷開發,工業軟件的開發模式將由 IT 部門按需開發方式轉變爲工業部門直接開發,滿足快速開發、測試、部署、驗證和迭代,大幅增加工業軟件創新迭代速度。2019 年阿里雲推出的 IoT Studio 的最新版本,提供可視化應用開發的功能,基於可視化拖拽實現各種組件、圖表與設備相關數據源的關聯,無需任何編程經驗,將開發過程從幾周縮短到短短的幾天。

二、我國工業軟件發展現狀

我國的工業軟件隨着物聯網、大數據、雲計算等新技術的應用實現了跨越式發展,加之工業互聯網的普及催生了各類新模式、新業態,爲工業軟件的應用創新培育了新空間、新動力。但我國工業軟件與國際企業相比面臨如下挑戰:

一是我國工業軟件基礎薄弱。我國工業軟件市場尤其是核心軟件基本被國外品牌所佔領,如 2018 年國內 CAD 軟件市場規模約爲 7.33 億美元,但 95% 以上的市場被國外軟件所佔據,國內企業僅佔 5% 左右;經初步分析,相比國外巨頭,我國工業軟件領域差距巨主要體現在:工業軟件生態微弱,工業建模與虛擬仿真等基礎能力不足,工業軟件國內標準缺失,綜合集成應用程度不夠等等。

二是工業軟件企業呈點狀發展。我國工業軟件企業尚處於培育發展期,工業軟件領域方面呈現點狀分佈,如在設計、加工和分析領域,工業軟件被歐美廠商 100% 壟斷,國產工業軟件幾乎全軍覆沒;在平臺及軟件產品方面,由於開放合作的生態機制仍不完善,軟件開源的意識嚴重缺乏等問題,難以構建完整的產業生態體系,嚴重限制了我國工業軟件的創新發展。

三是國內工業軟件企業投入不足。相比消費軟件,工業軟件的發展需要大規模的投入而且需要很長時間纔可見到回報,造成國內工業軟件企業積極性不高,與國外工業軟件企業相比國內工業軟件企業投入有限,如收併購方面,與國外西門子收購 Mendix,施耐德電氣先後併購 INVENSYS、Aveva 等國外工業軟件企業大規模收併購相比國內很少有工業軟件大規模的收併購情況。

三、 我國工業軟件發展建議

結合工業軟件發展趨勢以及我國發展現狀,亟需發揮我國體制機制優勢,以多元化的工業應用場景爲牽引,推動信息技術、工業製造、數據服務等各領域企業優勢互補、開放合作,打造基於工業互聯網數據開發利用爲紐帶的創新生態,推動工業軟件產業創新發展。

一是瞄準未來數字工業需求,突破核心工業軟件組件。圍繞多學科聯合研發工具、特定領域工業機理模型、低代碼開發平臺、集成化運營管理軟件、工業人工智能應用等方面,組建大型企業牽頭的聯合攻關團隊,發揮我國央企、軍工企業長期自主研發的優勢領域,培育一批可商用推廣的安全可靠核心工業軟件,實現“從無到有”的突破。

二是打造協同合作開放生態,提升產業綜合競爭能力。以工業互聯網的建設推廣爲契機,企業數字化的市場需求爲紐帶,深化軟件企業、製造企業、信息技術企業合作,實現不同領域企業的優勢互補、協同創新,構建“平臺+軟件+生態”的工業軟件產品體系,建立以數據開發利用爲驅動的產業合作機制,打造開發者社區和開源平臺,營造安全可靠軟件產業發展生態。

三是發揮互聯網人才與數據科學優勢,實現跨越式發展。加快“新工科”建設,培養一批面向工業互聯網、工業軟件等工業數字化領域創新型人才。支持建設工業互聯網創新中心、產業實訓基地,吸引互聯網領域的軟件開發人才投身工業軟件創新與應用,強化工業軟件人才隊伍,打造涵蓋工業知識、數據科學、軟件技術等領域專家在內的聯合團隊。

作者簡介

周彥飛:就職於中國信息通信研究院信息化與工業化融合研究所,主要從事工業 APP、工業互聯網平臺等產業政策與技術測試研究。

聯繫方式:zhouyanfei@caict.ac.cn

葉飛虎:就職於中國信息通信研究院信息化與工業化融合研究所,主要從事工業 APP、工業互聯網平臺等產業政策與技術測試研究。

聯繫方式:yefeihu@caict.ac.cn

校 審 | 陳 力、凌 霄

編 輯 | 珊 珊

從工業軟件發展四大趨勢,看如何加快我國工業軟件創新發展

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