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中国建筑文化的发展趋势与内涵(当今中国建筑文化的发展趋势与内涵)

张世龙2021年12月21日 17:17天道酬勤500

导言:工业软件是计算机科学、数学、物理学和管理学等各领域科学技术繁荣、交叉融合的产物。

作者:懦弱的枕头、大方的小丸子、yjfdwg |出处: 《智能制造实践指南》

“1 .工业APP的内涵”

工业软件主要包括工业APP和嵌入式工业软件。 工业APP主要分为三个类别,所包含的类别如图1所示。

图1工业APP包含的范畴

(一)产品创新数字化软件领域)支持工业企业研发创新的工具类和平台类软件。 具体包括:计算机辅助设计(CAD,主要包括计算机辅助机械MCAD和电气设计ECAD )、工程仿真) CAE、计算机辅助制造) CAM,主要指数控编程软件) 数字制造)数字制造例如公差分析、软件代码管理或应用生命周期管理(CASE/ALM )、大修维护管理)、三维浏览器、试验数据管理、设计成本管理、三维质量管理、三维在AEC行业(建筑施工行业)中也广泛使用了CAD、CAE软件。 CAD软件还包括工厂设计、船舶设计、焊接CAD、模具设计等专用软件,CAD软件从二维绘图的绘图板过渡到三维特征的建模,生成基于模型的产品定义(model based definition ) 数字化制造主要包括工厂设备配置模拟、物流模拟、人为工程模拟等功能。 CAE软件包括许多门类,可以从多个维度进行划分,主要有运动模拟、结构模拟、动力学模拟、流体力学模拟、热力学模拟、电磁场模拟、过程模拟包括复合材料等多种制造工艺)、振动模拟、碰撞模拟、疲劳模拟、声模拟、声模拟、爆炸模拟等,以及设计优化、拓扑优化、拓扑优化、拓扑优化在虚拟仿真技术和工业物联网技术发展和交叉融合的背景下,数字双技术(digital twin )应运而生,目前引起学术界和工业界的广泛关注。 创成型设计(genrative design )通过引入新的设计方式,融合人工智能技术,引起业界的广泛关注。

(2)管理软件领域)支持企业业务运营的各种管理软件。 具体包括企业资源计划(ERP )、制造执行系统)、客户关系管理)、CRM )、供应链管理)、供应商关系管理)、企业资产管理)、人力资源管理)、商业智能)、高级计划和计划/先进的生产计划虽然CRM、HCM、BI、PM、协作办公室和企业门户在各个行业都有使用,但工业企业对这些系统有特定的功能要求。 例如,人力资源管理具体包括人力资源管理、人力资源管理和劳动力管理。 其中,工业企业对劳动力管理有特定的需求。 随着移动通信技术的普及,越来越多的管理软件支持手机APP,根据角色分配权限,整合位置信息,将相关信息推送给不同类型的用户。

(3)工程软件领域)支持设备和自动生产线管理、数据收集、安全运行的软件。 具体为先进的过程控制(APC )、集散控制系统) DCS )、可编程逻辑控制器)、数据采集与监控系统) SCADA )、配置软件、分布式数控与机器其中,DCS、PLC和SCADA的控制软件与硬件设备紧密集成,是工业物品互联网应用的基础。

工业APP软件的特点是,提供融合了复杂算法和逻辑、工程实践的Know-how、硬件系统和设备的集成、鲜明的行业特点、能够满足顾客个性化需求的二次开发平台因此,许多工业软件企业形成了配置软件、缩短实施和交付周期的行业解决方案。

“2 .工业软件的发展趋势”

工业软件具有鲜明的行业属性,不同行业、生产模式、产品类型的制造企业不同,对工业软件的需求差异很大。 因此,工业软件需要很高的构成性和二次开发能力。 工业软件包括业务流程和过程流程,涉及许多算法,因此需要根据企业的实际需要实施和落地。 制造企业需要应用的工业软件种类很多,为了取得实效,需要实现工业软件的集成,构建集成平台。

工业软件从以下七个方面进行

演进:

1)工业软件正在重塑制造业

工业软件的重要程度不断提升,软件成为体现产品差异化的关键。例如,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;智能手机的核心差异化主要体现在操作系统和应用软件,直接影响用户体验。另外,工业互联网的应用也涉及到诸多工业软件,为工业设备插上了智慧的翅膀。

“软件定义”成为业界共识,如软件定义的产品、软件定义的机器(图2)、软件定义的数据中心、软件定义的网络,软件定义的业务流程,数据驱动智能决策等。对工业软件的开发与应用效果和掌控程度,已成为制造企业体现差异化竞争优势的关键。工业软件的应用贯穿企业的整个价值链,从研发、工艺、采购、制造、营销、物流供应链到服务,打通数字主线(digital thread);从车间层的生产控制到企业运营,再到决策,建立产品、设备、产线到工厂的数字孪生模型(digital twin);从企业内部到外部,实现与客户、供应商和合作伙伴的互联和供应链协同,企业所有的经营活动都离不开工业软件的全面应用。因此,工业软件正在重塑制造业,成为制造业的数字神经系统。

图2 软件定义的机器(来源:GE)

2)工业软件的应用模式走超帅的电源端和设备端

工业软件的应用模式已经从单机应用、客户端/服务器(C/S)、浏览器/服务器(B/S),逐渐发展到走超帅的电源端部署和边缘端部署(嵌入式软件)。早期的工业软件是基于PC的单机应用,很多软件带有“加密狗”。后来,软件应用出现了网络版。ERP、SCM等管理软件的应用是基于C/S的应用模式,需要在客户机和服务器都安装软件,在服务器安装数据库。随着互联网的兴起,越来越多的工业软件转向B/S架构,不再需要在客户端安装软件,直接在浏览器上输入网址即可登录,这使得软件升级和迁移变得更加便捷。服务器虚拟化、桌面虚拟化等技术则可以帮助企业更好地利用服务器资源。

此外,很多智能装备,例如无线通信基站和程控交换机内部,部署了诸多嵌入式的控制、检测、计算、通讯等软件。近年来,设备端的边缘计算能力迅速增强,一些原来PC上部署的软件也移植到设备端,实现边缘计算,更高效地进行数据处理和分析。

3)工业软件的部署方式从企业内部转移到外部

工业软件的部署模式从企业内部部署(on premise)转向私有云、公有云以及混合云。云计算技术的发展,使得企业可以更高效、安全地管理自己的计算能力和存储资源,建立私有云平台;中小企业可以直接应用公有云服务,不再自行维护服务器;大型企业则可以将涉及关键业务和数据的应用系统放在私有云,而将其他面向客户、供应商及合作伙伴,以及安全级别要求不高的应用系统放在外部的数据中心,实现混合云应用。

国外管理软件公司纷纷加速超帅的电源部署转型,并购基于公有云的应用系统。超帅的电源服务转型,成为众多管理软件公司最大的增长点。如Salesforce提供完全基于公有云的CRM系统,取得了巨大的成功;原SolidWorks创业团队创建的Onshape(图3)是一个完全基于公有云的三维CAD系统,可以在任何终端进行三维设计,方便地进行协作,已累计获得1.69亿美元的融资,2019年被PTC公司以4.7亿美元并购;甲骨文公司已提供支持多租户的数据库,能够确保运行在公有云平台的应用系统能够彼此独立。另外,已有很多软件公司支持软件的灵活部署,可以在On Premise、私有云、公有云和混合云的模式之间动态调整。

随着云应用的不断深入,越来越多的企业用户开始接受基于公有云的部署方式,将复杂的IT运维工作交给大型的互联网IT公司,例如亚马逊云(AWS)、微软Azure云平台等,其最大的优势是管理专业且方便。我国的阿里云、华为云、腾讯云、京东云以及三大电信运营商也都提供了多种形式的云服务。有的公司还推出了托管服务(managed service),帮助制造企业管理部署在企业内部的应用系统。

图3 完全基于公有云平台的三维设计软件Onshape

4)工具类软件从销售许可证转向订阅模式

工具类软件的销售方式从销售许可证(license)转向订阅模式(subscription)。例如,Autodesk公司的CAD软件已经不再销售License,只支持订阅方式;PTC的Creo软件也在大力转向订阅模式。订阅模式的软件并不一定都是基于云部署,可以仍然是在企业内部安装,但是通过订阅模式定期获得授权密码。

订阅模式是一种对于用户企业和软件公司而言双赢的模式。用户企业可以根据应用需求,灵活地增减用户数,还可以即时获得最新的软件版本。而对于软件公司,则可以确保用户产生持续的现金流。虽然当期某个用户企业带来的收入可能减少,但是几年下来,订阅服务的收入通常会超过销售固定License的营收。同时,由于用户企业已经产生了大量数据,也不可能轻易更换软件。正因为如此,有的软件企业在向订阅模式转型的过程中,尽管有几年时间营业收入下降,甚至出现亏损,但股票价格却反而节节攀升。

5)工业软件走向平台化、组件化,解构为工业APP

工业软件的架构从紧耦合转向松耦合,呈现出组件化、平台化、服务化,PaaS+SaaS的特点。早期的工业软件是固化的整体,牵一发动全身,修改起来很麻烦。后来出现了面向对象的开发语言,进而产生了面向服务的架构(SOA),软件的功能模块演化为Web Service组件,通过对组件进行配置,将多个组件连接起来,完成业务功能。

互联网的浪潮催生了应用服务提供商(application service provider,ASP),后来演化为SaaS服务。然而,单纯将软件服务化并不能满足企业客户差异化的需求,只有将软件开发的平台也迁移到互联网平台,才能授之以渔。PaaS平台是否强大,成为工业软件能否超帅的电源模式成功转型的关键。

近年来,又出现了微服务架构,每个微服务可以用不同的开发工具开发,独立进行运行和维护,通过轻量化的通信机制将微服务组合起来,完成特定功能。管理软件,尤其是电商平台在前台和后台之间,增加了中台系统,以便能够及时处理海量的并发需求和数据。

工业软件正在解构为运行于工业云平台或者工业互联网平台上的工业APP(其参考模型见图4),可以实现即插即用,操作简便易用,随需而变。工业APP蕴含了工业技术和Know-how。随着工业PaaS的标准不断完善,不同企业开发的工业APP将可以实现互操作,从而催生工业APP Store,方便地进行交易和应用。

图4 工业APP参考模型(来源:工业互联网APP白皮书,工业技术软件化联盟,2018.4)

6)工业软件的开发环境转向开放、开源

工业软件的开发环境已从封闭、专用的平台走向开放和开源的平台。Linux操作系统的广泛应用显著降低了企业的IT成本;Java以其跨平台应用的特点,得到了工业软件开发商的青睐;在人工智能领域,Google推出了Tensorflow开源引擎,使得企业可以快速开展相关应用;智能机器人领域的开源操作系统ROS,使得IT专家能够快速开发机器人应用;ARM公司发布了开源的物联网操作系统Mbed OS。在CAD软件领域,Intellicad Technology Consortium(ITC组织)提供了一个类似AutoCAD的CAD开源平台,也在全球吸引了很多软件开发商。

7)工业软件的运行平台从PC转向移动端

工业软件的运行平台从以PC为主,走向支持多种移动操作系统(安卓、苹果、微信小程序等)。如果要开发支持多个移动操作系统的APP,对于工业软件开发商而言,无疑需要并行维护多套系统。因此,很多工业软件开发商选择了基于HTML5来开发适应Windows和多种移动操作系统的软件。

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