上一篇《制造創(chuàng)新與工業(yè)軟件》，這的確是一個(gè)值得探討的話(huà)題，之后有朋友微信留言共同探討工業(yè)軟件，有朋友提出幾個(gè)問(wèn)題，包括（1）.工業(yè)軟件的本質(zhì)；（2）.創(chuàng)新的難點(diǎn)與路徑;（3）.智能時(shí)代的工業(yè)軟件有什么老傳統(tǒng)和新特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)如何發(fā)展工業(yè)軟件？覺(jué)得這幾個(gè)問(wèn)題的確是一個(gè)非常有必要探討的問(wèn)題，因此再此著文以期拋磚引玉。

        1.工業(yè)軟件的本質(zhì)總結(jié)

        早先與趙敏老師就探討過(guò)工業(yè)軟件的分類(lèi)，大致可以分為CAD/CAE/CAM這類(lèi)工業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)的軟件，其在整個(gè)工業(yè)流程中主要在機(jī)電設(shè)計(jì)與建模仿真類(lèi)，包括機(jī)械、材料、控制、流體、安全等設(shè)計(jì)規(guī)劃類(lèi)軟件，第二類(lèi)是在工業(yè)領(lǐng)域運(yùn)行管理類(lèi)軟件包括MES/SCADA/DCS這類(lèi)，第三類(lèi)則是嵌入式工業(yè)軟件，即，運(yùn)行于嵌入式系統(tǒng)中的軟件，嵌入式包括RTOS、runtime、工藝Know-How軟件。

        無(wú)論如何的分類(lèi)，對(duì)于工業(yè)軟件的整體而言，其本質(zhì)在于知識(shí)的封裝與復(fù)用，這些軟件總體來(lái)說(shuō)是將工業(yè)中的知識(shí)以軟件形式封裝，并形成可復(fù)用的模塊，在后續(xù)的開(kāi)發(fā)中提高系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，因此工業(yè)軟件的價(jià)值在于提升知識(shí)復(fù)用與系統(tǒng)工程效率。

        2.工業(yè)軟件創(chuàng)新難點(diǎn)與路徑分析

        2.1創(chuàng)新難點(diǎn)

        （1）.測(cè)試驗(yàn)證所需的代價(jià)：要使得工業(yè)軟件成熟、高效，必須得有大量的試錯(cuò)成本沉積其中，因?yàn)楣I(yè)軟件針對(duì)的制造過(guò)程充滿(mǎn)了變化，往往會(huì)需要針對(duì)變化的材料、被加工產(chǎn)品的尺寸規(guī)格、加工流程等進(jìn)行工藝的匹配，而這種變化會(huì)形成無(wú)數(shù)中組合，并在其中尋找最佳匹配。這是所有制造業(yè)創(chuàng)新過(guò)程所具有的共性。

        （2）.行業(yè)屬性：工業(yè)軟件不像商業(yè)軟件、辦公軟件、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)軟件具有大量的消費(fèi)者進(jìn)行成本的分?jǐn)?，而其往往具有相?dāng)強(qiáng)的行業(yè)特性，在每個(gè)行業(yè)都有其差異巨大的應(yīng)用場(chǎng)景，即使在一個(gè)塑料行業(yè)，薄膜吹塑成型、注射成型、中空吹塑成型、片材擠出成型等成型工藝也會(huì)有其獨(dú)特的差別，在一個(gè)印刷行業(yè)，也包括凹版、柔版、膠版工藝的差異，又根據(jù)材料、速度/加速度、印刷幅面等形成巨大的差異，而流程工業(yè)如化工過(guò)程、冶金又與離散工業(yè)差別巨大，在化工里又分為有機(jī)、無(wú)機(jī)、精細(xì)化工、生物化工等多種細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景的差異。

        每個(gè)垂直行業(yè)往往又是一個(gè)方向，因此，工科院校都會(huì)有大量的專(zhuān)業(yè)分工的原因，相信“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”

        （3）.知識(shí)的積累是一個(gè)跨學(xué)科的復(fù)雜過(guò)程：

        從現(xiàn)場(chǎng)的工程數(shù)據(jù)中累積有價(jià)值的信息、將信息轉(zhuǎn)化為知識(shí)，將這些知識(shí)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，通過(guò)建模仿真過(guò)程生成控制軟件、再經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，并形成可復(fù)用的軟件功能、平臺(tái)架構(gòu)，這個(gè)過(guò)程往往需要將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)、方法進(jìn)行集成應(yīng)用，對(duì)于一個(gè)機(jī)器的開(kāi)發(fā)過(guò)程而言，包含了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳感器信號(hào)采集與處理（對(duì)高精度加工，測(cè)量系統(tǒng)的精度影響控制所能達(dá)到的精度上限）、控制與傳動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)通信（工業(yè)控制基于等時(shí)同步-因此工業(yè)通信是基礎(chǔ)）、工藝—這里的工藝包括溫度控制、行業(yè)特殊的工藝控制（如紡紗的勻整、印刷套色），這些多個(gè)維度的問(wèn)題被凝聚在同一個(gè)系統(tǒng)里予以解決，因此，工業(yè)系統(tǒng)往往具有跨學(xué)科的融合的需求，因此，對(duì)于軟件的開(kāi)發(fā)而言，需要機(jī)電軟一體化的能力，而對(duì)于大量的企業(yè)而言，往往通過(guò)在某個(gè)領(lǐng)域數(shù)十年的積累才能形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而這種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)對(duì)于新進(jìn)入者而言是巨大的壁壘，這也是因何大家發(fā)現(xiàn)很難突破的原因，因?yàn)椋绻X(qián)能解決的問(wèn)題一定不是事。

        對(duì)于這種需要長(zhǎng)久積累的領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，突破往往來(lái)自于“顛覆式創(chuàng)新”—但是，盡管人們說(shuō)“3D打印”的增材加工模式會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的減材加工帶來(lái)成沖擊，但是-3D打印技術(shù)本身也需要經(jīng)歷長(zhǎng)期的工程積累，就目前而言，增材加工仍然只是制造中的輔助加工模式并未成為主體。數(shù)字印刷會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的印刷帶來(lái)沖擊，但是，與傳統(tǒng)凹版的印刷品質(zhì)及大量印刷時(shí)低廉的成本相比，仍然還有比較長(zhǎng)的路要走，3D打印和數(shù)字印刷偏重于更為個(gè)性化的生產(chǎn)，個(gè)性化需求決定其需求，電動(dòng)汽車(chē)希望替代傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)瓶頸，但是，就電動(dòng)汽車(chē)的污染、全生命周期的成本還存在爭(zhēng)議。

        每個(gè)領(lǐng)域都存在著顛覆者，但是，對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域而言，它的難點(diǎn)在于即使是顛覆者，也需要長(zhǎng)期的工業(yè)軟件知識(shí)積累，也并非一蹴而就能夠達(dá)成的。

        2.2路徑分析

        就目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，知識(shí)轉(zhuǎn)化為工業(yè)軟件分為兩個(gè)重要路徑：

        （1）.機(jī)理模型：這個(gè)機(jī)理模型的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了最為悠久的歷史，它的發(fā)展來(lái)自于科學(xué)技術(shù)上百年的積累，包括我們說(shuō)牛頓三大定律、能量守恒定律、麥克斯維爾電磁方程、伯努利流體方程，以及數(shù)學(xué)上微積分、拉普拉斯變換、概率統(tǒng)計(jì)、群論等數(shù)學(xué)方法的發(fā)展，以及在20世紀(jì)40年代開(kāi)始的系統(tǒng)論、控制論、信息論等與工業(yè)的融合，使得通信技術(shù)、控制工程等融入到控制中，也包括了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步，這些科學(xué)與工程技術(shù)的融合，發(fā)展起來(lái)的，這是一個(gè)長(zhǎng)期的積累形成的過(guò)程，大量的工程技術(shù)方法在這個(gè)過(guò)程被不斷的積累，這也是為何任正非先生不斷提到基礎(chǔ)學(xué)科對(duì)于制造業(yè)的發(fā)展的重要性。

        機(jī)理模型就是遵循“第一性原理”，從根本上去解決機(jī)器與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從原理性，包括材料工程、機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制等相融合來(lái)解決傳統(tǒng)工業(yè)問(wèn)題，凡是可以被數(shù)學(xué)描述的，最終也可以被軟件實(shí)現(xiàn)，工業(yè)軟件的積累首先是可以數(shù)學(xué)建模，再進(jìn)行軟件的架構(gòu)、程序編寫(xiě)、測(cè)試，封裝，復(fù)用。

        （2）.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

        數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)這一方法與機(jī)理模型相比是最近幾十年發(fā)展起來(lái)的，建立在概率統(tǒng)計(jì)方法、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，這一方向主要用于解決非線(xiàn)性類(lèi)問(wèn)題，包括變化的、不確定、不可測(cè)量或不易測(cè)量的工業(yè)問(wèn)題解決，其中將機(jī)器學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)都?xì)w于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，這一方法有其優(yōu)勢(shì)，即通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的算力、模型優(yōu)勢(shì)來(lái)解決過(guò)去需要大量時(shí)間積累的模型，它存在的問(wèn)題在于模型的不可解釋性，可以結(jié)合機(jī)理與強(qiáng)化學(xué)習(xí)形成白盒，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)隨著計(jì)算機(jī)算力和商業(yè)領(lǐng)域成功所帶來(lái)的成本降低，易用性提高也發(fā)展非?？?，但是，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法同樣需要大量的專(zhuān)業(yè)人員，至少得精通數(shù)學(xué)方法來(lái)融合產(chǎn)業(yè)實(shí)際來(lái)尋找解決問(wèn)題的路徑。

        兩者并非完全競(jìng)爭(zhēng)，而是相互結(jié)合發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)的方法，總之，工業(yè)軟件中，知識(shí)被積累和封裝、復(fù)用的過(guò)程并非可以被“走捷徑”。

        3.工業(yè)軟件的發(fā)展

        工業(yè)軟件的發(fā)展包含了兩個(gè)重要的過(guò)程，創(chuàng)新在過(guò)去被認(rèn)為是很難的，但是，今天，有很多方法被應(yīng)用于制造業(yè)的發(fā)展，總體來(lái)說(shuō)，必須是技術(shù)、管理兩者相互融合，技術(shù)為核心，而管理用于工業(yè)軟件效率的提升。

        3.1軟件工程方法的價(jià)值

        今天，大家所討論國(guó)內(nèi)的工業(yè)軟件發(fā)展難題在于“工具軟件”的缺乏，應(yīng)用軟件中國(guó)已經(jīng)采用國(guó)外的軟件進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)，在各個(gè)領(lǐng)域這些都是應(yīng)用，中國(guó)制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于試錯(cuò)場(chǎng)景大量存在，只是缺乏自己的工具平臺(tái)軟件，而這個(gè)必須依賴(lài)于工程方法來(lái)架構(gòu)，在軟件設(shè)計(jì)中，架構(gòu)師是關(guān)鍵，目前來(lái)說(shuō)，比較優(yōu)勢(shì)的架構(gòu)師并不在制造業(yè)中，但是，制造業(yè)中有大量的工藝大師，這些人的知識(shí)如何被一種方法論來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、顯性化，這是第一步，然后才能在一個(gè)良好架構(gòu)下進(jìn)行內(nèi)容填充，這個(gè)過(guò)程中需要強(qiáng)大的架構(gòu)能力。

        在整個(gè)架構(gòu)下，基于標(biāo)準(zhǔn)化—這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化仍然建議遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，有兩點(diǎn)說(shuō)明：

        （1）.遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)是快速實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的辦法；標(biāo)準(zhǔn)化在于已有的經(jīng)驗(yàn)的凝聚，而遵循國(guó)際化也是學(xué)習(xí)的過(guò)程，并且保持與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的同步性。

        （2）.應(yīng)用并主導(dǎo)：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)權(quán)而言，當(dāng)然是由用戶(hù)來(lái)決定的，先采用標(biāo)準(zhǔn)然后主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)過(guò)程，完全自己做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不現(xiàn)實(shí)，而且投入巨大，在第一階段跟隨標(biāo)準(zhǔn)，第二階段影響標(biāo)準(zhǔn)，第三階段主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。

        遵循統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)好處在于簡(jiǎn)化了自身軟件開(kāi)發(fā)的架構(gòu)，使得最終各自開(kāi)發(fā)的軟件通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口連接，其次，就是這個(gè)連接不會(huì)落后于國(guó)際前沿。

        3.2生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)

        對(duì)于國(guó)內(nèi)的工業(yè)軟件發(fā)展，個(gè)人觀(guān)點(diǎn)就是依賴(lài)于單體公司而言是非常困難的，如果要更快的發(fā)展，必須借助于生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須由EndUser、OEM、軟件廠(chǎng)商共同構(gòu)成一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，各自發(fā)揮作用。

        EndUser必須有一定的測(cè)試條件提供給下游廠(chǎng)商，這個(gè)可以由國(guó)家提供項(xiàng)目資助，但是，必須有一個(gè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)與分享機(jī)制，因此，生態(tài)系統(tǒng)中的分工與利益分享機(jī)制必須保障投資各方的利益，否則，就無(wú)法真正推進(jìn)。

        其實(shí)，道路誰(shuí)都明白，唯一需要說(shuō)明的其實(shí)是“真的去行動(dòng)”，這顯然是條艱難的道路，但是，必須有人認(rèn)真的走，2019年美國(guó)科技戰(zhàn)已經(jīng)讓我們必須發(fā)展自己的制造業(yè)創(chuàng)新了，仍然不愿意擺脫賺快錢(qián)的思維、仍然還沿襲過(guò)去的拿項(xiàng)目、獲得補(bǔ)貼的思維必須消除，否則的話(huà)，再明確的路都走不下去。

        想來(lái)想去，我給朋友留言“思來(lái)想去，似乎就兩條重要：1.道路一定是艱難的，2.必須下定決心去走”，沒(méi)有什么捷徑，行動(dòng)最重要。