協(xié)會官方微信

首頁  >>  新聞資訊  >>  焦點(diǎn)新聞  >>  正文

趙敏等:關(guān)于工業(yè)軟件之工業(yè)屬性的思考和探討

發(fā)布時間:2023-9-21     來源:《新型工業(yè)化》    編輯:衡格格    審核:張經(jīng)緯、王靜

趙敏1,3 楊春暉2,3

1.走向智能研究院,北京 100083;

2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所,廣東廣州 511370

3.工業(yè)軟件工程化與應(yīng)用技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實驗室,廣東廣州 511370

隨著新一代信息通信技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)軟件、工業(yè)APP、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)通信、工業(yè)操作系統(tǒng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)元宇宙等名詞如雨后春筍般涌現(xiàn)。這些軟件和系統(tǒng)一般可劃分為基礎(chǔ)、工具、平臺等類別,都具有一個共同的身份——工業(yè),均冠之以“工業(yè)”名義并與工業(yè)軟件相伴相生。這種源自工業(yè)的、與生俱來的、標(biāo)簽化的、區(qū)別于其他事物的特征或性質(zhì),稱為工業(yè)屬性。

一、對工業(yè)屬性的定義

工業(yè)屬性目前并沒有明確定義,工業(yè)軟件的“工業(yè)屬性”更是缺乏研究,沒有明確界定。加強(qiáng)對工業(yè)屬性的分析研究,準(zhǔn)確識別工業(yè)軟件的工業(yè)屬性,彌補(bǔ)該知識點(diǎn)空缺,對于工業(yè)整體高質(zhì)量發(fā)展十分必要。但是如何定義工業(yè)軟件的工業(yè)屬性?本文認(rèn)為可以從屬性、工業(yè)內(nèi)涵和范疇、工業(yè)軟件構(gòu)成等方面分析和定義工業(yè)軟件的工業(yè)屬性。屬性一般指實體的本性,即實體本質(zhì)方面的特性。在《辭?!泛投喾N“百科”釋義中,屬性就是人類對于一個對象抽象方面的刻畫。人們通常把一個事物的性質(zhì)與關(guān)系,都叫作事物的屬性。按照上述定義,人們可以把工業(yè)屬性理解為工業(yè)的性質(zhì)與關(guān)系。

工業(yè)是采掘自然物質(zhì)資源和對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原材料進(jìn)行加工或再加工的社會生產(chǎn)部門。它為國民經(jīng)濟(jì)其他部門提供生產(chǎn)資料和消費(fèi)資料,為人民提供日用工業(yè)品。工業(yè)可分為采掘工業(yè)和加工工業(yè),又可分為重工業(yè)和輕工業(yè)。

工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)和信息技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物,是發(fā)展工業(yè)的超級工具,是實現(xiàn)新型工業(yè)化的“軟裝備”,是一種特殊的工業(yè)品。工業(yè)軟件是工業(yè)技術(shù)軟件化的結(jié)果,是面向特定場景的工業(yè)技術(shù)和知識、經(jīng)驗、技術(shù)訣竅、流程的程序化封裝與復(fù)用,能夠在數(shù)字空間和物理空間定義工業(yè)產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備的形狀、結(jié)構(gòu),控制其運(yùn)動狀態(tài),預(yù)測其變化規(guī)律,優(yōu)化制造和管理流程,變革生產(chǎn)方式,提升全要素生產(chǎn)率,是現(xiàn)代工業(yè)的“靈魂”。

工業(yè)軟件具有諸如工業(yè)屬性、軟件屬性、數(shù)字資產(chǎn)屬性、交易屬性等多種屬性。工業(yè)屬性是工業(yè)軟件所獨(dú)有的關(guān)鍵、核心、高維度屬性,沒有工業(yè)屬性的軟件將會降維成“計算器”。工業(yè)屬性既蘊(yùn)含在表達(dá)工業(yè)機(jī)理的數(shù)理化方程、專業(yè)知識、經(jīng)驗、訣竅、生產(chǎn)運(yùn)營過程的最佳數(shù)據(jù)、算法、標(biāo)準(zhǔn)、流程之中,也蘊(yùn)含在輸入工業(yè)軟件的、帶有生產(chǎn)現(xiàn)場時空背景的數(shù)據(jù)以及從工業(yè)軟件輸出到工業(yè)終端、精準(zhǔn)控制其顯示或動作的數(shù)據(jù)之中。

綜上所述,工業(yè)軟件必然具有工業(yè)屬性,具有工業(yè)屬性的軟件是工業(yè)軟件。二者互為充要條件。

二、工業(yè)屬性概念辨析

(一)工業(yè)分類

國家原質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布的GB/ T 47542017《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》中規(guī)定,工業(yè)可以分為采礦業(yè)、制造業(yè)、能源業(yè)(電力、熱力、燃?xì)饧八a(chǎn)和供應(yīng)業(yè))三大門類,每個門類下面有逐漸細(xì)分的大類、中類、小類。三大工業(yè)門類共計包含了 41 大類、207 中類、666小類的工業(yè)分類(以下簡稱“41-207-666”)。這是國家標(biāo)準(zhǔn)定義的工業(yè)基本構(gòu)成。從工業(yè)基本構(gòu)成可以認(rèn)識到,凡是包含在“41-207-666”中的生產(chǎn)要素或生產(chǎn)系統(tǒng),都具有工業(yè)基本性質(zhì),歸屬于工業(yè)。

由此引申出,凡是在軟件中包含41-207-666”工業(yè)知識(如常識、經(jīng)驗、訣竅、標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)理模型、算法、最佳工藝數(shù)據(jù)、流程等),服務(wù)于“41-207-666”產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、運(yùn)維保障和經(jīng)營管理等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的軟件,都是工業(yè)軟件且具有工業(yè)屬性。

(二)數(shù)據(jù)來源

工業(yè)現(xiàn)場的產(chǎn)品、人、機(jī)、料、法、環(huán)、側(cè)等企業(yè)資源,以及企業(yè)實體之間的合作關(guān)系,逐漸聯(lián)入某種類型的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)(如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)),成為廣義“工業(yè)終端”。這些終端通過內(nèi)嵌數(shù)字模塊(如 PLC)和內(nèi)置傳感器,或因業(yè)務(wù)需要加裝的傳感器,不斷產(chǎn)生帶有特定時空背景的數(shù)據(jù),反映了工業(yè)現(xiàn)場的多種關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)、參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及參數(shù)的實時變化規(guī)律。

來自上述廣義“工業(yè)終端”的數(shù)據(jù),必然具有工業(yè)屬性。通過驅(qū)動內(nèi)嵌數(shù)字模塊和傳感器來采集、傳輸、計算上述數(shù)據(jù)的軟件,都是具有工業(yè)屬性的工業(yè)軟件。

(三)數(shù)據(jù)應(yīng)用

軟件按照內(nèi)嵌的數(shù)字化工業(yè)知識(常識、經(jīng)驗、訣竅、標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)理模型、算法、最佳工藝數(shù)據(jù)、流程等)計算后所產(chǎn)生的數(shù)據(jù),將會 按照軟件預(yù)先設(shè)定的流動規(guī)則和輸送路徑,輸出到兩類目的地:一是用于在各種屏幕上顯示某種計算結(jié)果(3D 模型、圖表、工單、圖像、音頻視頻、文件等),輔助人決策,指導(dǎo)人行動;二是按照人在軟件中預(yù)置的規(guī)則進(jìn)行自主決策,直接以數(shù)字指令形式進(jìn)入各種 CU(控制單元) ,操控機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出精準(zhǔn)且智能的動作,形成數(shù)據(jù)閉環(huán)。這些軟件輸出的數(shù)據(jù)具有工業(yè)屬性。計算、應(yīng)用這些數(shù)據(jù)的軟件都是具有工業(yè)屬性的工業(yè)軟件。

(四)遣詞用句

語言和語義是人類思想的映射與表達(dá),是對所思考、所描述的事物性質(zhì)和關(guān)系的刻畫。談及工業(yè),人們的直觀感覺和基本認(rèn)知往往用詞語描述為天量、龐大、長期、沉淀、沉重、確定、精準(zhǔn)、高速、固化、僵化、油泥、鐵銹、噪聲、高溫、壓力、實驗、耗能、運(yùn)轉(zhuǎn)、磨損、冷卻等。反之,當(dāng)上述詞語中的幾個同時描述一個事物時,該事物也往往被認(rèn)為屬于工業(yè)范疇。某些金融專家在談?wù)撡F金屬時,也經(jīng)常使用“工業(yè)屬性”詞語,以區(qū)別于“金融屬性”詞語。在這里,“屬性”二字指的是“用途”,與本文討論的工業(yè)屬性在含義上有一定重合度。因此,遣詞用句也可以作為認(rèn)識和判斷工業(yè)屬性的參考。

源于工業(yè)、優(yōu)于工業(yè)、用于工業(yè)是工業(yè)屬性天然的、原生的本質(zhì)特征。這種工業(yè)屬性體 現(xiàn)在包括但是不限于工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) APP、工業(yè)區(qū)塊鏈、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)通信、工業(yè)操作系統(tǒng)、工業(yè)安卓、工業(yè)元宇宙之中。

三、融合類產(chǎn)品如何判斷其工業(yè)屬性

工業(yè)屬性是在工業(yè)發(fā)展過程中自然而然形成的。工業(yè)事物(要素)具有工業(yè)屬性,沒有任何爭議。所有的工業(yè)現(xiàn)場、工業(yè)過程和工業(yè)實踐都在時刻檢驗和強(qiáng)化工業(yè)事物的工業(yè)屬性。稍有差異或者不符合工業(yè)現(xiàn)場實際情況的內(nèi)容,都會立刻被企業(yè)棄用,形成自然選擇或淘汰。

在實際生產(chǎn)生活中,由于非工業(yè)要素融入工業(yè)之后人們產(chǎn)生對融合類產(chǎn)物的最初判斷和定性,造成對工業(yè)屬性的判斷產(chǎn)生模糊和混淆。例如,現(xiàn)在最常見的說法是,新一代信息與通信技術(shù)融入工業(yè)實體(制造業(yè)、實體經(jīng)濟(jì)等),其融合的結(jié)果是產(chǎn)生了工業(yè)軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè) APP、工業(yè)區(qū)塊鏈、工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)通信、工業(yè)操作系統(tǒng)、工業(yè)安卓、工業(yè)元宇宙等新生事物。信息與通信技術(shù)的英文縮寫是 ICT,芯片、軟件、傳感器、網(wǎng)絡(luò)、通信、大數(shù)據(jù)、AI、區(qū)塊鏈、5G、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等,都是 ICT 中的具體組成要素。如果從更高一級層面上歸類,所有這些ICT組成要素都可以歸類為Cyber(賽博)要素,統(tǒng)稱為C類要素或系統(tǒng)。

前面提到的41-207-666”,本質(zhì)上都是物理(Physical)系統(tǒng),它們以物理要素為核心形成產(chǎn)品,統(tǒng)稱為 P 類要素或系統(tǒng)。

新工業(yè)革命的基本特征和演進(jìn)規(guī)律是,C類要素或系統(tǒng)與 P 類要素或系統(tǒng)正在加速融合 成為 CPS 類系統(tǒng)。CPSCyber physical systems,譯作賽博物理系統(tǒng)、信息物理系統(tǒng))被德國人稱之為第四次工業(yè)革命的使能技術(shù)。《中國制造 2025》指出, 基于信息物理系統(tǒng)的智能裝備、智能工廠等智能制造正在引領(lǐng)制造方式變革。CPS 的重要性不言而喻。但問題在于,當(dāng) C 類要素或系統(tǒng)融入 P 類要素或系統(tǒng)后,或者說,新一代信息與通信技術(shù)融入工業(yè)實體后,所產(chǎn)生的“融合體”是否具有工業(yè)屬性?該如何判斷?本文認(rèn)為,即使是 CPS 類的“融合體”,也具有鮮明的工業(yè)屬性。在系統(tǒng)組成要素比例上,P 類要素或系統(tǒng)的零件占據(jù)了大多數(shù)空間位置和最大重量占比,而 C 類要素或系統(tǒng)幾乎都是極小重量(如芯片、傳感器、導(dǎo)線和天線等)或者是無重量(如軟件、電磁波等)以及很小體積。

在產(chǎn)品構(gòu)成上,TRIZ 創(chuàng)新方法論認(rèn)為產(chǎn)品可以劃分為4大子系統(tǒng),即執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。C 類要素或系統(tǒng)的融入往往是替換掉了原有的機(jī)械式、電氣式、模電式的控制系統(tǒng),實現(xiàn)了用軟件編程控制設(shè)備動作,具有 CPS 的產(chǎn)品往往是更可控、更智能的產(chǎn)品,但是執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)通常沒有明顯變化。

在產(chǎn)品功能上,P 類要素或系統(tǒng)融入 C 類要素或系統(tǒng),絕大多數(shù)情況下并不改變產(chǎn)品的 基本功能,如汽車變成智能網(wǎng)聯(lián)汽車,其基本功能還是載客與拉貨,但是 C 類要素或系統(tǒng)會給汽車增加很多輔助性的智能功能(如自動駕駛、智能座艙等),讓汽車從傳統(tǒng)工業(yè)品變身為現(xiàn)代化智能工業(yè)品,通過軟件定義增加了很多智能功能之后,汽車的工業(yè)屬性和 ICT(軟件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)資產(chǎn)等)屬性都獲得了較大增長。

工業(yè)的巨大體量和基本功能決定了 C 類要素或系統(tǒng)融入工業(yè)后變成了新工業(yè)要素,通過與 P 類要素或系統(tǒng)相互融合,形成新的 CPS,從而讓傳統(tǒng)實體類產(chǎn)品變成數(shù)物融合的智能產(chǎn)品,讓傳統(tǒng)工業(yè)變成了新型工業(yè),演進(jìn)出了新型工業(yè)化發(fā)展范式。但是,無論是產(chǎn)品、企業(yè)還是工業(yè)如何演變,工業(yè)屬性仍然占主導(dǎo)和支配地位。

轉(zhuǎn)到 首頁 第  1  2  頁 末頁

中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會版權(quán)所有   |   京ICP備13023518號-1   |   京公網(wǎng)安備 110102003807
地址:北京市西城區(qū)百萬莊大街16號1號樓6層   |   郵編:100037   |   電話:010-68596456 / 68596458
戰(zhàn)略合作伙伴、技術(shù)支持:中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會機(jī)經(jīng)網(wǎng)(MEI)