（圖片來自西門子官網(wǎng)）
近日，西門子一年一度的媒體和分析師會議在紐約召開，解讀其業(yè)務(wù)的發(fā)展戰(zhàn)略、運營狀況、主要產(chǎn)品線和行業(yè)解決方案的最新進展，宣布了其產(chǎn)業(yè)和業(yè)務(wù)的一系列新布局：西門子PLM軟件部門正式改為西門子數(shù)字工業(yè)軟件（DISW）部門，發(fā)布 Xcelerator ，將Mendix由幕后推出前臺與MindSphere一起并肩作戰(zhàn)。
作為國內(nèi)語義體系下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺——西門子的MindSphere，在GE的Predix暫時折戟沉沙之后堪稱業(yè)內(nèi)的風(fēng)向標(biāo)，此番推出“MindSphere + Mendix”的布局，也引發(fā)了筆者的興趣與思考。從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度比較分析之后，筆者認為國內(nèi)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，似乎更多聚焦于一些“看得見的”事物，忽視了一些“看不見的”，而這些“看不見的”更是當(dāng)下需要用心做的。
一、看得見的集成平臺，看不見的工業(yè)應(yīng)用軟件
目前國內(nèi)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)展如火如荼，眾多集成平臺如雨后春筍般冒出來。據(jù)統(tǒng)計，截至2018年底，我國已有269個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，超過了世界所有其他國家的總和；其中有一定產(chǎn)業(yè)影響力的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺超過50家。
工業(yè)大數(shù)據(jù)、工業(yè)人工智能、企業(yè)上云、行業(yè)賦能、數(shù)字化轉(zhuǎn)型……這些閃亮概念都被打包集成進平臺中。“你不擁有平臺，你就被平臺擁有”催動我們將資源和精力更多投入到這些看得見的集成平臺，而忽視了那些看不見的工業(yè)應(yīng)用軟件。
工業(yè)應(yīng)用軟件是面向特定工業(yè)應(yīng)用場景的軟件程序，是一系列軟件化、可移植、可復(fù)用的行業(yè)系統(tǒng)解決方案，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系的主要內(nèi)容，支撐了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺智能化應(yīng)用，是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺價值的最終出口。平臺固然重要，但平臺最終是要為用戶提供應(yīng)用服務(wù)才能創(chuàng)造價值的。對于最終用戶來說，工業(yè)應(yīng)用軟件往往才是真正“看得見”、“摸得著”的，“巨無霸”的平臺更多是一個自話自說的黑盒。
將平臺匯聚的各種數(shù)據(jù)、算法和軟件等各種資源通過把行業(yè)和工業(yè)知識的模型化和軟件化有效地轉(zhuǎn)化成為用戶直接服務(wù)工業(yè)應(yīng)用軟件是平臺的關(guān)鍵能力。模型化和軟件化需要開發(fā)環(huán)境，而開發(fā)環(huán)境對于平臺來講，猶如寶瓶的瓶頸，決定了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺這個寶瓶能插多少支花。這正是西門子將Mendix架構(gòu)于MindSphere之上，推到戰(zhàn)略級的位置上的原因之一。
Mendix是一款低代碼的軟件開發(fā)工具，通過可視化的軟件功能組件的裝配，通過模型化的驅(qū)動自動生成運行代碼。西門子會把旗下所有的工業(yè)軟件基于MindSphere平臺進行云化，并借助Mendix開發(fā)成工業(yè)應(yīng)用軟件推出。通過Mendix，沒有軟件編程能力的工業(yè)人能夠更加便捷、快速地在MindSphere平臺上開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用，為平民編程創(chuàng)造了可能。
平民編程的意義在于發(fā)動知識挖掘與傳播的“人民戰(zhàn)爭”。特別是對我國來說，發(fā)揮人口紅利、工程師紅利，利用軟件與信息技術(shù)發(fā)展的比較優(yōu)勢將工業(yè)技術(shù)、知識挖掘出來，助力構(gòu)建工業(yè)技術(shù)與知識體系。這是信息化帶動工業(yè)化的真諦！
Mendix將與MindSphere一起撐起西門子的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺使命。MindSphere下沉為基礎(chǔ)，Mendix浮現(xiàn)為關(guān)鍵交互平臺。Mendix將占據(jù)著連接物理世界和數(shù)字世界的獨特位置，承擔(dān)起將成千上萬連接設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實時業(yè)務(wù)價值的重任，將更廣泛的用戶對象納入到IT/OT融合的進程中，這對于西門子的戰(zhàn)略意義重大。
如果說達索系統(tǒng)“人人享有3D”（3D for All）的理念引領(lǐng)了CATIA的長遠發(fā)展；那么“人人享有編程”（Coding for All）是否會引領(lǐng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展？我們拭目以待！
二、看得見的低代碼，看不見的模型驅(qū)動
作為面向工業(yè)應(yīng)用場景解決實際具體問題的軟件，工業(yè)應(yīng)用軟件的開發(fā)者更多是工業(yè)人。能否讓不會寫代碼的工程師便捷開發(fā)出工業(yè)應(yīng)用軟件，決定了開發(fā)環(huán)境能否有生命力，也直接影響基礎(chǔ)平臺的應(yīng)用生態(tài)構(gòu)建。低代碼甚至無代碼的開發(fā)工具成為關(guān)鍵，圖形化、可視化、拖拉拽、API等成為關(guān)鍵詞。
Mendix配備了可視化開發(fā)工具，融入了敏捷管理、社交協(xié)作、一鍵式部署、最終用戶反饋循環(huán)等功能。我們看見的是低代碼、圖形化，這些低代碼背后的模型是才是關(guān)鍵。Mendix是通過模型驅(qū)動自動生成運行代碼，不用為每個需求定制化編碼，而是通過高度抽象化的模型映射到具體的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上來實現(xiàn)需求功能。這些模型獨立于具體平臺并且和實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)功能和行為的特定技術(shù)代碼分離，從而實現(xiàn)了業(yè)務(wù)和應(yīng)用程序邏輯與底層平臺技術(shù)的分離，方便業(yè)務(wù)人員編寫程序，營造平民編程的平臺，同時大大減少了編碼的重復(fù)工作，提高了軟件的可變更性。
從“軟件模型”到“工業(yè)模型”
對于普通軟件的開發(fā)而言，Mendix支持的UI、BPM流程模型、消息流模型這樣的“軟件模型”已經(jīng)夠了，但對于工業(yè)應(yīng)用軟件來說，從根本上說是不能滿足的。
工業(yè)軟件不同于普通軟件，是工業(yè)知識長期積累、沉淀并在應(yīng)用中迭代的模型化、軟件化產(chǎn)物，其核心是工業(yè)知識。德國工業(yè)4.0認為軟件是工業(yè)的未來，未來的工業(yè)軟件應(yīng)基于模型的理論、方法和工具。從工業(yè)知識到“工業(yè)模型”、從“工業(yè)模型”到工業(yè)軟件，這是CPS時代工業(yè)軟件的基本邏輯。
相比較而言，我國長于“軟件模型”層面的技術(shù)與應(yīng)用，短于“工業(yè)模型”層面的提煉與積累。這與我國工業(yè)化發(fā)展情況有關(guān)，也與國人喜歡做看得見的“短平快”，不愿意做看不見的“長積累”有關(guān)。因此，筆者認為在工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)中，務(wù)必要重視“工業(yè)模型”的構(gòu)建與積累，軟件構(gòu)建技術(shù)的應(yīng)用是錦上添花，“工業(yè)模型”的提煉才是雪中送炭。
對于Mendix而言，“工業(yè)模型”構(gòu)建的缺失也是其一大短板。需要Mendix與MindSphere深度融合、密切配合，由MindSphere來彌補。另外，將Mendix這樣一個主要面向商務(wù)型軟件應(yīng)用的大型DevOps平臺與MindSphere這樣一個偏向于物聯(lián)網(wǎng)的大型平臺基本無縫地整合在一起，用于工業(yè)軟件應(yīng)用的開發(fā)，其挑戰(zhàn)性也是不難預(yù)期的。
三、看得見的“數(shù)據(jù)+模型”，看不見的數(shù)字孿生體
當(dāng)前，數(shù)據(jù)驅(qū)動、機理模型、工業(yè)服務(wù)等成為不少企業(yè)宣傳的熱點詞。安筱鵬博士曾將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺精辟地概括為“數(shù)據(jù)+模型=服務(wù)”。
經(jīng)過近幾年的實踐，不少企業(yè)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的實施已經(jīng)初見成效。特別在設(shè)備連接、數(shù)據(jù)收集方面，國內(nèi)企業(yè)可以說已經(jīng)走在前列，相關(guān)技術(shù)與設(shè)備日趨成熟。比較多的案例是在對設(shè)備連接的基礎(chǔ)上，匯聚數(shù)據(jù)，采用簡單的算法模型，通過一些基本的分析完成對設(shè)備運行的監(jiān)控，甚至實現(xiàn)了一些預(yù)測性維護的分析。
但同時也存在兩個挑戰(zhàn)，一個挑戰(zhàn)是：雖然采集了大量數(shù)據(jù)，也有一些算法模型，但是缺少一個體系化、系統(tǒng)化的方法將兩者組合起來，很難將數(shù)據(jù)、模型與真實生產(chǎn)場景業(yè)務(wù)邏輯自動有序結(jié)合，便捷產(chǎn)生切實解決生產(chǎn)問題的應(yīng)用服務(wù)。
另一個挑戰(zhàn)是在算法模型方面還有很大的提升空間。目前企業(yè)采用的算法模型在解決對象方面，往往是面向單體設(shè)備，在面對多臺設(shè)備協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是鋼鐵、化工類等流程行業(yè)，做優(yōu)化則力不從心；在模型構(gòu)建方面，缺乏廣泛應(yīng)用的跨學(xué)科、多領(lǐng)域統(tǒng)一建模的標(biāo)準(zhǔn)和平臺；在與應(yīng)用耦合性方面，往往是緊耦合的，使得建模工作量大，重復(fù)性工作多，性能很難得到保障，最后導(dǎo)致應(yīng)用模型難；在與數(shù)據(jù)結(jié)合方面，數(shù)據(jù)與模型往往是割裂的，數(shù)據(jù)采集是局部的、間歇的、重復(fù)的，沒有根據(jù)算法模型的需求來采集合適的數(shù)據(jù)，造成大數(shù)據(jù)只是大量數(shù)據(jù)；在對數(shù)據(jù)的組織方面，多按IT的思路分庫分表去存儲管理，而不是按OT的思路按設(shè)備、機組、產(chǎn)線等現(xiàn)實世界的關(guān)系來管理，因而導(dǎo)致對數(shù)據(jù)的分析，特別是對多設(shè)備的協(xié)同分析，事倍功半；在組合管理方面，往往由于缺乏算法模型框架，不少模型散落各處，難以管理和更新。
上述“數(shù)據(jù)+模型”面臨的兩個挑戰(zhàn)，也就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前經(jīng)過一個階段的發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)。特別是當(dāng)前隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)縱深發(fā)展，應(yīng)用場景面臨的往往不是單體設(shè)備、相對簡單而獨立的模型的應(yīng)用，而是成百上千個產(chǎn)品和設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)。要對復(fù)雜系統(tǒng)進行系統(tǒng)性的分析和優(yōu)化，需要一套系統(tǒng)性的方法和技術(shù)在數(shù)字空間定義這些產(chǎn)品和設(shè)備對象，描述、洞察、預(yù)測狀態(tài)和行為，進而進行決策。
升維思考，降維落地。安筱鵬博士從理論的高度進行思考，提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的本質(zhì)。理論的思考如何能更有效地實踐落地呢？筆者參加了數(shù)字化企業(yè)研習(xí)社組織的首期研習(xí)沙龍，聽了美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟架構(gòu)任務(wù)組聯(lián)席主席、上海優(yōu)也信息科技有限公司首席技術(shù)官林詩萬博士的報告，認為其關(guān)于“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字孿生體”的闡述指出了當(dāng)前“數(shù)據(jù)+模型=服務(wù)”的一種落地載體和方法論——數(shù)字孿生體。
林詩萬博士認為數(shù)字孿生體是實體或邏輯對象在數(shù)字空間的全生命周期的動態(tài)復(fù)制體，基于豐富的歷史和實時數(shù)據(jù)和先進的算法模型實現(xiàn)對對象狀態(tài)和行為高保真度的數(shù)字化表征、模擬驗證和預(yù)測。
筆者認為數(shù)字孿生體是面向?qū)ο蟮哪Ｐ?、?shù)據(jù)、服務(wù)的有機組合，最重要的是要產(chǎn)生洞察，形成決策，實現(xiàn)閉環(huán)控制與優(yōu)化。數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，收集孿生體對應(yīng)的實體從設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用到維保全生命周期的實時數(shù)據(jù)。模型是核心，通過模型對數(shù)據(jù)進行計算、分析，形成洞察與預(yù)測，進而支撐決策，模型包括機理模型、數(shù)據(jù)模型等。服務(wù)（接口）是關(guān)鍵，提供服務(wù)的API接口，供面向場景的上層應(yīng)用調(diào)用，與具體場景的業(yè)務(wù)邏輯結(jié)合，生成工業(yè)應(yīng)用軟件執(zhí)行決策，反饋生產(chǎn)運維和經(jīng)營管理。
簡單地說，數(shù)字孿生體的一大優(yōu)勢在于把數(shù)據(jù)以O(shè)T的角度組織起來，讓模型有效地使用數(shù)據(jù)進行分析計算，讓實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的應(yīng)用軟件簡易地利用分析的結(jié)果，實現(xiàn)智能閉環(huán)。
安筱鵬博士敏銳地指出數(shù)字化的本質(zhì)是在數(shù)據(jù)和算法定義的世界中，化解復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性。工業(yè)系統(tǒng)、生產(chǎn)過程都是復(fù)雜系統(tǒng)，具有多種不確定性。林詩萬博士認為要通過數(shù)字化化解復(fù)雜系統(tǒng)的不確定性，首先需要一種在數(shù)字空間有效地和系統(tǒng)性地描述和表征現(xiàn)實世界復(fù)雜系統(tǒng)的方法論和技術(shù)。數(shù)字孿生體的正是這樣一種技術(shù)，可以從組件級的數(shù)字孿生體，構(gòu)建設(shè)備級、產(chǎn)線級以及工廠級的數(shù)字孿生體，也就是在數(shù)字空間構(gòu)建模擬工廠，通過計算，化解實體工廠的不確定性，實現(xiàn)優(yōu)化運營和管控。
傳統(tǒng)工業(yè)IT垂直分層的架構(gòu)往往數(shù)據(jù)難以流通、分享和共用，應(yīng)用大而全、緊耦合設(shè)計、不能共享，造成重復(fù)工作。林詩萬博士介紹優(yōu)也Thingswise iDOS基于數(shù)字孿生體框架能夠?qū)I(yè)IT架構(gòu)進行功能解耦，形成數(shù)據(jù)、模型和應(yīng)用通用的水平架構(gòu)層，通過可拆裝、可拼接的數(shù)字組件實現(xiàn)靈活組態(tài)，結(jié)構(gòu)化地解決復(fù)雜問題。
筆者理解基于數(shù)字孿生體框架，統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，統(tǒng)一建模方法，統(tǒng)一API調(diào)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一次采集重復(fù)使用，模型一次構(gòu)建重復(fù)使用，應(yīng)用一次生成重復(fù)使用。簡化了在數(shù)字空間描述、洞察和響應(yīng)物理空間事件的過程，簡化了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的收集與處理的過程，簡化了算法模型的構(gòu)建和部署的過程，簡化了面向?qū)崟r工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用軟件開發(fā)的過程?；跀?shù)字孿生體打通“數(shù)據(jù)——模型——應(yīng)用”，實現(xiàn)閉環(huán)控制與優(yōu)化。通過全流程可視化工具，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、模型開發(fā)可視化、工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)可視化。綜上，就為不會寫代碼的工程師快速開發(fā)出面向具體應(yīng)用場景的智能工業(yè)應(yīng)用軟件、欠缺工業(yè)理論和工業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的IT人高效復(fù)用專業(yè)算法模型提供了可能。
回看本文第一部分提到的工業(yè)應(yīng)用軟件，按照林詩萬博士的理念，數(shù)字孿生體可為不同場景的智能工業(yè)應(yīng)用軟件提供統(tǒng)一和規(guī)范的數(shù)據(jù)和計算界面，將云原生、微服務(wù)、容器、大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)等信息技術(shù)引入到生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)場，大幅度降低工業(yè)應(yīng)用軟件的開發(fā)復(fù)雜度和工作量，保障工業(yè)應(yīng)用軟件的可移植性，促成開放性的工業(yè)應(yīng)用軟件生態(tài)系統(tǒng)形成。筆者認為頗有幾分 “MindSphere + Mendix”融合升級后藍圖的影子，在物理世界與數(shù)字世界融合方面又有著自己的特色。
四、小結(jié)
行業(yè)巨頭之所以是巨頭，就是因為它在關(guān)鍵時刻能夠引領(lǐng)行業(yè)的方向，改變行業(yè)的發(fā)展方式。一向穩(wěn)健的西門子發(fā)展一百多年自有其道理。對于西門子“MindSphere + Mendix”的布局，既不盲從追捧，也不坐井觀天，理性分析、反躬內(nèi)省。
透過看得見的集成平臺，抓住看不見的工業(yè)應(yīng)用軟件，為用戶提供應(yīng)用服務(wù)，需要發(fā)展低代碼開發(fā)環(huán)境；透過看得見的低代碼，抓住看不見的模型驅(qū)動，為工業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)提供基礎(chǔ)，需要圍繞“工業(yè)模型”發(fā)展基于模型的方法與技術(shù)；透過看得見的“數(shù)據(jù)+模型”，抓住看不見的數(shù)字孿生體，打通“數(shù)據(jù)——模型——應(yīng)用”，實現(xiàn)閉環(huán)控制與優(yōu)化。
作者單位：
謝克強——工業(yè)和信息化部電子第五研究所軟件與系統(tǒng)研究部 個人微信號：JackStrong_9
編審
蘇明燈：北京走向智能科技創(chuàng)新中心主任
