走進(jìn)天津市新天鋼德材科技集團(tuán)冷軋薄板有限公司的智慧工廠，與想象中的飛塵滿天、火花四濺的景象完全不同。門口處，人臉識(shí)別裝置兢兢業(yè)業(yè)的“站崗”；工廠內(nèi)，視頻自動(dòng)巡檢極大提高了員工效率；車間里，各條生產(chǎn)線有條不紊地自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，工人師傅們只需坐在監(jiān)控大屏前，就能將設(shè)備、車輛、人員、能耗等多項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化情況盡收眼底。
從每月虧損數(shù)億元，到扭虧為盈、成為行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)，新天鋼冷軋公司完成了一場(chǎng)智能制造的華麗蛻變。據(jù)新天鋼冷軋薄板有限公司副總經(jīng)理王耀東介紹，實(shí)現(xiàn)智能化改造后，工廠的運(yùn)營成本降低了25%，報(bào)表統(tǒng)計(jì)效率提高30%，生產(chǎn)、銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)的決策效率提升了57%，整體制造及管理水平得到了質(zhì)的飛躍。如果沒有軟件將底層物理設(shè)備與上層應(yīng)用串聯(lián)在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無障礙流通，像這樣的智慧工廠恐怕也只能存在于想象中。
傳統(tǒng)工業(yè)思維正在發(fā)生巨變
近日，世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)宣布，有13家新工廠加入其全球燈塔網(wǎng)絡(luò)。至此，全球燈塔網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)至103家，中國共有37家燈塔，占全球燈塔總數(shù)的1/3以上。“燈塔工廠”素有智能制造“奧斯卡”之稱，是由達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇和麥肯錫咨詢公司共同遴選的“數(shù)字化制造和全球化4.0示范者，代表全球制造業(yè)領(lǐng)域智能制造和數(shù)字化最高水平”。
麥肯錫公司全球董事合伙人、數(shù)字制造業(yè)全球負(fù)責(zé)人Enno de Boer表示：“過去，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性和韌性通常要以犧牲效率為代價(jià)，但如今這已經(jīng)發(fā)生改變。企業(yè)現(xiàn)在可以使用數(shù)字指南和科技工具，提高運(yùn)營的靈活性、敏捷性和可持續(xù)性。有了這些工具，他們就可以增強(qiáng)人的能力，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的突破并加快科技創(chuàng)新——這就是智能制造的秘訣。”
這103家燈塔工廠，乃至更多走在數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路上的制造企業(yè)背后，軟件所扮演角色愈發(fā)重要。從生產(chǎn)工具到智能制造的“大腦”和“靈魂”，軟件正在攪動(dòng)著整個(gè)工業(yè)“江湖”。
大家耳熟能詳?shù)膹?fù)興號(hào)是我國自主研發(fā)、具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代高速列車，最高時(shí)速可達(dá)400公里及以上。很多人不知道，復(fù)興號(hào)研發(fā)之初，研發(fā)團(tuán)隊(duì)整整設(shè)計(jì)了46種頭型概念方案。在最終決策中，工業(yè)仿真軟件立下了大功。
據(jù)中國中車科學(xué)家、國家高速動(dòng)車組總成工程技術(shù)研究中心主任丁叁叁介紹，當(dāng)時(shí)研發(fā)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了多個(gè)全工況高速列車空氣動(dòng)力學(xué)仿真模型，經(jīng)過氣動(dòng)阻力、氣動(dòng)升力、側(cè)向力及隧道效應(yīng)等18類、上百次仿真計(jì)算，才確定7種備選頭型，然后又結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)和動(dòng)模型試驗(yàn)進(jìn)行方案驗(yàn)證與多目標(biāo)迭代優(yōu)化，最終確定“飛龍”頭型方案。
這一個(gè)個(gè)鮮活的例子，傳遞出一個(gè)重要信號(hào)：傳統(tǒng)工業(yè)思維正在發(fā)生巨變。在傳統(tǒng)工業(yè)制造領(lǐng)域，生產(chǎn)效率是第一目標(biāo)，因此“重硬件、輕軟件”“重局部、輕整體”的思維模式普遍存在。彼時(shí)，軟件更多的是被當(dāng)作硬件設(shè)備提升效能的輔助工具，在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中雖然“有用”，但作用有限。后來，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，軟件能發(fā)揮的作用越來越大，地位也越來越高。
工業(yè)企業(yè)將是軟件企業(yè)
智能制造的核心要義是要實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。軟件作為底層硬件與上層應(yīng)用之間的橋梁，不再是一個(gè)可有可無的工具，而是數(shù)據(jù)流通與作用的關(guān)鍵。智能產(chǎn)品生產(chǎn)需要軟件、設(shè)計(jì)研發(fā)需要軟件、控制和優(yōu)化需要軟件、從采購到銷售的整個(gè)工業(yè)鏈也需要軟件，涉及工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營管理流程的方方面面都離不開軟件。專家指出，軟件以數(shù)據(jù)的自動(dòng)流動(dòng)，化解制造系統(tǒng)的不確定性、多樣性和復(fù)雜性，推動(dòng)了制造業(yè)生產(chǎn)范式遷移，對(duì)現(xiàn)代制造企業(yè)的生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)力以及未來可持續(xù)發(fā)展的可能性產(chǎn)生決定性作用。
“傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、動(dòng)力和執(zhí)行系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，全部被軟件重新定義和賦能，變成了工業(yè)系統(tǒng)龐大閉環(huán)體系的一環(huán)。”麒麟軟件有限公司副總裁李震寧在接受《中國電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，“在軟件的驅(qū)動(dòng)下，工業(yè)體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都可以在虛擬環(huán)境里充分試運(yùn)測(cè)試，在物理世界中不斷收集數(shù)據(jù)反饋，再回到虛擬世界優(yōu)化提升，通過軟件和數(shù)據(jù)流，對(duì)工業(yè)行業(yè)的效率、成本和質(zhì)量進(jìn)行全新的定義和構(gòu)建。”
賽迪顧問軟件與信息服務(wù)業(yè)研究中心總經(jīng)理高丹舉例說道：“比如在研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)草圖繪制工具變成了虛擬化設(shè)計(jì)，同時(shí)配以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓設(shè)計(jì)、中試、小試環(huán)節(jié)更加生動(dòng)形象，也讓設(shè)計(jì)產(chǎn)生更多可能。”
軟件定義工業(yè)帶來的根本性變化還包括對(duì)企業(yè)管理思維的改變。天津市新天鋼冷軋薄板有限公司數(shù)字信息化部長孫石對(duì)記者說道：“（軟件的應(yīng)用）使得工業(yè)企業(yè)能清晰分析自身缺陷，有效優(yōu)化生產(chǎn)方式以及更好應(yīng)對(duì)突發(fā)重大情況。通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型，企業(yè)管理者能對(duì)生產(chǎn)、管理、供應(yīng)鏈全盤數(shù)據(jù)都有清晰的了解。尤其在面對(duì)突發(fā)重大情況時(shí)，管理者可以基于工業(yè)軟件了解全局狀況做出正確的判斷，響應(yīng)緊急需求。”
“工業(yè)3.0時(shí)代的軟件多是流程軟件和工具類軟件，工業(yè)4.0時(shí)代則更多的是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件，是把生產(chǎn)要素?cái)?shù)字化以后，基于數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)建模以及人工智能來輔助生產(chǎn)決策。”王耀東并表示，“軟件定義工業(yè)將構(gòu)建出新型價(jià)值創(chuàng)造平臺(tái)和生態(tài)體系。”
軟件正在重塑工業(yè)生態(tài)
“軟件正在重塑工業(yè)生態(tài)。”高丹指出，“傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菑脑O(shè)計(jì)-原材料-生產(chǎn)-檢測(cè)-運(yùn)輸物流銷售到最終用戶，而軟件的介入讓這條產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)都加速走向了數(shù)字化。數(shù)字化程度高的工業(yè)企業(yè)，很有可能改變工業(yè)生態(tài)的整體格局。”
也正因如此，傳統(tǒng)制造商與軟件廠商在工業(yè)軟件這條賽道上正面相遇。國外的西門子、波音、特斯拉等以及國內(nèi)的航天科工集團(tuán)、中國船舶工業(yè)集團(tuán)、三一重工、格力、美的等大型制造商均涉足了工業(yè)軟件的研發(fā)。公開資料顯示，波音787的整個(gè)研制過程中使用的8000多種工業(yè)軟件，其中只有不到1000種是商業(yè)化軟件，剩下的7000多種都是波音多年積累的私有軟件。美的目前除了ERP的財(cái)務(wù)模塊繼續(xù)沿用原來的軟件，其他所有軟件都被自研模塊代替。
究其原因，一位業(yè)內(nèi)人士分析稱：“這些制造業(yè)企業(yè)最開始自研軟件主要是為了滿足自身發(fā)展需求，或者支撐未來發(fā)展戰(zhàn)略，后來經(jīng)過內(nèi)部孵化后推向市場(chǎng)，不止是為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)和工業(yè)知識(shí)的價(jià)值轉(zhuǎn)化，也是希望能夠提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，在整個(gè)智能制造生態(tài)鏈上掌握更多話語權(quán)。”王耀東在接受采訪時(shí)甚至直言：“未來制造業(yè)中，設(shè)備和數(shù)據(jù)分析能力必然相連，工業(yè)企業(yè)也將會(huì)是軟件企業(yè)。”
有趣的是，在傳統(tǒng)制造商“軟化”的同時(shí)，一些軟件廠商則在走向“硬化”。北京東方國信科技股份有限公司高級(jí)副總裁敖志強(qiáng)表示：“如果沒有工業(yè)方面的積累和工業(yè)思維，給軟件賦能，軟件的實(shí)用價(jià)值會(huì)很低，得不到客戶的認(rèn)可。”
德國工業(yè)軟件巨頭SAP早早認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)。此前，它曾與中科院沈陽自動(dòng)化所在沈陽合作打造了一條智能制造示范產(chǎn)線，通過在真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景應(yīng)用實(shí)踐來提升自身的軟件服務(wù)能力。專家分析稱，軟件廠商之所以變得“硬”起來，是為了彌補(bǔ)自身在工業(yè)知識(shí)、工業(yè)技術(shù)積累方面的短板，更好地“催熟”自己的軟件產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)鏈上站穩(wěn)腳跟。
“實(shí)際上，在軟件定義趨勢(shì)下，傳統(tǒng)制造業(yè)和軟件企業(yè)反而會(huì)比之前更加緊密的綁定在一起。”高丹表示，“特別是開啟智能制造后，出現(xiàn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)，這些企業(yè)一部分是傳統(tǒng)制造企業(yè)通過不斷的數(shù)字化升級(jí)和改造積累了經(jīng)驗(yàn)后，將自身數(shù)字化業(yè)務(wù)剝離出來形成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，這類企業(yè)對(duì)制造業(yè)流程十分了解；另一部分是軟件企業(yè)在工業(yè)領(lǐng)域不斷的積累形成了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，這類企業(yè)對(duì)技術(shù)變革更加敏感。從這個(gè)角度來看，軟件企業(yè)和傳統(tǒng)制造企業(yè)之間的技術(shù)融合是大趨勢(shì)。”
李震寧談道：“在軟件定義工業(yè)的時(shí)代，沒有任何一類傳統(tǒng)企業(yè)能成為主導(dǎo)。軟件廠商如果缺少工業(yè)領(lǐng)域深入融合，最終結(jié)果必然是工業(yè)數(shù)字空心化。而傳統(tǒng)制造企業(yè)如果缺乏技術(shù)能力支撐，也無法獨(dú)立承擔(dān)工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心能力。未來，長期專注工業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的軟件企業(yè)會(huì)憑借對(duì)產(chǎn)業(yè)深入理解和行業(yè)洞察脫穎才能而出。”
高端工業(yè)軟件依然是我國的痛點(diǎn)
智能制造浪潮下，軟件已經(jīng)演變?yōu)橐环N全新的生產(chǎn)力，在工業(yè)體系升級(jí)換代過程中扮演著重要角色。然而，軟件定義制造，并非是所有的軟件都能定義制造。中國工程院院士李培根認(rèn)為：“能定義制造的軟件主要是工業(yè)軟件，而非一般的通用軟件。”不同于一般軟件，工業(yè)軟件的工業(yè)屬性更強(qiáng)，復(fù)雜程度也更高。工業(yè)軟件往往不是單個(gè)分散的技術(shù)，而是一個(gè)體系，是各學(xué)科知識(shí)的集合，需要在生產(chǎn)實(shí)踐中與各種知識(shí)融合，進(jìn)而更新迭代。
從目前發(fā)展情況來看，國內(nèi)的工業(yè)軟件發(fā)展雖已起步，但整體水平有限、關(guān)鍵技術(shù)對(duì)外依存度較高。高端工業(yè)軟件依然是我國工業(yè)化的痛點(diǎn)。“我國的自主工業(yè)軟件系統(tǒng)生態(tài)處于起步階段，研發(fā)設(shè)計(jì)類的CAD、EDA、CAE等高端工業(yè)軟件領(lǐng)域技術(shù)壁壘高，短板最為嚴(yán)峻。”李震寧坦言，“像麒麟軟件圍繞自主生態(tài)已經(jīng)營多年，但基于工業(yè)領(lǐng)域的國產(chǎn)軟硬件適配數(shù)量相較通用領(lǐng)域仍顯稀少。能夠適配的軟件多數(shù)是運(yùn)營管理類軟件，但工業(yè)領(lǐng)域重要的生產(chǎn)管控、研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件少。”
與此同時(shí)，由于工業(yè)軟件是工業(yè)知識(shí)、工業(yè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)訣竅的凝聚和沉淀，無論是開發(fā)，還是使用的門檻都很高。而國內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)相關(guān)人才儲(chǔ)備存在一定斷檔。據(jù)《關(guān)鍵軟件人才需求預(yù)測(cè)報(bào)告》預(yù)測(cè)，到2025年，我國關(guān)鍵軟件人才新增缺口將達(dá)到83萬人，其中工業(yè)軟件人才缺口將為12萬人，工業(yè)軟件將成為人才緊缺度最高的領(lǐng)域之一。
與傳統(tǒng)軟件人才培養(yǎng)不同，工業(yè)軟件人才的培養(yǎng)更多需要注意的問題是對(duì)制造業(yè)行業(yè)的深入理解以及對(duì)工業(yè)企業(yè)信息化問題的了解。賽迪智庫信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所高級(jí)分析師王菲指出，從短期看，應(yīng)該著力加大人才引進(jìn)力度，提升管理和保障水平；從長期看，應(yīng)該大力推動(dòng)企業(yè)發(fā)展與人才培養(yǎng)雙輪驅(qū)動(dòng)。
此外，多位專家指出，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱導(dǎo)致的“累積效應(yīng)”、高額轉(zhuǎn)換成本帶來的“鎖定效應(yīng)”、平臺(tái)化構(gòu)成“生態(tài)效應(yīng)”壁壘等都將為軟件定義工業(yè)帶來重重阻礙。
孫石建議，要實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)、跨產(chǎn)業(yè)邊界調(diào)配社會(huì)資源，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同。在產(chǎn)業(yè)上下游、產(chǎn)業(yè)集群的內(nèi)部，通過構(gòu)建全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全面連接，促進(jìn)各行業(yè)深度融合、上下游聯(lián)動(dòng)，最大化、高效地匹配社會(huì)資源。
“在激烈的國際競(jìng)爭(zhēng)中，我國工業(yè)體系要想獲得長足的發(fā)展，首先要有兼具廣度與深度的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)要有一個(gè)年輕化、梯度化的優(yōu)質(zhì)人才隊(duì)伍，最后是具備長期發(fā)展的市場(chǎng)和資金實(shí)力。”李震寧說道。
