工業APP創新服務平臺 ——以工業技術軟件化的獨特視角助力我國制造業轉型升級
我國政府近期出臺的《深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》中，明確提出建立健全工業互聯網平臺技術體系，培育面向特定行業、特定場景的百萬工業APP，為我國制造業實現數字化、網絡化、智能化明確了具體時間表和行動方向。工業APP通過封裝工業知識和技術，構建工業大腦，將給制造業帶來一場更加深遠的革命。當前，發達國家正在加快推進工業技術平臺化戰略，積極培育新模式、新業態和新產業，以期搶占新一輪科技革命和產業變革的制高點，控制全球工業生態系統。北京索為系統技術股份有限公司（以下簡稱“索為系統”）基于“工程中間件”的“知識自動化”，形成了以SYSWARE工程中間件平臺為核心的產品系列，以及以工業APP為核心的“眾工業”工業云平臺產品和解決方案，擁有完全自主知識產權。成為國內工業技術軟件化的領導者、知識自動化技術的踐行者。
一、項目概況
1. 項目背景
以波音、NASA、GE公司為代表的工業巨頭正在走向軟件化的趨勢，其核心是工業技術、知識、能力的軟件化，也即形成工業APP體系支撐產品的研制全過程，所形成的工業APP可以讓工業技術更好地保護、更快地運轉、更大規模的應用，從而十倍百倍地放大工業技術的效應。
我國制造業信息化的二十多年，由于長期忽視工業APP建設，我們工業化進程中的許多核心技術和知識產權，無法形成中國制造的核心競爭力，已成為我國成為制造強國戰略目標實現的核心問題。
2. 項目簡介
項目聚焦在船舶、汽車、醫療機械、航空航天等《中國制造2025》重點行業領域和北京市重點產業，以與行業龍頭共建方式，圍繞工業技術軟件化核心技術，重點研發工業APP封裝、開發平臺、運行平臺，打造“技術-數據-知識”三位一體的新型工業技術平臺，并開展應用實踐，實現復雜裝備制造業研發生產周期縮短30%，成本降低20%。未來還將逐步擴大范圍，通過社會化共建方式建設推進“基礎共性”類工業APP的建設及應用，最終形成以工業APP為媒介的開放、自適應、生態型的面向產業鏈協同的工業互聯網生態體系，有力支撐我國制造業的轉型升級，推動制造強國戰略目標的實現。
3. 項目目標
面向重點工業行業領域，通過建設工業APP創新服務平臺，以系統工程方法為指引，面向產品研制各個業務環節抽取、提煉、封裝相關工業知識、工業技術，進而形成工業APP，并基于平臺面向各業務環節動態組織編排相關APP，快速完成產品的構建、仿真分析等業務活動，實現產品研制過程在Cyber空間的充分迭代優化，提升研發效率和研發質量，以工業技術軟件化的獨特視角助力我國制造業轉型升級。
二、項目實施概況
1. 項目總體架構
項目總體架構如下圖所示：
圖1 工業APP創新服務平臺總體架構
n IaaS層：包括各種硬件資源的設備、高性能計算集群等及其虛擬化；
n PaaS層：為工業軟件的部署和運行提供支撐，并提供運行期的監控和安全控制管理機制；
n SaaS層：提供各種傳統工具類軟件、管理類軟件的工業應用服務；
n 中間件層：包括提供集成與適配中間件、統一數據/活動/業務模型中間件，將異構工業軟件操作指令和數據轉化為統一的中性格式，實現異構工業對象的集成與驅動；
n 開發層：為通用的業務領域工業APP開發提供基礎框架，實現對各種異構的工業軟件、系統和資源進行集成、整合和封裝，轉化為中性的統一業務模型；
n 運行層：提供支撐工業APP的運行環境，支撐工業APP對相關活動、流程、組件、模塊、數據、知識、資源進行有效的整合和管理，且支持工業APP在異構環境中運行；
n 應用層：按照行業領域構建出工業APP包，并積累構建支撐工業APP運行的知識庫，并基于平臺促進知識的交易和流通。
2. 主要建設內容
1）工程中間件平臺
工程中間件平臺主要提供工業APP與平臺底層的工業軟件、工業設備等的連接與適配。
n 工業軟件/設備智能適配中間件：一方面，實現產品研制過程中各學科、各領域軟件的集成與協同；另一方面，實現工業設備的互聯互通與集成；
n 基于統一活動模型的全過程管控中間件：基于統一活動模型，以統一方式描述和表達研發過程中涉及到的管理、工程任務，打通管理與工程之間的各個環節，實現跨部門、跨專業的分布式、協同化動態全過程管理體系；
n 基于統一數據模型的大數據管控中間件：建立產品研制過程中復雜異構數據的模型標準與體系規范，實現基于統一模型體系的研發協同，為指導和控制各個專業領域的設計、綜合與驗證提供支撐；
n 基于統一業務模型的工業APP運行管控中間件：統一業務模型將統一數據模型、統一活動模型以及界面模型進行整合，面向特定的業務場景提供支撐。
2）工業APP的開發平臺
提供將工具、數據、流程、知識等進行統一封裝為知識組件的可視化平臺，涵蓋工程過程中的操作、方法、規則或流程，同時通過將各知識組件不斷組合與擴展，最終構建適用于專業領域的工業APP，使其獨立于設計流程或設計思想的變化，具有跨項目、跨時間、跨平臺的通用性。
n 數據模型建模工具：提供滿足多種工程應用場景的數據建模工具，允許開發者建立符合企業實際管理的需求、設計、仿真、試驗等各個階段的數據模型。
n 可視化的業務邏輯定制器：通過控制流、數據流、事件的方式提供開發者可視化地定義業務邏輯。同時提供大量第三方工具、系統集成組件、邏輯控制組件（For/While/IF等）、函數、公式、活動、AI算法等單元邏輯。
n 無編程的交互界面定制器：使用非編程、可視化的交互界面定義工具，可為封裝的設計分析流程創建定制化的交互界面，提高使用友好性。
3）工業APP的運行平臺
工業APP運行平臺提供統一的工業APP運行環境，依托工業APP庫，按特定順序調度執行以完成特定的業務工作。主要功能包括：
n 連接工業APP庫，查看、組織、編排、調度、監控相關工業APP；
n 利用中間件平臺各種組件，驅動執行工業APP內封裝的工具軟件；
n 與高性能作業管理系統集成，實現軟硬件資源的合理配置；
n 實現與工業知識庫的精準匹配，以及知識的智能推送等；
n 支持面向特定專業快速設計和系統集成仿真兩種業務模式，提高設計效率。
3）工業知識庫體系建設
工業知識庫主要建設內容包括：工業數據集成、工業語料庫實現、基于智能語義的歸一化處理、工業數據結構化處理、工業成組技術實現、工業成組知識庫搭建、工業三化知識庫搭建、工業輔助知識庫搭建、工業知識圖譜搭建以及工業應用組件實現。工業知識庫是工業APP的重要支撐。
三、下一步實施計劃
1. 深入推廣階段（2018年-2019年）
進一步與兵器、船舶、航空航天相關龍頭企業深度合作，持續構建和提升索為系統公司在工業APP創新服務平臺方面的平臺運營能力、人才培養能力、以及合作交流能力，擴大應用范圍廣度和深度，有效提升裝備研制效率。
2. 生態培育階段（2020年及以后）
生態培育階段建設目標是強化軟件支撐和定義制造業的基礎性作用，形成工業APP開發、流通、應用的新型網絡生態系統，進一步探索以工業APP為抓手，推動制造業轉型升級的工業發展新模式，培育新型工業生態體系，為加快實現制造強國戰略目標提供源動力。
四、項目創新點和實施效果
1. 項目先進性及創新點
n 建立工業領域百萬級的超級詞表、語料庫，實現基于語義計算的知識推理引擎，進而實現基于語義的知識推送、知識搜索、領域專腦、智能問答，形成工程領域的知識圖譜；
n 研究突破中性指令技術，建立驅動各類異構CAX軟件的中性指令集，并針對不同的CAX軟件開發針對性的適配器，實現中性指令集與CAX軟件之間的雙向驅動；
n 建立圖形化的知識封裝環境，為工程技術人員研發構建圖形化知識封裝環境，極大降低企業知識的封裝難度和門檻。
2. 實施效果
1）中國船舶工業集團工業創新應用
基于工業APP創新服務平臺，通過云平臺聚合船舶產業鏈上的各種資源，如軟件資源、硬件資源、設計單位、生產企業、運輸物流企業等，并在搜集和整理船舶設計知識的基礎上形成一個覆蓋船舶各層級（如總體、大系統、子系統、部件、零件）及各環節（如設計、生產、實驗、運營等）的知識結構化和條目化，進而形成知識圖譜，工程設計人員可基于工業APP應平臺快捷、方便地獲取相關要點和解決辦法，從而有效降低船舶產品的設計、生產難度，避免出現顛覆性的變更，實現導航式的網絡化工業設計、生產和運營。
2）中國船舶重工集團工業創新應用
中國船舶重工集團基于工業APP創新服務平臺，正在著力開展中國重工云建設，主要包括專有云、公有云、國際云以及企業端平臺。專有云以軍品裝備產品研發設計、生產、服務保障全價值鏈為重點服務對象，構建面向集團內資源整合、技術創新、協同運營、統一管控平臺；公有云以中船重工非船領域的高速增長，聚集整合社會化的創新能力、制造能力、優質的人才技術、民間資本等民用工業資源；國際云承載著國際重工業資源配置、國際重工業供需市場對接的重要使命。企業端平臺部署于各企業內部，用于支撐企業自身的產品研發、生產、服務全產業鏈。通過建設中船重工云，實現集團降本、提質、增效的發展目標，形成集團對市場的快速反映能力（敏捷制造），提高員工工作激情，激發企業創新活力，為中船重工實現“軍民融合、技術領先、產融一體的創新型領軍企業”提供堅實的信息化支撐。
3）航空工業洪都650所基于組件的飛機集成研發應用
以“基于組件的飛機集成研發協同設計”理念為指引，以“集成研發核心業務”為出發點，以“工具、數據、過程、知識” 一體化先進思想為指導，建設航空工業洪都的飛機綜合設計平臺。通過將科研計劃管理、流程管理、數據管理、工具集成應用在飛行器設計各專業方向中，進而實現分散林立的工程軟件系統的互聯互通，在工具集成、過程集成、數據集成三方面有效整合各種資源，以此為基礎再通過“專業組件”搭建各專業自有的工程應用系統，深度滿足用戶個性化的需求，又不脫離企業大平臺的總體框架，最終實現多型號、全專業的協同設計，實現多型號、全專業的快速迭代和全數字無紙化設計，從而為武器裝備的研制打造一套全方位的先進的、集成的研發體系。
聲明
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