四、工业技术决定数字技术的工业属性
通常大家认为数字技术具有 ICT 属性,而不是工业属性。本文通过研究分析后得出的结论恰恰相反,数字技术必须建立在高度发达的工业基础之上,其本质和内涵都是由工业技术决定的。
众所周知,光刻机是关键、核心工业装备,没有光刻机就无法制造超大规模集成电路芯片。其实,芯片制造是由一系列工业技术决定的,除光刻机之外,仅从材料上看,晶圆制造的主要材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、湿电子化学品、抛光材料、电子特种气体、抛光材料、溅射靶材及其他材料,封装材料包括封装基板、陶瓷基板、引线框架、键合丝、包装材料及芯片粘接材料等各种工业产品。
从上述简单事实可知:没有光刻机、各种工业材料和装备,就没有各式各样的电脑(台式机、膝上机、平板、服务器、手机、工业机等)和网络,就没有各类数字化技术。换言之工业软件、传感器、芯片、网络等数字技术,并不是因其用于工业才具有工业属性,而是从其出生的那一刻起,就先天带有工业基因,由工业技术所承载、所决定。
工业和信息化部原副部长杨学山曾提出过相同的观点。他认为,“数字产生于实体”“无论何种数字或数字能力,都基于工业技术发生、发展”。本文认为,数字技术由工业技术决定,基于工业技术发展,数字技术具有间接的工业属性。说到底,软件属性、网络属性、大数据属性、ICT 属性,本质上是以工业属性为基础所展现出来的多元化属性。
五、工业软件必然具有工业属性
在工业软件的基因传承上,软件是数字原生产品。由于工业技术决定了数字技术,即使是非工业软件,也具有间接的工业属性,工业软件具有直接的工业属性。
在工业软件的内容发展上,无论是交互式 工业软件,还是嵌入式工业软件,都在不断增强其自身的工业内容,例如 CAX 类工业软件可以对物理实体对象各个方面的特征进行可视化 建模和行为模拟,如系统架构模型、结构几何模型、应力分析模型、动力学模型、疲劳损伤模型、控制模型、嵌入式软件模型等。这些数字化模型是对工业系统中物理实体行为的精准抽象和封装,是将大量工业技术原理、行业知识、基础工艺、模型机理等通过抽象转化为规则化、模块化的数字表达,从而实现在数字空间中对物理产品的工业属性和状态(比如形状、运动、特性等)进行模型化表达。
在工业软件所实现的工业控制上,笔者在《铸魂:软件定义制造》前言中写道:未来的智能制造,是每一个原子都可以被软件给出的比特数据精准控制的制造。这种控制体现在机器、材料的构成上,比特数据将会恰当地安排和控制每一个原子的位置以及原子之间的相对位置,会精准地控制每一个零件的形状和属性,精准地控制各个零件所在位置,还会精准地控制这些零件之间的相互运动以及耗能等。
综上所述,工业软件是工业化的顶级产物。它如容器一般盛装了人类工业知识,展现了工业机理和计算依据,承接了工业现场数据,输出了辅助决策的可视化数据和操控设备的数字指令,同时,也展示和确定了工业软件所具有的强大工业属性。
六、如何判断工业互联网的工业属性
工业互联网与工业软件的关系密不可分。第一,二者都带有“工业”这个与生俱来的标签,因为工业软件和工业互联网,都是诞生于工业领域,例如早期的工业互联网诞生于工业现场总线,后演变成为工业以太网。第二,在机器设备的 PLC 和 CU 中就有嵌入式工业软件,它们往往以固件的形式运行在机器设备的嵌入式系统中,打包在设备中整体销售,不单独计算或统计,因此大多不为人知。第三,伴随着软件工具上云、业务统上云、工业 APP 的开发,很多传统架构的工业软件已经开始有部分或全部功能向云端迁移。新型架构的工业软件在工业互联网平台上安家落户。第四,工业互联网平台在朝着“工业操作系统”“工业安卓”的方向发展,成为一种新型的工业基础类软件。工业互联网是工业软件的一种新型应用,基本功能由工业软件决定,因此工业互联网原生具有工业属性。
七、小结
本文提出的工业属性属研究阶段结论,对于系统认识系列的“工业 XX”事物,有较强的指导意义。
第一,凡是包含41大类、207 中类、666小类工业知识(如常识、经验,诀窍、标准、机理模型、算法、最佳工艺数据、标准等)并服务于“41-207-666”产品的研发设计、生产制造、运维保障和经营管理的软件,都是工业软件并具有工业属性。
第二, 当一个软件中的数据源于工业现场,优于工业模型,应用于工业终端,这些数据必然具有工业属性,而处理这些数据的软件必然是工业软件且具有工业属性。进一步分析后认为:数字技术具有间接的工业属性。软件属性、网络属性、大数据属性、ICT 属性本质上是以工 业属性为基础所展现出来的多元化属性。
第三,工业软件是工业化的顶级产物。它如容器一般盛装了人类工业知识,形成了丰富、完整的数字化工业知识体系,具有超越工业实体的、更为强大的工业属性。
第四,工业互联网的基本功能由工业软件决定,因此工业互联网原生具有工业属性。
工业软件的工业属性具有丰富而深刻的内涵,目前的研究还处于初级阶段。研究工业属性的方式、方法和技术路径有很多,本文仅从几个方面做了一些初步思考。只有厘清事物发展的规律和相互关系,界定工业属性的明确内涵和范畴,才能让研究渐入佳境。本文旨在起到抛砖引玉作用,让工业属性研究走向深入。
作者简介
赵敏,走向智能研究院执行院长,英诺维盛公司总经理,工业软件工程化技术及应用工信部重点实验室学术委员会委员,中国发明协会发明方法研究分会会长,创新方法研究会常务理事,正高级工程师,研究方向:两化融合、智能制造、工业互联网、工业软件著名专家、U-TRIZ 创始人;
杨春晖(通信作者) ,工业和信息化部电子第五研究所副总工程师,工业软件工程化技术及应用工信部重点实验室主任,全国信息技术标委会软件工程分委会委员、国际标准化组织 IECTC56 专家,中国电子学会可靠性分会副主任委员,中国工业技术软件化产业联盟副秘书长,正高级工程师。