我國工業軟件的發展,應該從這4點策略考慮

日前,美國PTC公司宣佈以4.7億美元併購Onshape公司,大踏步地向工業軟件雲化進軍。西門子、達索、SAP等工業軟件巨頭也是頻頻大手筆兇猛而精準地併購優秀工業軟件,構建自己強大的產品線和競爭力。與之形成強烈反差的是,國內工業軟件公司存在規模小、技術弱、合作散、營商環境差等原因,與國外巨頭公司無法形成有效競爭。

工業軟件是製造業的大腦與神經,沒有工業軟件,就不可能有現代化的製造業。令人擔憂的是,我國9成的工業軟件市場是被國外公司所壟斷,對我國製造業的可持續性發展與安全構成了很大的隱患與風險,特別是中興、華為等事件之後,重視與發展本土工業軟件已經迫在眉睫了。

本土工業軟件公司到底該如何制訂適合自己的發展戰略?仁者見仁,智者見智。老子在《道德經》中寫道:“有無相生,難易相成,長短相較,高下相傾,恆也。”意思是說有和無互相轉化,難和易相輔相成,長和短互相比較而顯現,高和下相互對立而存在,這是永恆的道理。筆者認為借鑑老子這四句話,把握工業互聯網等新機遇,就可以構建出本土工業軟件在工業互聯網大背景下的四種發展策略。

01、“有無相生”,虛實融合順大勢

縱觀美國通用電氣工業互聯網、德國工業4.0、日本互聯網、中國智能製造和工業互聯網的戰略,其技術核心可以概括為cps賽博物理系統,體現了基於新一代信息技術的物理實體與數字虛擬實體深度融合的發展趨勢。


在 《工業互聯網:打破智慧與機器的邊界》書中,通用電氣強調,“智能機器、智能系統和智能決策是由機器、設備組、設施和系統網絡組成的物質世界進一步整合由連接、大數據和分析組成的數字世界的主要途徑。”

德國工業4.0通過縱向、端到端、橫向一體化,實現企業數字化、網絡化、智能化的生產和服務模式。在一定程度上,它類似於工業互聯網。其中,垂直集成是不同IT系統和物理設備(主要是數控機床、機器人等數字化生產設備)在企業中的綜合應用和集成,是與人機互聯的企業企業內部建立了人機物聯網。

日本在參考德國工業4.0、通用電氣工業互聯網、中國製造2025等戰略的基礎上,於2017年提出“互聯網產業”戰略,並將其定義為日本的國家發展願景“互聯網產業”是希望通過連接人、設備、技術等實現價值創造的互聯網工業。

在我國,無論是工業化與信息化的融合、工業化與信息化的深度融合還是智能製造與工業互聯網的融合,工業化與信息化的融合始終是推動製造業轉型升級的主線。

從美國、德國、日本和中國的上述相關戰略來看,在以工業互聯網為主要技術手段的智能化進程中通過物理世界和數字世界的深度融合,創建一個具有虛擬現實和虛擬控制現實的工業軟件系統,是工業的發展趨勢。這就是老子所說的“存在與不存在”。有形實體與無形網絡空間虛擬實體緊密相連,相互促進,甚至相互轉化。

我國工業軟件的發展,應該從這4點策略考慮

圖1 “有無相生”,虛實融合順大勢

從工業軟件發展角度可以概括為以下兩大發展趨勢。

1)軟硬緊密結合

通過產品和設備的數字化、網絡化,可以成為整個智能系統的一部分,提高使用效率、產品質量和用戶體驗。

  通過工業軟件,實現與生產設備、生產設施、材料等物理世界的互聯,實現數字化、網絡化、智能化的生產和服務模式。

  通過對高性能設備或產品的遠程數據採集,實現遠程操作和預測性維護。

  工業軟件不再是單純的信息系統,與物理世界的融合是一種趨勢。

2)OT與IT深度融合

對於製造企業來說,工業軟件不僅是提高生產效率和產品質量的有效利器,也是承載豐富工業知識的無形容器。通過工業軟件,實現人與人之間的互聯與合作。例如,OA連接全體員工,PLM連接研發、流程等人員,ERP連接企業運營管理人員,MES連接車間工人,供應鏈管理通過工業軟件與業務流程的深度互聯、信息共享連接供應鏈中的相關企業,實現了工作協同和知識重用,實現了敏捷高效的研發、生產、運營和服務。

這種發展趨勢在mes製造執行系統的開發中也非常明顯。mes概念自1990年提出以來,經過mesa協會1997年的進一步定義和改進,得到了迅速發展,已成為製造企業的核心信息系統。目前許多企業和組織都逐漸提出了製造運營管理(mom)的概念,其實質是強調ot與it的深度集成。例如,2000年,美國儀表、系統和自動化協會(簡稱isa)頒佈了isa-sp95標準,首次將生產操作、維護操作、質量操作和庫存操作結合起來,建立了製造執行系統(mom),擴展了mes的傳統定義。國家標準技術研究院(nist)也將智能製造生態系統模型中的mes升級為mom,體現了上述思想。

具體到工業軟件產業領域,SAP、達索、西門子等國際公司也進一步響應並大力推廣MOM理念。在中國,蘭光創新於2015年提出了“六維智能”製造執行系統,突破了傳統制造執行系統純信息的概念,從計劃調度、工藝協同、生產過程管理、控制等六個方面,實現了生產過程的數字化、網絡化、智能化。設備互聯、物資管理、質量控制和決策支持,體現了信息系統、物理世界和企業特徵的深度融合。

孫子講“善戰者,求之於勢”,體現虛實融合、軟硬結合,是當前工業軟件發展一大趨勢,工業軟件公司理應研究並順勢而為之。

02、“難易相成“,化整為零建平臺

正如楊學山教授和寧振波研究員所強調的,“工業互聯網是一種工業網絡工業互聯網和工業軟件服務於工業,具有很強的工業屬性。它們承載著大量的工業知識,需要長期沉澱。它們的開發和上線速度不如互聯網軟件存在研發、部署、使用維護難、推廣難等實際困難。

以通用電氣工業互聯網為例,2005年通用電氣對飛機發動機進行了預測性維修。2012年,它在全球範圍內提出了工業互聯網的概念,並投入了數千人進行研發。然而,經過十多年的發展,GE工業互聯網經歷了曲折,前景不容樂觀。

具體來說,全球高端CAD/PLM市場等工業軟件基本上被德國西門子、法國達索和美國PTC公司壟斷。在這些領域,近年來,國內企業技術與市場份額的差距不是在縮小,而是在加大。

從中也可看到工業互聯網及工業軟件研發之難,本土工業軟件公司責任之重。

工業互聯網和工業軟件的部署和維護遠比互聯網軟件困難,因為它涉及設備、業務、人員等多方面在德國工業4.0的8個行動計劃中,第二是“複雜管理系統”。如何將這些複雜的系統部署到製造企業中,讓不同年齡、文化程度較低的車間工人熟練掌握和使用這些系統,不僅是困擾德國的難題,也是工業互聯網和工業軟件成功應用的一大難題。

近些年來,隨著微服務、工業APP等新技術的出現,展現了工業互聯網與工業軟件研發技術的最新發展方向。

  一方面,系統功能越來越強,研發、部署、使用和維護難度越來越大。另一方面,由於微服務、工業應用等新概念和新技術的採用,一套複雜的工業互聯網或工業軟件可以分解為許多可獨立部署、相互方便組合的微服務可以實現快速定製和快速部門化的系統部署和易用性。因為每個微服務都專注於特定的業務,而且很容易開發,所以一個由幾個人組成的團隊可以很容易地開發一個微服務那些承載著行業知識和經驗的行業應用程序,用戶也可以快速掌握,高效地完成各種設計、分析、管理等任務。

我國工業軟件的發展,應該從這4點策略考慮

圖2 “難易相成”,化整為零建平臺(圖片來源:安筱鵬博士)

通過“難易相生”的思想,利用微服務、工業APP這些先進技術,將一套龐大、複雜的工業互聯網或者工業軟件轉化為眾多簡單、靈活、可相互組合使用的“小精靈”般的微服務和工業APP,實現了化難為易、化整為零,就可以很好地解決傳統工業軟件以往的研發難、部署難、使用難、維護難等問題。

03、“長短相較”,細分領域樹壁壘

由於研發時間較早,財力雄厚,國外工業軟件巨頭通過長期的研發和併購,形成了龐大的產品鏈甚至生態系統,形成了“強與弱、長與短”的競爭戰略優勢。

  例如,西門子、達索、PTC等公司通過一系列大規模收購,兼併了業內領先的工業軟件公司,打通了設計、分析、加工、工藝規劃、生產執行、運行維護管理的全生命週期管理產品鏈,產品數據管理等,並通過長期的運營業務管理和實施者,形成了規模龐大、功能強大的合作伙伴和代理,這些都是國內工業軟件企業很難突破的防線。

老子這句“長短相較”,原本是長和短互相比較而顯現,在這裡引申為本土工業軟件產業可以採取以短勝長的發展策略。

華為是中國最優秀的企業,其成功的重要一條原則,不是與競爭對手比產品鏈的長短,而是採用“壓強原則”,將企業有限資源集中於一點,在配置強度上大大超過競爭對手,重點突破,然後迅速擴大戰果,最終達到系統領先。

國際公司的優勢往往是產品鏈長,但由於面向全球不同國家和行業的營銷,功能是通用的,因此很難照顧到一個細分領域,這為我國本土工業軟件企業提供了發展機遇我們可以紮根細分領域,努力工作,充分發揮對行業深入瞭解、知識沉澱的優勢,與客戶深入合作,將行業知識和客戶需求整合到軟件中,使我們的軟件具有更強的功能、更方便的使用、更高的性價比和在這一領域更及時的服務,從而形成自己獨特的競爭優勢。

目前,CAD、cam、CAE、PLM、ERP等工業軟件領域幾乎被國外軟件壟斷,但這種局面在MES領域已經發生了根本性的改變儘管國外mes系統大量湧入,但由於其強大的行業屬性,國外mes系統很難滿足我國不同行業和企業的需求。相反,一些專注於行業領域的專業MES公司取得了巨大的成就比如蘭光創新是在軍工企業和機械製造領域,上海上揚軟件是在半導體和太陽能光伏領域,深圳雨晨是在服裝等時尚行業憑藉專業的產品和優質的服務, 成為了 行業領頭羊。

行業複雜,工業軟件是一個行業知識高度融合的行業,這正是本土軟件企業生存和發展的機遇首先,不能在短時間內依靠跨行業、跨規模、跨產品鏈的數量相反,我們應該具工匠精神,與客戶緊密合作,潛心研發,充分發揮靈活性、快速性和深刻的工業沉澱的優勢,在某些方面形成競爭優勢,建立我們自己的具有強大生命力的“碉堡”。如果有更多的碉堡,我們自然可以建一座,它可以保衛外國公司的“鋼鐵長城”,為中國製造業提供自主可控的優質產品和服務。

我國工業軟件的發展,應該從這4點策略考慮

圖3 “長短相較”,構建工業軟件“鋼鐵長城”

04、“高下相傾”,上雲落地拼實效

“高下相傾”原本是指高和下相互對立而存在,“高”可以理解為“雲平臺”的高部署和人工智能的高技術;“低”可以理解為務實的具體工業軟件產品,應用技術不高,但能很好地解決企業問題。”“高低”可以理解為這些不同的解決方案由於不同的應用對象、不同的應用場景,它們可以相輔相成,共同推動製造業的智能轉型升級所有這些都應該以價值為導向,解決客戶的實際問題,而不是一味地追求高大上。

1)因企不同,部署有高低

現在各級政府對工業互聯網都非常重視,出臺了一系列支持政策和具體指標,鼓勵設備上雲、企業上平臺。上雲上平臺可以使很多中小企業在IT硬件、網絡建設、系統維護等方面節省資金及人力投入,實現人、機、物的全面互聯,通過社會化的供需信息、資源信息、生產與服務能力等各方面的共享,促進製造業新模式、新業態的深刻變革,推動工業生態體系的重構迭代和全面升級。

我國工業軟件的發展,應該從這4點策略考慮

圖4 “高下相傾”,上雲落地拼實效

對大型製造企業,特別是軍工等企業,存在著設備種類繁多、管理複雜等特點,對可靠性、實時性、安全性有較高要求,可能並不需要上雲,而是需要進行大量的功能定製。這就需要工業軟件公司基於深厚的行業知識與經驗,根據客戶需求,以工業軟件為載體,在研發、生產、管理等各環節實現機-機互聯、人-人互通、人-機協同,提升企業的管理水平與市場競爭力。

軟件是部署在雲端還是本地,企業是上平臺還是獨立運行,這些都需要根據企業實際情況而定,而不能追求所謂的潮流,更不能拘泥於形式。

2)實效為王,技術無高下

在製造企業中,很多人希望通過機器人、人工智能、雲計算等所謂的高科技,在生產過程中實現“自我感知、自我分析、自我決策、自我執行、自我學習”,從而創造出一種少人化甚至無人化的智能生產模式雖然這些技術可以很好地應用於企業的某些場景中,但過於理想化的生產模式具有投資大、風險高、應用場景少的特點企業需要更多實用的技術和產品來解決主要問題。

筆者在幾年前就呼籲“智能製造,未必追求高大上,可先從治聾治啞治傻開始。”

現在絕大部分企業並不Smart(智巧),還談不上智能(Intelligent),甚至“聾啞傻”等情況普遍存在。比如,機器與工作人員和外界沒有交流,都是單機獨立工作,這可稱之為“聾”;設備運行狀態、故障信息、生產信息等都不透明,出現問題“說不出來”,設備是啞的,崗位是啞的;設備狀態、生產進度、質量信息等不能自動、及時獲知,建立在這種人為數據基礎上的決策就必然是不及時、不科學,甚至是錯誤的,這個可用“傻”來概括。

這些“聾啞傻”的生產與管理模式必然導致生產效率低、成本居高不下、產品質量不能保證,嚴重地影響了企業的競爭和發展。

企業可以通過物聯網實現設備互聯,通過數控機床等數字化設備實現設備的網絡通信、數據遠程採集、集中程序管理、大數據分析、可視化顯示和智能決策支持。熱處理設備和機器人設備由原來的單機工作模式向數字化、網絡化、智能化管理轉變,實現了設備由“啞”向“智能”的質的轉變。通過MES製造執行系統中的計劃、生產調度、調度、物料、質量、決策等功能,實現車間級的精確計劃、精益庫存和精細化管理所有的位置都被集成到整個信息系統中,整個身體被一次開發所移動企業實現“看、聽、聽”。領導實現了基於“看”的實時、網絡化、智能化的信息系統看、說、行,實現了生產過程的智能控制。

這些技術和系統雖然談不上高大上,但可以以較低成本幫助製造企業取得很好的經濟與社會效益,為企業走向智能製造奠定堅實的基礎。

這就是“高下相傾”在工業軟件發展過程中的啟發。

老子說“天下難事,必作於易;天下大事,必作於細。”作為本土工業軟件公司,既要抓住工業互聯網帶來的新機遇,採取精準靈活的競爭策略,化難為易,在激烈競爭中能快速發展,還要勇於肩負起歷史重任,通過長期的深耕細作,打造出能與國外公司抗衡的自主可控產品,為我國製造業的智能化轉型升級保駕護航。

“條條大道通羅馬”。由於行業不同、基礎不同、發展階段不同、競爭對手不同等差異,每家公司的競爭策略與發展路徑也註定不同。本文總結的四種發展策略,僅供業界參考。

有無相生”,虛實融合順大勢;

“難易相成”,化整為零建平臺。

“長短相較”,細分領域樹壁壘;

“高下相傾”,上雲落地拼實效。


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