工业软件的自主创新体系构建,对与我们未

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题目要求:主要结构要求是,

一必要性论述,(工业软业自主建构);

二是目前我国主要差距和突击问题;

三是具体措施方案(解决方向方法路径,突破口优化)。

论述方式要定性定量并重,内容要深刻。

前言

工业软件的自主创新、体系构建,对与我们未来智能智造的供应链、产业链、价值链起到了重构及跃迁的作用。(题目较大,论述的必要性是学习笔记,关于目前的问题,或后边的具体措施方案等,需要大数据的源数据支撑,分析评估比较科学,还需要继续努力学习才好,请明谦等给我些意见,谢谢!)

是基于网络互联的物理信息系统,将通信的数字技术、传感器和工业软件相结合。也就是生产者、生产关系和工业软件及体系的融合。

年以来,新冠疫情从很多方面改变了全球政治、经济格局及发展的进程中各自担当与责任、更改变了人与社会及自然的关系,并由此迫使我们不得不创新生产模式—自主条件下的绿色工业革命模式启动和思变,危机之中把握机会,并由模仿的学习、跟随的复制到跃迁,一系列生产函数发生要求我们必须从自然要素投入为特征,到以工业软件、智慧积聚、技术固化等为要素投入为特征的跃迁,也必将并影响整个社会及未来。

例如:

疫情期间,曾经憧憬在不久的将来,交通瓶颈可以通过5G技术的发展而被逐步解决,不用把时间浪费在通勤上,写字楼门前冷落、鞍马稀。而是,用手机等网络终端的嵌入式软件畅享在家或在户外景色宜人的任何地方办公。(同事曾经组织了人以上的视频会议、效果与体验还行)

数据并不对憧憬负责,现实是,专家预测,年纸的消费量为年消费量的1.5倍。在许多国家,包括新兴经济体,官僚机构在膨胀,如果这些社会组织继续放开手脚发展,(纸消费量)不降反增的趋势将继续呈现。(纸消费量很有意思,这个指数值得研究;如,某体制内的个体在整个疫情期间都在家中办公,唯遗憾上级领导没有具体工作指导的感觉了,任务职责等完成状态与结果及其它,与平时无异样。)

然而,发展的通信技术确实让我们,无限趋近一个依靠直接听觉和视觉影响的科技门槛。因为疫情防治的需要不能聚集一个地方开会,大家都曾在虚拟之中的生活赋旧,在着次压力测试中,共同相应国家号召是一方面的,技术给我们虚拟的现实替代是有益的。不论是办公的电视电话会议、教室老师的远程网课、或春节异地之间举杯共饮、拜年等等。

技术上这一切当然可能,但数据说明,并不是说新科技手段就一定会短时间改变人们传统的习惯。可能由于心理上,或者其他各种实际原因,视频还是替代不了人与人面对面的直接交流。更愿意实际看到对方温度和触感,电视屏幕的影像并不能帮我们实现这一需求。人们还是更愿意有物理的而非虚拟的接触,更也不能低估私密对话或非正式闲谈的需要。但确有很多的IT及通信行业工作案例,工作模式通过通信技术、APP模式提高了效率,验证的结论是科技技术改变未来是必然的趋势。

反观18世纪中叶以来,人类历史上先后发生了三次工业革命,创新和引领客观地角度来说,都发源于西方国家及衍生国家。

思考:客观的、冷静的看世界、我们又做了什么?而未来该做什么?

工业软件体系的自主构建必要性(软件化的工业技术)

在过去多年世界工业革命的历史上,中国都是被边缘化的落伍者,由于体制等种种原因屡次错失追逐革命的机会,结果是落后就要挨打,这也是我们近代饱受欺凌的重要原因之一。

目前,作为世界最大的生产国、消费国和出口国。面临的是一场全新的绿色工业革命,它的实质和特征,就是大幅度地提高资源生产率,如经济增长与不可再生资源要素全面脱钩。无论以历史视角感受,用工业化的角度观察,务必跃迁这一革命的社会贡献值,待旦黎明期、枕戈发动期不可,飞机、大炮也必须是自己造的才行。

要实现这一目标,首先还是需要在技术、制度、组织和物质资本投入等多方面因素的共同作用之下,提高资源利用效率,第二步则是尽早达到各类资源使用的"峰值",接着就能促进其出现下降,从而实现生态资本要素的"盈余"。今天,如果我们不能自省过往、又自力更生,在单边主义的甚嚣尘上,未来有什么可以拯救我们?今天,还有一件事情可以利用,那就是科技创新与技术进步。当然,个人还是坚持哲学的解释,人的主观能动性,仍不应该被科技决定论的错误解读所误导。

1、软件化的工业技术

工业软件是指应用于工业领域,为提高工业研发设计、业务管理、生产调度和过程控制水平的相关软件和系统。工业软件是将工业技术软件化,即工业技术、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化,是一种典型的人类使用知识和机器使用知识的技术泛在化过程。

研发设计类软件主要用于提升企业在产品设计与研发工作领域的能力和效率,CAD为其最有代表性的产品之一。

1.1、CAD(ComputerAidedDesign)

是利用计算机的计算功能和图形处理能力,辅助进行产品或工程设计与分析的方法,已在机械、电子、能源,航空航天、建筑领域得到的广泛应用。CAD软件具有丰富的绘图和绘图辅助功它的各项设计,如工具栏、菜单设计、对话框、图形打开预览、信息交换、文本编辑、图像处理和图形的输出预览等,为用户的绘图带来很大方便,其不仅在二维绘图处理十分成熟,三维功能也更加完善,可方便地进行建模和渲染,大大提升设计研发过程的效率。

1.2、智能制造大势所趋之势,快速推进自主创新体系

“IntelligentManufacturing(智能制造)”的发展。定义为基于新一代信息技术,贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节,具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。

近年来我国劳动力比较优势减弱,计划生育人口转化为劳动人口,人口红利出现拐点,年就业人口出现负增长,同比下降0.07%。同时,经济的发展提高了劳动薪酬,7年以来我国制造业劳动薪酬相对美国增长了2.6倍,在制造业比较优势减弱的情形下,智能化转型成为我国制造业重要出路。

过去制造业整体凭借充足低廉劳动力与资源,但长期处于全球价值链底端,从事原材料的基础加工和中间产品的制造,在关键器件与核心技术上处于绝对劣势,高附加值产品设计生产能力不足。尤其是中美贸易摩擦下美国的技术封锁后,必须掌握核心技术与高端制造必然是我国制造业发展方向。

以战略的眼光从企业的供给端改革入手,加强生产流程与设备的整合创新,并从源头识别创新驱动因素,通过优化供应链和价值链,运用智能管理等手段为企业的成本管理提供智能化的战略信息,而工业软件在控制成本、提升效率的深远的意义和作用已经得到实践的证实。

工业软件的作用(如以CAD为例):

1)、生产效率平均提升;

2)、能源利用率平均提升;

3)、产品研制周期平均缩短;

4)、运营成本平均降低;

5)、产品不良率平均降低。

以工业软件为基础的智能制造控本提效作用明显,概括为:两升、两降、一短。

2、开启工业软件创新计划

投资、劳动力和创新等才是自主可控工业软件创新的目标:

1、加速针对中小型制造企业、扶持政策及投资,集约化生态圈建设;

2、设计要更加适应岗位技能要求的行业教育和培训系统制度;

3、优化、加大政府对基础科学及对先进制造管理和技术的投入。

本质是,提升制造业的工业软件水平,建立具有适应性、资源效率及基础工程学的学习型的智能智造企业,在商业流程及价值流程中整合技术积累,利用物联信息系统(Cyber—PhysicalSystem简称CPS)将生产中的供应,制造,销售信息数据化、智能化,及构建效率的产品供应体系。

3、工业软件是智能制造的核心

3.1、智能制造是新一轮的工业革命

智能技术为代表的技术为指导的先进制造包括:智能化、网络化、数字化和自动化为特征的先进制造技术的应用,涉及制造过程中的设计、工艺、装备(结构设计和优化、控制、软件、集成)和管理。与此前历次工业革命相比,制造的核心地位仍未改变,但智能化工业软件成为制造的新特征与内涵。

工业革命实质解放制造人力。制造本质上是从“原材料”到“产品”的过程,内容可以简化为工艺设计、工艺参数、过程控制、执行四个步骤。工具(装备)做的事越来越多,人逐步把精力更多的投入到创造性的工作中。其中人更多的参与到决策过程中,对人力的要求越来越低,效率大幅提升。

智能制造的发展是由体系建立到精确模型建立的过程,实现智能制造,首先要解决智能维护问题,再做智能预测,最后做到无忧系统与大价值。必须跨越以下三个阶段:

第一阶段:数据驱动的预测性建模分析,基础内容涵盖工业软件的定义。

第二阶段:以预测为基础的资源有效性运营决策优化。关联性实质是工业软件的优化,根据系统生产、环境、人员多方要素变化进行实时动态优化。

第三阶段:“信息-物理”系统。它是建立在对于所有设备本身运行的环境、活动目标是精确的工业软件基础上,产生知识的应用和传承问题。

智能制造最终要具备状态感知、实时分析、自主决策、精准执行的特征,使得企业更柔性、更智能、更集成化,并且实现了大部分或者全部的智能化技术应用,目标是工业软件实现知识的获取、规模化利用与传承。

3.2、软件定义制造,智能制造本质是软件化的工业基础

软件是智能的核心。工业软件建立了数字自动流动规则体系,操控着规划、制作和运用阶段的产品全生命周期数据,是数据流通的桥梁,是工业制造的大脑。同时,工业软件内部蕴含制造运行规律,并根据数据对规律建模,从而优化制造过程。可以说,软件定义着产品整个制造流程,使得整个制造的流程更加灵活与易拓展,从研发、管理、生产、产品等各个方面赋能,重新定义制造。

软件定义制造,以工业软件为例,解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化。这一闭环赋能体系概括为“一硬”(感知和自动控制)、“一软”(工业软件)、“一网”(工业网络)、“一平台”(工业云和智能服务平台)。其中工业软件代表了的思维认识,是感知控制、信息传输、分析决策背后的世界观、价值观和方法论。

工业软件是对工业各类工业生产环节规律的代码化,支撑了绝大多数的生产制造过程。作为面向制造业的工业软件就成为了实现功能的核心载体之一。工业软件不但可以控制产品和装备运行,而且可以把产品和装备运行的状态实时展现出来,通过分析、优化,作用到产品、装备的运行,甚至是设计环节,实现迭代优化。

4、我国工业软件市场前景广阔,国产化势在必行

4.1、工业软件主要市场,我国市场发展迅速

近年来,工业软件未来规划逐渐清晰,根据工信部和财政部发布的《智能制造发展规划(-年)》,计划到年,传统制造业重点领域基本实现数字化制造,制造业重点领域企业数字化研发工具普及率超过70%、关键工序数控化率超过50%、数字化车间/智能工厂普及率超过20%。

研发设计与生产控制类软件前景广阔,中小企业客户仍需挖掘。从各类工业软件结构和趋势上看,近年研发设计和生产控制软件销售额保持较快增速,高端装备智能制造领域自主研发水平得到提升,移动智能设备增长带来了新的信息化需求。从客户结构上看,中小型企业需求仍需进一步挖掘。

工业互联网是面向制造业的数字化、网络化、智能化转型的需求,构建大量数据的采集、汇聚、分析的一套体系,支撑制造资源的泛在连接、弹性供给、高效配置的云平台,其核心是工业软件平台,抽象掉了硬件和操作系统细节,可以无缝地扩展。云计算中心以透明化的方式提供行业应用工业云服务,对整个制造业转型升级和行业软件中小企业客户的拓展有重要意义。

4.2、工业企业在工业软件研发上具备先天优势

工业软件无法脱离工业企业,主要基于以下四点原因:

(1)工业软件源于工业真实需求;

(2)工业知识造就工业软件;

(3)工业软件优化于工业应用;

(4)工业软件依赖于工业数据。

工业软件起始于企业自身复杂产品的研发真实需求,美国从上个世纪60年代就开始了工业软件的培育与研发,在70年代的冷战时期,成为了工业软件开发的爆发期,尤其是军工、汽车制造,先行者的软件有的不断发展和兼并,大量的新型工业软件不断涌现,软件的专业范围也从制造业逐渐扩大到能源、原材料等领域,最终逐渐演变成为了今天的工业软件市场格局。

工业软件依赖工业数据,并为数据增值。工业软件的价值体现在制造系统中的数据流通与工艺建模,而这两点均需要制造过程中大量真实可用数据训练,工业软件要依赖工业数据才能发挥作用。同时,任何小数据和工业大数据,都要依赖软件来发挥作用,有些甚至需要特殊的工业软件处理,数据本身既是软件的一部分,也是其输入与输出,只有在工业软件的语境下,大数据才显示出其巨大的、战略资源级的重要作用。

工业知识造就了工业软件。工业软件的本质是事物运行规律的代码化,是指导甚至控制物理世界高效、有序乃至创造性运转的工具,是工业和商业技术体系的载体,也是人类经验、知识和智慧的结晶。工业知识是工业软件的核心,将在反复应用中沉淀和积累下来的、被证明行之有效的工业知识软件化,以工业软件的形式实现了为机器赋能。

工业软件优化于工业应用。工业软件集成了自工业革命以来人类最优秀的工业知识和技术积累,包含了研发、工艺、装配、业务流程、供应链、员工知识、管理等各类知识,沉淀、汇聚了众多的机理模型和先进算法,并且每天有千百万的企业使用者在不断反馈使用问题和改进建议,有千百万的开发者在每天不断改进、优化这些软件代码和程序,企业的深入应用为工业软件的改进提供经验,使得工业软件能够不断优化升级,真正的与企业需求相结合。

工业企业在工业软件研发上具备先天优势。基于以上特性,我们认为工业企业在工业软件具备先天优势,这也可以解释为什么海外优秀的工业软件大部分出自工业企业,而且多在生产流程繁琐且技术要求高的高新行业,但无论哪种公司的软件,在大规模应用反馈后的改进是须的,长达几十年的服务经验与改进产品是他们最强的护城河与积累。

4.3、欧美企业占据市场,国产工业软件开始发力

欧美企业是国内工业软件市场主体力量。欧美工业历经几百年发展,经历三次工业革命,完成了工业化进程,在几百年的时间里充分试错,总结了大量经验,其工业软件无论从发展动机还是知识和人才储备上均具备优势。而我国并未完整经历过工业革命,同时尚未完成工业化进程,工业软件处于竞争劣势。国外企业垄断的现象工业属性更为明显的类别中表现的尤为明显(研发设计类、生产控制类),在通用软件市场中(信息管理类、嵌入式软件),中国企业已经得到充分成长,占据了大部分市场。

研发设计类:从市场结构来看,研发设计类软件中如CAD软件占比最高,为27.0%。从市场竞争格局来看,研发设计类软件是国内工业软件最大软肋,在研发前10大公司中,国内公司仅有航天神软和金航数码两家(参考、未核实),占比分别为12.3%和7.8%。

工业软件国产化势在必行。工业软件作为信息技术在工业领域的具体表现,已经渗透和广泛应用在各个工业领域和制造环节,其中自主工业软件的缺失可能成为我国制造业发展的安全隐患。工业软件作为工业知识的载体,其中蕴涵了是大量工业体系、行业技术和管理经验,工业技术的创新和积累,更是高端化转型的必然之举。

国内IT企业主导工业软件市场。国内优秀的工业软件公司,均是IT企业,并无工业制造经验。造成这种差异的原因要是因为国内未能完全完成工业化进程,在设计研发、高端制造上处于劣势,全球化分工下制造企业多以代工起家,早起国内并未能产生工业软件的需求,而且工业企业在工业知识和人才储备不足,使得国内工业企业未能研发出适合的工业软件,而转用国外相关软件,给了国内IT公司充足的市场和机会去引进实施国外先进的工业软件,并在这个基础上进行国产化改造。

工业企业开始发力工业平台与软件。在国内智能制造和产业升级的趋势下,国内制造业开始向产业链上游转移,设计研发、高端制造得到越来越多工业企业的认同。为了更加适应自身制造流程和业务模式的需要,很多大型企业自主搭建工业平台和软件并在行业内部向外输出。

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