怀进鹏:工业软件创新发展与制造业转型升级

作者   智慧城市    发表于2016-10-19 16:02:35

来源:搜狐
 
2016年9月2日,在中国电子信息产业发展研究院、e-works数字化企业网主办的首届“工业软件与制造业融合发展高峰论坛”上,工业和信息化部副部长怀进鹏院士发表了主题为《工业软件创新发展与制造业转型升级》的演讲,本文根据演讲内容整理而成。

  

工业和信息化部副部长怀进鹏院士

  工业软件与制造业融合是当前推进两化融合,特别是推动制造业转型升级的一个重要举措。今天的峰会将共同探讨制造业转型中工业软件的价值,具有十分重要的意义。

  2016年4月19日,习近平总书记在主持召开中央网络安全和信息化工作座谈会时指出:”核心技术是国之重器,最关键、最核心的技术要立足自主创新、自立自强。”并希望行业专家、企业家从三个方面去把握。一是基础技术、通用技术;二是非对称技术、“杀手锏”技术;三是前沿技术、颠覆性技术。习总书记还强调发展信息技术与基础设施对于提高社会生产力水平和改善人民生活的重要作用。同时,习总书记还专门提到要着力推动互联网与实体经济的深度融合发展,做好信息化和工业化深度融合这篇大文章。因此,今天想利用这个机会与在座各位分享一下在制造业转型升级,特别是在推动智能制造以及两化深度融合过程中应如何看待工业软件所起的作用。

  一、新一代信息通信技术与制造业融合发展是全球新一轮科技革命和产业变革的核心特征

  当前,随着大数据、物联网、云计算、3D打印与机器人、新材料与无线传感器等新兴技术和应用的快速融合,已经打破了传统工业化时代规模经济基本规律,彻底改变了商业业态和管理模式。同时,新兴技术还面临着纷繁复杂的挑战和机遇,其发展和产业运用的不确定性尚未完全把握;但最重要、最紧迫的莫过于如何系统地理解,并推进信息经济和新型工业变革。因此,如何借助两化深度融合这篇大文章,研究当下时代发展的主题,抓住制造业发展机遇,既不是信息技术改造制造业,也不是制造业改造信息技术,而是站在一种新的高度来推动信息经济和新型工业的融合发展,值得我们去思考。

  自2008年以来,发达国家的经济复苏开始依赖于信息技术与产业的融合发展,以及对IT新技术发展和业务布局的持续支持,这同时也驱动了整个社会的数字化转型。在数字化转型趋势下,发达经济国家为在新一轮工业革命中重塑工业发展理念,调整失衡的经济结构,重构产业竞争力,纷纷发布了各自的工业发展战略。比如美国的先进制造业伙伴计划、德国的高技术2020、英国的未来制造2050等。值得注意的是从2013年开始,美国国家制造业创新中心高度重视数字制造,成立了包括数字制造和设计创新中心在内的九个创新中心。德国为抢占新一轮工业革命制高点,也推出了工业4.0战略,并希望通过ICT与制造业和自动化的结合,以及将CPS理念融入制造业来推进制造业向智能化转型。

  认知之一:信息技术处于发展的爆发期,是引领新一轮变革的主导力量

  通过总结分析全球工业发达的工业战略,我们得出的第一个结论是当前信息技术处于发展的爆发期,以物联网、大数据、云计算以及移动互联为主的新兴技术正在逐渐融入到工业发展之中,成为新一轮工业变革的主导力量。信息技术融合创新变革主要体现在感知、传输、计算和存储四个方面,从信息获取、海量存储、高速互联、智能处理以及数据挖掘五个方面组成了智能化所必须的基本元素。传统的技术架构体系正在不断被突破,同时也驱动着材料、工艺以及装备的加速创新。

  回顾工业革命的发展历程,从1784年第一台机械织布机的出现开启机械化时代以来,到1870年第一条传送带的应用将人类工业带入电动化时代,再到1969年第一款PLC系统投入工业应用进入自动化时代,每一次工业革命都和它的自动化程度、机械化能力以及数字化水平密切相关。今天我们即将开启第四次工业革命,其典型代表就是2014年CPS的应用。

  如果智能时代正是新的一轮产业革命,特别是制造业和工业的一场变革的话,那么我们还要思考它背后的基本要素。这个智能时代是自动化的一种实现,还是自动化的实现体现的一种生产力的飞跃,还有或者是生产模式、生产组织模式和商业模式的一种变化,或者是这两种兼而有之。我们在迎接新的时代到来的时候,我们应该如何看待大家所共同关注的基于CPS,基于工业软件在制造业的发展,我们说叫机器革命的时代。在这个时代,我们要为此做好准备。

  认识之二:信息技术或将影响制造业——关于新型工业模式的思考

  2015年来自SCM和MESA的调查显示,在影响制造业的革命性技术的调查中,大数据居于所有新兴技术的首位。同样,在美国推出的《美国制造业伙伴计划》中,大数据也是未来制造产业模式的核心。在德国工业4.0中大数据是关键支撑技术;在法国的未来工业战略中大数据也是九大核心领域之一。

  从众多国际咨询机构以及各国的未来工业战略分析,大数据将会对制造业产生重大影响。除大数据之外,物联网、CPS、移动技术、高级机器人、数字制造等技术也占据很大的比例。在这些以新技术构建的新一轮工业竞争中,中国制造业如何直面挑战,由制造大国向制造强国迈进是我们需要深入思考的问题。

  

图1 影响制造业的颠覆性技术

  去年5月国务院发布了《中国制造2025》,今年5月国务院又发布了《制造业与互联网融合发展的意见》,作为企业,我们需要理解和认识国家的工业发展战略,做好分析和研判。我们要弄明白,在制造业发展过程当中,信息技术是添加剂还是大餐,还是互动发展创造出新的空间,这些都需要值得我们不断地深化理解,进而推动工作。

  二、《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》,强调大力发展工业核心软件等“新四基”

  在过去,由于工业基础非常薄弱,国家强调制造业要做好四基,即基础材料、基础技术、基础工艺和基础零件。因为只有这些都发展好了,工业才有了根基。经过这么多年,随着制造业基础的强化,为了让制造业的同仁们重新认识或者再进一步思考有关数字转型的发展过程,我们以《关于深化制造业与互联网融合发展的指导意见》为指导,提出构建制造业“新四基”。

  

图2 构建制造业的“新四基”

  “新四基”包括:

  • “一硬”,自动控制和感知。智能的感知和处理,要有高性能、低成本、高可靠的传感器和处理器作为硬件支撑;

  • “一软”,工业核心软件。包括传统的研发设计软件、管理软件、车间执行系统软件,也包括智能制造的操作系统;

  • “一网”,工业互联网。建立一个高可靠、低延时、安全的连接物和物的互联网;

  • “一平台”,工业云和智能服务平台。所有的数据最终都会汇聚到工业云和大数据智能服务平台。

  做好“新四基”是制造业智能化转型的基础,而推动“新四基”的发展也需要从以下几个方向入手:

  1、夯实自动控制和感知技术基础

  第一,核心元器件技术攻关。自动控制和感应技术的底层核心是芯片、运动控制及存储器,传感系统的核心是各种敏感芯片,包括力敏、热敏、光敏等,以及传感器外围元器件。这些都需要行业专家、企业家共同努力攻克难关。

  第二,开发嵌入式系统及软件。构建在自动控制硬件之上的是各种嵌入式系统和软件,这些软件的开发是工业软件发展的一个核心。

  第三,整机及系统集成。构建在系统上层的是各种工控系统和仪器仪表,这些整机或系统集成也必须引起企业的高度重视。

  2、发展工业核心软件

  2011年8月,Netscape创始人马克.安德森在华尔街日报上发表了题为《软件正在吞噬整个世界》的文章,他认为软件公司将会担当经济的大半部分角色。从这几年的软件发展趋势看,软件在重构IT系统,提升IT资源效率方面的确正在扮演越来越重要的角色。以软件定义为核心的IT资源架构正在形成。

  最初从软件定义网络、软件定义数据中心,再到软件定义系统,到现在软件开始定义一切。对制造业而言,软件开始定义产品、流程、生产方式、新型生产能力,甚至产业形态。软件定义下的制造业,所有要素都是数字化的,整个价值链各个环节的信息都可以被计算机采集、识别、处理、传递,运营过程能够被软件驱动。

  

图3 软件定义的发展形式

  软件定义产品:随着万物互联称为未来科技、经济和社会发展的必然趋势,借助先进的传感和通信技术,产品都将称为软件的载体,产品的功能、灵活性、易扩展性、可管理性通过软件来展现。

  

图4 软件逆向整合生产要素

  软件逆向整合生产要素:生产模式从以生产者为中心向以消费者为中心转变,但不是实体经济“转战”虚拟经济,是生产要素从正向整合到逆向整合转变。

  软件企业战略转型方向建议:

  1)软件企业战略转型方向之一:网络化(网络化软件产业)

  在大型机时代,还没有通俗意义上的功能软件,只有为实现某些计算而设计的程序,到了PC时代,软件主要以C/S形式存在,软件的销售主要以license授权为主,而到了网络计算时代,软件开始走向网络化,今天我们可以看到一切的资源都能用软件定义。IT架构再造采用的是虚拟化技术和云计算架构;系统整合采用的是SaaS模式,通过网络化服务按需付费;数据综合利用以数据为中心的网络化服务。

  2)软件企业战略转型方向之二:生态化(软件产品体系覆盖制造全流程)

  在制造业软件领域,各个专业软件厂商正在通过或并购或研发的方式逐渐完善制造全流程软件产品,实现软件的生态化。以西门子为例,自2007年以来,通过收购仿真与测试、3D可视化、大数据与云服务软件、集成SAP软件和Oracle数据库,从不同角度补齐了制造全流程的软件支撑能力。

  3)软件企业战略转型方向之三:平台化(构建云平台开展相关业务)

  开发云架构软件,实现云业务的平台化是当前软件企业发展的一个主要方向。从2006年开始,国外厂商就开始陆续推出基于云的软件产品,比如亚马逊、Salesforce等,通过抓住云计算发展机遇,颠覆传统的软件应用模式,重构软件产业生态,推出平台化的云计算产品,软件企业能在云时代抢的发展先机。目前,工业云已经成为制造业服务化的重要载体。企业无需招聘员工、购买昂贵的专业软件和制造设备,只要通过平台终端就能完成产品的设计、工艺、制造、采购、营销等各个环节。

  4)软件企业战略转型方向之四:专业化(提供行业系统解决方案)

  就制造业而言,工业的智能化转型,需要智能化的软件来提供决策支撑。无论是智能的传感器、机器人,还是智能化的系统,大数据分析平台,生产支持,都需要专业的工业软件提供支撑。因此,未来的软件企业应该重视专业化行业解决方案的开发。

  5)软件企业战略转型方向之五:对仿真越来越重视

  一直以来,仿真软件是中国工业软件最薄弱的环节。随着制造业转型过程中对产品创新能力要求的提高,仿真软件的重要性不言而喻。仿真软件能大幅的缩短产品设计周期并降低开发成本,极大的提升制造企业的行业竞争力。目前在仿真软件领域主要还是由国外厂商主导,国内软件企业应该利用中国制造业转型这个机遇,加大对仿真软件的研发力度,在实现自身转型的同时,也支撑中国制造业的转型。

  3、强化工业连接体系

  随着云计算架构开始取代传统的IT架构,软件走向网络化和平台化,这就意味着信息技术和制造业的融合需要强大的工业连接能力予以支撑。强化工业连接体系,打造高效、可靠的工业互联网是本轮工业转型过程中国内企业应该重点抓住的发展机遇。

  三、强化软件支撑和定义制造的基础性作用,推动制造业转型升级

  1、以制造业与互联网融合试点示范为抓手,加大工业软件应用与推广力度

  

图5 制造业与互联网融合试点示范

  为强化软件支撑和定义制造的基础性作用,推动制造业转型升级,工信部将以制造业与互联网融合试点示范为抓手,加大工业软件应用与推广力度。主要以打造制造业“双创”平台、工业云平台、工业大数据服务平台、工业电子商务平台、行业系统解决方案以及信息物理系统验证平台与行业应用为契机,推动制造业在研发设计、生产制造、经营管理、营销服务四个方面的服务支撑。

  2、加强产业生态建设

  

图6 软件产业生态建设

  组建高端芯片、智能硬件、虚拟现实、大数据产业生态联盟,发挥骨干企业带动作用,形成协同创新平台,带动产业整体优化升级。支持建设一批工业云和智能服务平台(比如航天云网、iSESOL云制造平台),提升制造业竞争的规则话语权和生态主导权。

  3、工业安全,保证核心

  安全问题存在于智能制造系统建设的各个环节中,提高工业信息系统安全水平,是制造业与互联网融合发展的重要保障。未来工业安全主要从以下三个方面入手:

  

图7 工业控制系统安全保障体系

  1)工业控制系统安全保障能力提升工程:完善工业信息安全标准体系,组织开展重点行业工业控制系统信息安全检查和风险评估;

  2)工业企业信息安全保障试点示范:支持系统仿真测试、评估验证等关键共性技术平台建设,推动访问控制、追踪溯源等核心技术产品产业化;

  3)建设国家工业信息安全保障中心:以提升工业信息安全检测、评估、验证和应急处置等能力为重点,依托现有科研机构。

  管理学有句名言:“不会量化就无法管理。”我认为,工业软件所代表的软件协同将支撑工业制造的智能化和数字化,积极拥抱两化融合的智能制造业将会更具竞争力。中国制造从大变强的过程中,必然会经历蜕变,但是在中国工业发展大背景下,创造中国模式,创造中国经验,再创造中国业绩。我觉得经过我们的不懈努力,这个目标一定会达成。

  本文根据工业和信息化部副部长怀进鹏院士在首届“工业软件与制造业融合发展高峰论坛”的发言整理而成!