不知深浅!敢给工业软件下定义

plm服务 2021-03-11 冯军专栏 356 0

前段时间一边开会一边随手写了一篇 “看得让人吐血!赛迪顾问的《中国工业软件发展白皮书(2019)》” 的吐槽文章,没想到火了起来,是我开微信公众号以来阅读数第一次达1万+文章。通过这篇文章认识了不少关心中国工业软件发展的前辈、朋友,他们给了我不少的鼓励,也给我出了一些难题,比如:

吴晓军,就留言:“好文章,不过还缺少一部分内容:工业软件正确的分类与定义是怎么样的?本文作者既然批判了那应该是有标准的了,麻烦补全让我们学习一下。”

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其实我哪里有标准啊?挑刺总是比干活容易,捣乱总是比把一件事情做好容易。趁今天周末,我就不知廉耻、鼓起勇气,尝试对工业软件下个定义,希望抛砖引玉,最好能引来很多很多的玉。

赛迪的白皮书给工业软件的定义是:“工业软件指专用或主要用于工业领域,以提高企业研发、制造、管理水平和工业装备性能的软件。”

E-works也发了一篇文章《从全球视野破解中国工业软件产业发展之道!》,说明了工业应用软件包含的范畴。分类的的话大概有三类:

1.支持工业企业进行产品研发创新的工具类和管理类软件,即产品创新数字化软件领域。

2.支持企业进行业务运营的各类管理软件,即管理软件领域

3. 支持对设备和自动化产线进行管控、数据采集和安全运行的工控软件领域。

以上两个关于工业软件的说法,我认为都犯了逻辑上的一个错误。即:“与工业有关或者应用于工业领域”是“一个软件是工业软件”的充分条件。在这个逻辑下,我们可以做以下推导:

  • CRM应用于了工业 --> CRM是工业软件

  • 工业行业从业人员要在微信上讨论设计方案、制造方案等,微信应用于了工业 --> 微信是工业软件

  • ……

实际上“与工业有关或者应用于工业领域”是 “一个软件是工业软件” 的必要条件,而非充分条件。也就是说 “一个软件是工业软件” 那么它一定 “与工业有关或者应用于工业领域”,但是一个 “与工业有关或者应用于工业领域” 的软件不一定 “工业软件”。

好像有点绕口?我们来一起复习一下充分必要条件的内容。我在知乎上找了一下关于充分必要条件的帖子,以下回答特别棒。

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所以,CRM、微信等虽然应用到了工业,但不能说CRM、微信等就是工业软件。

那么,我们能不能找到“一个软件是工业软件”的充分条件呢?然后再用这个充分条件来给“工业软件”下定义。

无论是什么工业行业,其目的都是一个:通过给人们提供产品而获取利益。我个人认为可以从产品的全生命周期来尝试看看,能否从中找到“一个软件是工业软件”的充分条件呢。

产品的全生命周期粗略可分为 “1.创造阶段;2.制造阶段;3.使用阶段;4.回收阶段” 四个生命周期。

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1、创造阶段

本阶段目标:产品从0到1,从无到有,从创意(需求)到创意实现,生成一个未实例化的产品数字孪生(Digital Twin)。

本阶段主要产出:未实例化的产品数字孪生(Digital Twin),也就是在赛柏空间(Cyber Space)的拥有产品所有功能、性能、参数、行为方式等的数字孪生(Digital Twin),但这个数字孪生在真实物理世界(Physical Space)暂时还没有与其对应的物理孪生。

本阶段主要工作:利用产品研发创新类软件,对产品的数字孪生进行机(机械)、电(电子电路)、软(软件)的创造,并用产品研发仿真类软件,对产品的数字孪生进行机、电、软的单元和整体仿真(受力、震动、电、磁、热、流体、疲劳、甚至可制造性(CAPP、DFM)等),根据仿真结果再使用产品研发创新类软件对数字孪生进行迭代、优化,这个过程不断地循环往复,直到得到一个完全符合最初需求并可用于制造第1个产品真实物理孪生的产品虚拟数字孪生。

本阶段主要使用的工具:高性能显卡、高性能计算机、工业三维CAD(二维CAD只能描述几何参数但是不能仿真)如:CATIA、UG、Creo、SOLIDWORKS、SolidEdge、Inventor、Onshape、MagicCAD、MicroStation、Revit、中望3D(号称中国唯一高端三维CAD)等;工业仿真CAE如:ANSYS、Abqus、Nastran、adina、Hypermesh、fluent、cfx、starcd、adams、simpack、ansoft、magenforce、moldflow、大连理工的JIGFEX、中国飞机强度研究所HAJIF等;电子设计自动化EDA如:三个美国公司Cadence、Mentor Graphics、Synopsys、中国北京华大EDA、Avanti等;软件开发语言、工具及库如:Java、C、C++、Python、MASM、易语言、Eclipse、NetBeans、Micrososft Visual Studio、Xcode、Docker、Intellij、Git、Jenkins、Loadrunner、Oracle、MySQL、GaussDB、TensorFlow、CNTK等。

2.制造阶段

本阶段目标:根据创造阶段的未实例化的产品数字孪生(Digital Twin),大批量制造出产品物理孪生和与其一一对应的实例化的产品数字孪生。

本阶段主要产出:在真实物理世界(Physical Space)N个产品物理孪生和与其在赛柏空间(Cyber Space)一一对应的实例化的产品数字孪生。如:第188辆真实汽车使用了德科牌某型号刹车片,与其对应的第188辆汽车的数字孪生也使用了德科某型号刹车片。

本阶段主要工作:根据创造阶段的未实例化的产品数字孪生(Digital Twin),开动生产线、调动供应链、做好生产规划等,制造出N个真实物理世界的产品。

本阶段主要使用的工具:ERP、MES、DCS、SCADA、HRM、SCM、OA、工业机器人、5G、Andon、机床、光刻机、自动化小车等。

3.使用阶段

本阶段目标:尽可能的将在制造阶段所制造出来的真实物理产品销售、流通到客户(客户可能是企业Business、最终消费者Customer、政府Government)手中,并做好产品的售后服务,收集客户对产品的意见用于完善一下代产品。

本阶段主要产出:产品品牌知名度的上升;产品售后服务,包含了产品的预防性维修、及时提醒关怀客户、产品出问题及时维修、召回,收集到的客户的使用意见、改进建议、客户联系方式等。

本阶段主要工作:通过各种流量渠道(如:微博、微信、抖音、快手、google广告、电视广告、电梯广告、公交车广告)和推广方法(SEO、SEM等)获得产品曝光,提高产品的知名度,通过各种销售渠道(如:淘宝、天猫、京东、苏宁、国美、沃尔玛等)和工具(销售易、Salesforce等)将产品销售给客户。通过产品中的各种传感器(GPS、ID等)、客户主动提供的数据,通过数字主线(digital thread)传回到与产品对应的实例化数字孪生,可以给客户提供预测性、及时的使用和维修提醒。

本阶段主要使用的工具:线上线下流量渠道、销售渠道、SEO、SEM工具、传感器、数字主线、5G、云计算、大数据、AI、呼叫中心、CRM等。

4.回收阶段

本阶段略,我正在发烧,不想写了。

中国制造,大而不强,到底大在哪里,不强在哪里?中国制造如何走向中国创造?通过以上对产品生命周期的分析,我们大概能得出结论了。

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制造业的强,体现在“0到1的创造阶段”;大,则体现在“1到N的制造阶段”和“N(个产品)到N(个客户手中)的使用阶段”。要从中国制造走向中国创造,我们应该投入更多的精力在“0到1的创造阶段”,而在这阶段中所使的主要工具是创造未实例化产品数字孪生的CAD、CAE、EDA、IDE、编程语言等。所以,我们能否能认为“用于从零开始创造未实例化产品数字孪生的软件”是“一个软件是工业软件”充分条件?从而给工业软件下一个定义:用于从零开始创造未实例化产品数字孪生的软件是工业软件。

实际上,产品的创造阶段在产品整个生命周期中极为重要,创造阶段虽然只占产品整个成本的5%,但它影响产品整个成本的70%。而中国企业研发投入仅2%的企业成本,大家都把钱花在了产品制造阶段的机床、生产线改造、机器人、关灯工厂等看得到摸得到的硬件投入,或者产品制造阶段的ERP、SCM、MES、SCADA等软件上去了。

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那波音是怎么做的呢?我们看一则新闻:“2017年7月26日讯/航空巨头波音近日与知名3D软件公司达索系统签署了一项为期30年,价值10亿美元的大合同,内容是主要涉及后者的3DEXPERIENCE软件。据悉,这有望令波音在数字制造方面获得更多优势。”这只是波音与一家工业软件所签合约,可以想象波音在“创造阶段”的投入有多么的大。

事实上,波音777的故事就是最有力的证明。

波音从1991年开始决定用全三维的数字化设计工具和方法,来完成新一代的双通道飞机(即波音777)的研制。波音777是世界上第一个采用全数字化的设计手段完成的整机设计。

该项目的硬件采用了8台大型计算机和3200台UNIX三维CAD工作站,另外还有两万台PC机。大型计算机联网,3200台三维CAD工作站联网,但是两万台PC机绝大部分没有联网。数据传递主要靠软盘完成。采用了800个相互不关联的设计分析仿真工艺软件,并形成了14个不同的物料明细表(BOM表)。没有基于计算机的大型项目研制就没有大数据。可以说,大数据是从波音777的研制开始的。

这次取得的成绩非常明显。与波音历史上的同类双通道、200座以上大型飞机767相比,由于采用了三维数字化设计的方法,波音777用了4年半就首飞的第一架飞机,比以传统研制方法造了24年的第400架波音747质量还要好。质量好、周期短,自然效益非常高,波音777最后成为一架非常赚钱的飞机。

如何判断工业软件强不强,应用得好不好?

我认为,从非实例化产品数字孪生到第一个成功的物理产品所经历的次数越少,则工业软件越强应该得越好。比如波音777从非实例化产品数字孪生到第一个成功的物理产品经历的次数是1次!

见下图的红色部分。

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可以下个结论:“工业软件强,制造业就强!”所以,中国制造业想要又大又强、从中国制造走向中国创造,就要大力发展自主可控工业软件,大力应用好世界领先成熟的工业软件。更直白地说,要把扶持、政策红利给到做CAD、CAE、EDA、IDE、PLM等用于产品从0到1的创造阶段的工业软件的中望、北京华在、开目、天喻、数码大方、思普等企业,不要给到做ERP、SCM、财务的金蝶、用友、泛微等企业。

还有好多内容想要写,发烧了,很难受,以后再写吧。

最后再回顾一下我对工业软件的定义:“用于从零开始创造未实例化产品数字孪生的软件是工业软件。


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