2018-2019工业互联网APP发展分析报告.docx

2018-2019工业互联网 APP发展分析报告 目 录 概念 . 1 1.1 工业 APP 的形成 . 1 1.2 工业 APP 的特征 . 3 1.3 工业 APP 的形式 . 4 1.4 工业 APP 与工业互联 网 平台 . 6 2 工业 APP 的演变与现状 . 8 2.1 工业 APP 的建设意义 . 8 2.2 工业 APP 的发展演变 路 径 . 11 2.3 工业 APP 的典型应用 . 14 2.4 国外发展扎实先进 . 15 2.5 国内发展起步前行 . 19 3 工业 APP 的体系框架 . 23 3.1 体系概述 . 23 3.2 工业维 . 24 3.3 技术维 . 26 3.4 软件维 . 28 4 工业 APP 的开发 . 31 4.1 工业 APP 开发路线图 . 31 4.2 工业 APP 关键技术 . 33 4.3 开发平台 . 35 4.4 开发质量控制 . 37 5 建设工业 APP 生态体系 . 40 5.1 工业 APP 生态体系概述 . 40 5.2 工业 APP 关键环节 . 42 5.3 工业 APP 支撑体系 . 47 5.4 工业 APP 培育 . 51 6 工业 APP 的发展展望 . 53 6.1 工业 APP 是大势所趋 . 53 6.2 工业 APP 道路漫长 . 53 6.3 工业 APP 发展态势预测 . 54 7 工业 APP 开发与应用案例 . 56 7.1 索为 SYSWARE 平台 . 56 7.2 航天云网 CMSS 环境 . 60 7.3 东方国信 CLOUDIIP 平台 . 63 7.4 云道智造仿真安卓 . 66 7.5 宜科 IOTHUB 平台 . 70 7.6 徐工 XREA 平台 . 72 7.7 数码大方工业云 . 75 7.8 金蝶微服务 .77 7.9 南京维拓科技 . 80 7.10 汇川技术 . 82 7.11 阿里巴巴云效 . 84 7.12 沈机智能 . 86 缩略语表 . 87 参考文献 . 89 1 概念 工业互联网 APP（以下简称工业 APP）是基于工业互联网， 承载工业知识和经验，满足特定需求的工业应用软件，是工业技术软件化的重要成果。 工业 APP 是面向工业产品全生命周期相关业务 （ 设计、生产、实验、使用、保障、交易、服务等）的场景需求，把工业产品及相关技术过程中的知识、最佳实践及技术诀窍封装成应用软件。其本质是企业知识和技术诀窍的模型化、模块化、标准化和软件化，能够有效促进知识的显性化、公有化、组织化、系统化，极大地便利了知识的应用和复用。 相对于传统工业软件，工业 APP 具有轻量化、定制化、专用化、灵活和复用的特点。用户复用工业 APP 而被快速赋能，机器复用工业 APP 而快速优化，工业企业复用工业 APP 实现对制造资源的优化配置，从而创造和保持竞争优势。 在工业互联网平台环境下，有利于 推进工业 APP 的开发、应用及共享，形成生态环境，促进知识的传播与复用，把知识经济推向新的时代。 1.1 工业 APP 的形成 知识承载方式的变迁。 知识最初只存在于人脑，后来人与知识分离，知识以文字和图片等方式外化于竹简、布帛和纸张上。直到计算机出现，诸如机械、电子物理、化学等领域专业知识， 工业生产实践经验及诀窍，基于已知工业机理构建的各类模型， 逐步进入了计算机，形成早期的工业软件。 工业 APP 的出现促进了工业技术沉淀、传播和应用效率的极大提升 。目前知识的形成方式有两种。大量的工业知识靠人形成， 保存在人脑、图文文献等载体中。这种方式不利于传承，不利于持续改进，不利于知识管理。要解决这些问题，不仅要把人脑中的隐性知识外化为显性知识，还要将知识标准化、代码化，固化在软件中。 还有大量的知识隐藏在数据之中，需要通过统计、分析、机器学习等方法对现有的工业大数据的分析与挖掘，找到故障模 式、缺陷特征、最佳工艺参数等人难把握的知识，将其固化在软 件中。 封装了工业知识的智能工业 APP，对人和机器快速高效赋能， 突破了知识应用对人脑和人体所在时空的限制，最终直接驱动工业设备及工业业务，在赛博空间 （ Cyberspace）形成强大数字劳动力，极大地促进社会生产力的发展。 图 1-1 工业技术应用范式的升级过程 从早期的人与知识分离，到未来在赛博空间形成强大的数字劳动力，以机器替代人来使用知识，工业技术应用范式经历了如图 1-1 所示的升级过程。 1.2 工业 APP 的特征 工业 APP 作为一种新型的工业应用程序，一般具有以下 6 个典型特征。 （ 1） 完整地表达一个或多个特定功能，解决特定问题 每一个工业 APP 都是可以完整地表达一个或多个特定功能， 解决特定具体问题的工业应用程序。 （ 2） 特定工业技术的载体 工业 APP 中封装了解决特定问题的流程、逻辑、数据与数据流、经验、算法、知识等工业技术，每一个工业 APP 都是一些特定工业技术的集合与载体。 （ 3） 小轻灵，可组合，可重用 工业 APP 目标单一，只解决特定的问题，不需要考虑功能普适性，相互之间耦合度低。因此，工业 APP 一般小巧灵活，不同的工业 APP 可以通过一定的逻辑与交互进行组合，解决更复杂的问题。工业 APP 集合与固化了解决特定问题的工业技术，因此， 工业 APP 可以重复应用到不同的场景，解决相同的问题。 （ 4） 结构化和形式化 工业 APP 是流程与方法、数据与信息、经验与知识等工业技术的进行结构化整理和抽象提炼后的一种显性表达，一般以图形化方式定义这些工业技术及其相互之间的关系，并提供图形化人机交付界面，以及可视的输入输出。 （ 5） 轻代码化 工业 APP 的开发主体是具备各类工业知识的开发人员。工业 APP 具备轻代码化的特征，以便于开发人员可以快速、简单、方便地将工业技术知识进行沉淀与积累。 （ 6） 平台化可移植 工业 APP 集合与固化了解决特定问题的工业技术，因此，工业 APP 可以在工业互联网平台中不依赖于特定的环境运行。 1.3 工业 APP 的形式 工业 APP 关注对工业数据建模与模型持续优化，关注对工业技术知识的提炼与抽象，将数据模型、提炼与抽象的知识结果通过形式化封装与固化形成 APP。 工业 APP 强调标准化与体系化，标准化关注数据模型和工业技术知识的重用及重用效率，通过标准化使得工业 APP 可以被广泛重用，并且可以让使用者不需要关注数据模型和知识本身，而进行直接使用；体系化关注完整的工业技术体系的形成。 工业 APP 既可以安装、部署和运行在诸如工业大数据平台、工业通用设计软件平台、生产管控平台等系统平台上，也可以单独使用在电脑单机上。用户可以根据使用需求安装、使用、相互调用、流通、卸载或更换，操作快速、方便、灵活。 工业 APP 基于工业互联网平台和传统工业软件而发展。 传统工业软件正在加快云化改造迁移，实现工具平台化。工业 APP 同时向工业互联网平台发展，最终都将汇聚于工业互联网平台。传统工业软件即 CAX、 ERP、 MES、项目管理等研发设计工具、运营管理软件和组织协同软件以及嵌入式软件。 （ 即工业互联网平 台白皮书中的软件企业的工业互联网平台化路径 ） 。 人们利用 CAX、 ERP、 MES、项目管理等工具平台或引擎，生成、管理、复用工业知识，包括工业机理 /模型知识、工艺知识 等，以及关于如何使用这些工具的知识。工业 APP 在传统工业软 件的基础上，实现工业知识的封装、共享、交易和复用。 图 1-2 工业 APP 与传统工业软件的联系示例 如 图 1-2 所示的一款螺杆设计阶段使用的 APP，包含了行业特有的推力计算和转动仿真等知识。在三维建模过程中，调用了CAD 软件绘制几何模型；在强度和运动仿真过程中，调用了不同 CAE 软件进行物理仿真。所以，一方面传统工业软件是基于通用设计软件的设计知识封装为工业 APP 的基础；另一方面，工业 APP 使传统工业软件更好地服务于工业活动，两者在未来较长时间内相互配合，长期共存，功能强大的传统工业软件和日益丰富的工 业 APP 协同作用，可以形成高效生产力。 工业互联网带来工业数据的爆发式增长，大数据与机器学习方 法正在成为工业互联网平台的标准配置。工业 APP 可由工业大数据驱动，调用大数据与机器学习微服务或能力，替代人工积累经验，并自动发现知识，实现自诊断、预测与优化、决策支持。 工业 APP 可采用微服务架构实现灵活构建 。微服务是一个新兴的软件架构，就是把一个应用程序分解为功能粒度更小、完全独立的微服务组件，这使得它们拥有更高的敏捷性、可伸缩性和可用性。工业 APP 可采用微服务技术，并通过工业互联网平台实现网络化调用，形成了一种可重复使用的微服务组件，推动工业技术、经验、知识和最佳实践的模型化、软件化与再封装。基于微服务架构松耦合、易开发、易部署、易扩展等特点，工业 APP 可以实现灵活组态、持续更新和快速部署，从而发展成工业软件的新阶段。 1.4 工业 APP 与工业互联网平台 工业互联网平台定位于工业操作系统，是工业 APP 的重要载体，工业 APP 则支撑了工业互联网平台智能化应用。 工业互联网平台通过构建应用开发环境，借助微服务组件和工业应用开发工具，帮助用户快速构建定制化的工业 APP。工业 APP 在工业互联网平台上运行，产生了大数据，随后对大数据进行机器学习和深度学习，最后数据经过提炼、抽取、处理、归纳后形成了数字化的工业知识，数字化的工业知识最终进一步完善工业 APP。 工业 APP 是实现工业互联网平台价值的最终出口。面向特定 工业应用场景，激发全社会资源形成生态，推动工业技术、经验、 知识和最佳实践的模型化、软件化和封装，形成海量工业 APP； 用户通过对工业 APP 的调用实现对特定资源的优化配置。工业 APP 基于工业互联网平台，进行共建、共享和网络化运营，支撑制造业智能研发、智能生产和智能服 务。 图 1-3 工业 APP 开发及应用参考架构图 对照工业互联网平台白皮书中图 1 所给出的工业互联网平台功能架构，工业 APP 开发及应用参考架构 （ 图 1-3）的主要差别点包括： （ 1） 明确了标准体系、质量体系、安全体系三大支撑体系。推动工业 APP 的规模化开发及应用，构建工业 APP 开发及应用生态，促进工业 APP 的商品化流通及共享应用，既是工业互联网平台向创新引领导向阶段、生态构建导向阶段演进的技术路径，又 是工业 APP 培育工程的技术路径。工业 APP 的标准体系、质量体系、安全体系是核心支撑体系，缺一不可。 （ 2） 在平台层中提出了软件管理和开发平台。建立一套基 于中间件的工业技术与工业资源之间的解耦机制。企业或个人通过图形化、交互式的开发环境，借助微服务组件和工业应用开发工具开发工业 APP；运行 APP 时，通过软、硬件适配器，实现对基础工业软件的调用、执行及对设备的驱动，从而满足特定场景的应用需求。 （ 3） 在应用层中细化了工业 APP 供需两端的具体业务内容。平台层中工业 APP 的应用模式可以按照供、需两端分为工业 APP 的开发及运营、工业 APP 的工业应用两大类别。工业应用端重点围绕工业产品全生命周期开发与管理的需求，聚焦研发设计、生产制造、运营服务、经营管理等特定场景的需求，独立应用或组 合应用工业 APP；开发与运营端重点围绕工业 APP 全生命周期开发与管理的需求，聚焦需求、开发、测试、认证、交易、应用、 演进、安全等过程或特性，开发和管理工业 APP。