工业软件创新总体思路以服务化为手段的工业软件工具化方法

　　阳祥贵
　　航空工业昌飞有近30年的数字化建设历程，经历了从单项建设、过程集成、系统集成再到一体化建设的发展，打造了全生命周期、全业务流程的数字化协同平台，构建了数据驱动、智能柔性的科研生产运营管理体系。特别是2015年，通过“流程”将所有的信息系统融合，打破软件边界，构建了一体化平台。面向智能制造新时代，自2021年起，昌飞公司开始规划昌飞制造系统CPS 5.0，在继续坚持一体化建设的基础上，一方面是在IT层面增加微服务，以满足“数字航空”应用“云化”的需要；另一方面是融合“云大物移智链”新一代信息技术，不断探索工业软件创新路径，打造全新系统平台，提升全产业链协同管控能力，推动公司向数字化智慧运营企业转型。
　　工业软件现状分析
　　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，是工业产业链的重要组成部分，从工业中来，用于工业场景，服务工业发展，是建设工业强国之路的重要组成部分。工业软件主要分为研发设计、业务管理、生产控制、嵌入式四类。
　　1.工业软件发展趋势与应用2021年开始，我国工业软件企业注册数量增速迅猛，据天眼查数据，2021年新增工业软件注册企业21,920家，同比增长123.26%；截至2022年12月8日，新增工业软件注册企业33,556家，同比增长约53.08%。从服务、底层数据平台、技术三个维度看，工业软件发展趋势可总结如下。
　　（1）服务提供云化：实现全社会的合作开发，释放厂商硬件的资源空间，降低维护成本。
　　服务化：通过工业互联网为客户实现个性化的定制服务，不再局限于提供简单的软件产品，还包括开发工程服务、工业数据分析、抽象机理模型等。
　　（2）底层数据平台集成化：实现各类软件的互联互通，打造集产品研发、制造、供应链、客服保障全流程一体平台。
　　开源化：通过开发平台，聚集并对接了大量产业链合作伙伴，以二次开发形式帮助企业降低定制化服务成本。
　　标准化：将各类软件的接口、数据、文件等要素标准化，是工业软件互联互通的前提。
　　（3）技术革新自动化、智能化：引入云、大、物、移、智、链等前沿技术加速释放工业领域数字化和智能化的产品需求，助力企业实现智能化、自动化转型升级。
　　2.昌飞公司工业软件应用现状昌飞公司的业务管理类软件和生产控制类软件都成功实现了自主研发，应用情况也非常好；工业软件应用的难点主要在于研发设计类和嵌入式软件类，主要存在以下不足。
　　（1）软件集成不彻底。研发设计类、嵌入式类软件基本都是独立运行，与日常工艺管理等业务管理软件脱节，没有直接的系统串联关系，软件设计环节与业务上下游传递基本靠人工，导致研制周期变长，效率不高。
　　（2）数据利用不充分。工业数据没有充分采集和利用，研发设计数据、设备数据的提取和使用比较粗放，没有发挥工业数据真正的价值。
　　（3）软件切换能力较弱。软件多元化，存在多品牌的工业软件，相互之间的切换平稳性需改善。
　　创新路径
　　针对存在的问题，为真正用好工业软件，昌飞公司从业务层和数据层进行创新，探索如何将业务与数据进行融合。
　　1.以服务化为手段的工业软件工具化方法
　　以管理软件为中心，将研发设计、生产控制和嵌入式软件显性化、抽象化为服务组件，使其服务化、工具化，遵循统一的标准，以APP的形式嵌入到相应的业务场景中，通过业务流程进行集成调用，以支撑各类工业软件平稳切换，增强企业数字化体系的健壮性。
　　2.以业务管理为核心的工业软件集成模式
　　昌飞公司坚持以业务流程为主线，基于流程引擎和业务规则将工业软件有机融合，以业务管理软件为中枢贯通其他工业软件。
　　根据NQMS/AOS管理体系的建设方法，贯通“目标-流程-数据”业务管理主价值流，构建以流程驱动为核心理念的管理模型，通过业务管理与流程的融合、研发设计与流程的融合以及生产控制、嵌入式与流程的融合，实现对流程的有效管理和支持，促进企业管理与信息化的全面、深度融合；并重点关注研发设计软件、嵌入式软件与业务流程的融合，将设计、仿真、设备执行等业务动作融入工艺过程，以统一的流程工具来表达，提升型号研制效率与质量。
　　3.与业务深度融合的工业数据架构构建与业务深度融合的工业数据架构，最大化利用企业工业数据，在支撑企业体系化发展的同时，还能促进工业软件的迭代优化，整体形成可持续改善的良性闭环。对业务流程中的数据进行融合和规范化处理，并针对大数据场景下人工无法识别的深层次问题，引入大数据分析、人工智能等前沿技术，生成的数据模型可促进企业科研、生产、运营管理体系建设，并进而优化工业软件功能，整体形成持续迭代改善闭环。
　　（1）初步处理和融合。通过自主研发的流程引擎，结合电子表单将各类工业数据按业务规则进行固化，实现与业务的绑定，并在流程流转的各节点对数据进行实时采集、转换、传递及校验，针对有问题的数据进行及时处理与反馈。
　　（2）进阶处理和应用。针对大数据场景下人工无法识别和处理的问题，首先，将数据打上业务标记，与业务活动建立关联关系；其次，采用机器学习、智能特征提取等前沿技术，提取生成数据的特征模型，解决“问题背后的问题”，促进企业运营管理体系的提升，同时生成新的工业软件应用。
　　（3）数据管理与治理。制定数据质量、数据标准管理等办法，建立业务责任制，以“边用边治，边治边用”的方式使数据趋于规范，基于生成的高质量数据资源，建立企业级管理驾驶舱，形成标准实时完善、责任精准落实、数据质量提升的良性循环。
　　实践成效
　　数字化转型的实质是集技术创新、模式创新、管理创新于一体的生态效应工程。昌飞公司通过“流程驱动+数据赋能”，打造支撑数字化工程、数字化制造的一体化管理体系，取得不错的实践效果。昌飞公司先后获得全国工业企业质量标杆、国家级“智能制造标杆企业”、全国实施卓越绩效模式先进企业等荣誉，各项成果也在不断向产业链辐射推广。
　　1.基于流程驱动，打造一体化的数字化管理体系
　　昌飞公司坚持自主创新的建设理念，基于流程表单，打破软件边界和职能壁垒，深度融合业务与IT，践行“一个管理体系、一套管理系统”的理念，形成了信息化系统全生命周期敏捷研发体系，构建了基于流程驱动的一体化管控平台，建立了数字化管理体系，实现了单一数据源管理。
　　2.融合工业软件，形成数字化工程体系
　　通过工业软件的融合应用，解决了原信息系统存在的工业软件数据分散、未集中统一管理、无法协同、操作不便等问题，打造数字化工程体系，生成了更全面、规范的工业数据，同时也形成了完整的数字化定义的业务模型。
　　3.工业数据赋能，构建数字化制造体系
　　制定“点线面体”的智能制造推进分步实施路线，选取瓶颈车间和关键产品，构建动部件智能车间、智能物流配送中心、机加关重件智能车间，借助工业软件实现了从点、线、面到整个企业的相对智能，发挥工业数据的最大价值，优化制造流程，提高关键设备、瓶颈设备的利用率，助力企业全面实现数字化。
　　展望
　　未来，昌飞公司将继续深入贯彻落实党中央国务院关于推进新一代信息技术与制造业深度融合的决策部署，持续探索攻关工业软件发展关键技术，推进企业数字化转型升级，努力加快直升机装备跨代发展，为国防事业贡献昌飞力量。
　　（本文作者为航空工业昌飞副总信息师）