“軟件制造儀器”的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

摘 要 本文介紹了從1979年作者在杭州提出“軟件制造儀器”到北京2012年5月中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇提出“軟件制造一切”，并指出了第三次工業(yè)革命正在到來(lái)，它是制造方式的一大轉(zhuǎn)變，即由傳統(tǒng)的硬件制造構(gòu)成的高端機(jī)械制造轉(zhuǎn)變?yōu)橛晌㈦娮有酒颓度胧诫娔X為載體的“軟件制造”，并引發(fā)大量制造業(yè)從硬件制造為主向軟件制造為主的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞 云智慧時(shí)代；虛擬儀器；云智慧儀器；軟件制造

中圖分類(lèi)號(hào) TP216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)052-0227-01

從19世紀(jì)開(kāi)始的蒸汽機(jī)和煤炭應(yīng)用的第一次工業(yè)革命，到20世紀(jì)由電力、內(nèi)燃機(jī)和石油應(yīng)用的第二次工業(yè)革命，主流機(jī)械制造和高端制造業(yè)的主流產(chǎn)品幾乎都是基于各種金屬及塑料制品的“硬件制造”。第三次工業(yè)革命將由“新能源”+“軟件制造”+互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）+云計(jì)算所構(gòu)成，云智慧技術(shù)是第三次工業(yè)革命的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)和高端設(shè)備制造業(yè)的核心技術(shù)將從硬件制造為主向軟件制造為主轉(zhuǎn)化。

1 虛擬儀器（VI）的誕生

1979年我國(guó)在杭州核試驗(yàn)防護(hù)工程學(xué)術(shù)會(huì)上提出了“軟件制造儀器”，1986年美國(guó)NI公司提出“軟件即是儀器”，在中國(guó)和美國(guó)兩國(guó)科學(xué)家的共同研究和努力下，誕生了虛擬儀器VI。而VI虛擬儀器經(jīng)過(guò)33年的發(fā)展，目前已經(jīng)能取代許多傳統(tǒng)的測(cè)試儀器，事實(shí)表明虛擬儀器技術(shù)將是全世界產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)革新的推動(dòng)者和發(fā)動(dòng)機(jī)。

所謂虛擬儀器其實(shí)并非是傳統(tǒng)的儀器，它是指集數(shù)據(jù)采集和信號(hào)調(diào)理器、信號(hào)處理技術(shù)于PC機(jī)技術(shù)為一體的軟件為主制造儀器。

中國(guó)制造業(yè)的整個(gè)檢測(cè)過(guò)程需要產(chǎn)業(yè)升級(jí)，變單一參數(shù)測(cè)量為綜合參數(shù)測(cè)量，特別是自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備。產(chǎn)業(yè)升級(jí)包括減少用人，用設(shè)備代替人工，改手工上料為自動(dòng)上料，整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)融為一體。把自動(dòng)生產(chǎn)、自動(dòng)裝配、自動(dòng)物流、自動(dòng)檢測(cè)四個(gè)環(huán)節(jié)合并在一起，減少物料上線(xiàn)下線(xiàn)的高成本環(huán)節(jié)，需要自動(dòng)化的工業(yè)程控設(shè)備，用VI先進(jìn)技術(shù)代替落后技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

中國(guó)制造業(yè)要升級(jí)，需要解決的問(wèn)題雖然很多，例如生產(chǎn)線(xiàn)升級(jí)、信息化改造。組織結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，各產(chǎn)業(yè)鏈的整合，企業(yè)升級(jí)是現(xiàn)代化企業(yè)的生存之道，VI和云智慧儀器是提高國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。如以某單位目前研發(fā)成功的軸承自動(dòng)測(cè)量機(jī)為例，它能實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，不需要人工操作。軸承測(cè)量分為尺寸測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量、表面測(cè)量、摩擦力矩測(cè)量等等，如果采用傳統(tǒng)測(cè)量方式，采用單一參數(shù)測(cè)量設(shè)備，構(gòu)成整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，這種狀況下一條檢測(cè)線(xiàn)需要15人左右，質(zhì)量控制成本非常高。而采用虛擬儀器技術(shù)，構(gòu)建一條自動(dòng)檢測(cè)線(xiàn)，把尺寸、外觀、振動(dòng)、摩擦力矩集中到一個(gè)設(shè)備上面。這是光、機(jī)、電融合的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備不需要用人，完全能自動(dòng)完成任務(wù)，大大提高了效率和檢測(cè)可靠度提升了產(chǎn)品質(zhì)量。在這樣的制造生產(chǎn)中，最核心最關(guān)鍵的就是虛擬儀器技術(shù)，而VI的核心就是“軟件”。

軟件是人類(lèi)智慧和知識(shí)的集中體現(xiàn)，是全人類(lèi)智慧及知識(shí)的匯聚處，經(jīng)過(guò)軟件可以把人類(lèi)的知識(shí)和智慧集聚融合起來(lái)。人類(lèi)的智慧和知識(shí)制造了全人類(lèi)的生活生產(chǎn)工農(nóng)業(yè)的各種產(chǎn)品、設(shè)備及裝置甚至包括食物、空氣和水（航天器上的水和空氣是要人造的），因此可以說(shuō)“軟件可以制造一切”。

2 云智慧儀器的提出

2009年11月，作者在桂林全國(guó)第三屆虛擬儀器大會(huì)報(bào)告上提出云智慧儀器（CSI）概念；2011年10月，云智慧儀器的階段成果基于INV3060系列的跨平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)式DASP軟件系統(tǒng)試運(yùn)行成功，CSI初步實(shí)現(xiàn)。

我們?cè)?979年提出來(lái)虛擬儀器的核心概念，軟件制造儀器。到了2009年11月提出云智慧儀器，這是下一代科學(xué)儀器的未來(lái)，必然對(duì)全人類(lèi)科學(xué)試驗(yàn)和科學(xué)儀器帶來(lái)重大變革，從而服務(wù)變成科學(xué)儀器生產(chǎn)制造和使用的關(guān)鍵形式，人類(lèi)將進(jìn)入神話(huà)式的云智慧儀器時(shí)代。云智慧儀器=VI+互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)（傳感網(wǎng)）+網(wǎng)絡(luò)式智能數(shù)采儀+智能傳感器+云計(jì)算+DASP各種科學(xué)儀器軟件包。VI是Virtual Instrument虛擬儀器，CSI就是Cloud Smart Instrument云智慧儀器，CSI云智慧儀器將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

云智慧儀器的重要發(fā)展里程碑如下：

①1946年2月第一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)在美國(guó)賓州大學(xué)誕生

②1969年互聯(lián)網(wǎng)在美國(guó)研發(fā)成功

③1979年中國(guó)COINV創(chuàng)始人提出軟件制造儀器

④1986年美國(guó)NI公司提出“軟件即是儀器”

⑤2008年美國(guó)IBM公司CEO提出智慧地球概念

⑥2009年中國(guó)COINV提出云智慧儀器的概念

⑦2012年2月美國(guó)里夫金提出第三次工業(yè)革命的書(shū)在法國(guó)出版

⑧2012年5月中國(guó)提出云智慧時(shí)代—“軟件可以制造一切”

云智慧時(shí)代的第三次工業(yè)革命展望：云智慧能源中心—能源互聯(lián)網(wǎng)；云智慧科學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)室；云智慧故障診斷中心；云智慧醫(yī)療中心；云智慧教育中心；云智慧機(jī)器人，云智慧科研中心等等。將來(lái)科研機(jī)構(gòu)的許多研究工作可以通過(guò)云智慧來(lái)實(shí)現(xiàn)，一種神話(huà)式“云智慧”時(shí)代即將到來(lái)，也就是第三次工業(yè)革命即將到來(lái)。

3 云智慧時(shí)代—第三次工業(yè)革命正在走來(lái)

2012年5月中國(guó)COINV在中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)論壇上提出“云智慧時(shí)代”—第三次工業(yè)革命正在走來(lái)，從“軟件制造儀器”到“軟件制造一切”

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，除了陽(yáng)光、食物和水以外的一切，軟件都可以制造或滲透到一切物品、事物和過(guò)程中。“軟件制造”將取代大量傳統(tǒng)的“硬件制造”，軟件制造與互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算緊密結(jié)合，將產(chǎn)生“云智慧技術(shù)”。凡是有信息和管理的事件和事物過(guò)程中，云智慧將產(chǎn)生決定性的作用，為全球智慧化起關(guān)鍵作用。今天大量無(wú)人駕駛飛機(jī)，無(wú)人駕駛汽車(chē)、火車(chē)，無(wú)人操作的各種設(shè)備和各種機(jī)器人，凡是信息量高度密集，需要更多智慧的核心控制關(guān)鍵部位，都可用軟件和微電子芯片制造，簡(jiǎn)稱(chēng)“軟件制造”?！败浖圃臁睂⑷〈罅總鹘y(tǒng)的硬件制造，特點(diǎn)是：高端制造業(yè)的產(chǎn)品越來(lái)越小巧，越來(lái)越精致，省電，省材料，軟件幾乎可以制造“一切”。人們的生產(chǎn)、生活、機(jī)器制造、社會(huì)活動(dòng)都將進(jìn)入“云智慧時(shí)代”。它的簡(jiǎn)單表達(dá)式：

①云智慧技術(shù)=“軟件制造”+互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）+云計(jì)算；

②云智慧時(shí)代=“新能源”+云智慧技術(shù)=第三次工業(yè)革命；

4 結(jié)論

我國(guó)正趕上第三次工業(yè)革命的起步階段，第一次第二次工業(yè)革命制造方式以硬件制造為核心，第三次工業(yè)革命以少量高精尖硬件配上大量軟件的“軟件制造”取代傳統(tǒng)的硬件制造。人們雖習(xí)慣于硬件制造，但云智慧時(shí)代的大部分高精尖硬件可能轉(zhuǎn)化為軟件制造，這樣更省材料、能源、人力、物力，變成高度智慧的生產(chǎn)制造方式?！败浖圃臁睂⒅鸩饺〈罅總鹘y(tǒng)的硬件制造，“軟件制造儀器”也將逐步過(guò)渡為“軟件制造一切”?！败浖圃臁备淖兞耸澜?，因此在后PC時(shí)代IT行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展就是“軟件制造”，我國(guó)搞“軟件制造”應(yīng)該有優(yōu)勢(shì)，這樣高度智慧的國(guó)家、智慧地球?qū)⒅鸩綄?shí)現(xiàn)，第三次工業(yè)革命正大步走來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]應(yīng)懷樵.振動(dòng)測(cè)試和分析[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1979.

[2]應(yīng)懷樵.\"虛擬儀器\"(VI)與計(jì)算機(jī)測(cè)試分析儀器(CATAI)在動(dòng)態(tài)測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用[J].測(cè)控技術(shù)，2000，8.

[3]應(yīng)懷樵.虛擬儀器的過(guò)去、現(xiàn)在和將來(lái)[J].中國(guó)信息導(dǎo)報(bào)，2003，11(419).

[4]應(yīng)懷樵，劉進(jìn)明，沈松等.虛擬儀器實(shí)時(shí)高精度頻率、幅值、相位與失真度分析[C].現(xiàn)代振動(dòng)與噪聲技術(shù)(第5卷)北京:航空工業(yè)出版社，2007:517-520.

[5]陳尚松，李智，雷加等.虛擬儀器回顧與展望[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，增刊，2009.

[6]應(yīng)懷樵.\"云\"智慧儀器與\"云\"智慧測(cè)試時(shí)代[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2010，6.