我國工業(yè)APP發(fā)展的特征、前景及建議

張艦

人類工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了從力電聲光磁熱核等技術躍遷，到利用計算機軟件優(yōu)化工業(yè)復雜系統(tǒng)，再到軟件云化、平臺化形成工業(yè)軟件生態(tài)的過程。在工業(yè)技術軟件化趨勢推動下，企業(yè)通過軟件化沉淀工業(yè)技術知識來提升創(chuàng)新能力的需求日益凸顯，工業(yè)App概念應運而生。與一般工業(yè)軟件本地化部署、體量巨大、操作復雜、主要針對抽象工業(yè)問題不同，工業(yè)App是一種將實踐中已經(jīng)被證明可行的工業(yè)技術知識封裝固化后形成的工業(yè)應用程序，針對具體工業(yè)場景、問題和流程，部署多元、小巧易操作。

作為工業(yè)4.0時代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值實現(xiàn)的最終出口，工業(yè)App對提升我國制造業(yè)發(fā)展起點和國際競爭力，賦能產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟數(shù)字化轉型，強化工業(yè)技術知識積累、傳遞、共享等方面具有重要意義。西方制造強國已開展了一系列開發(fā)實踐，德國制造領軍企業(yè)依據(jù)工業(yè)4.0體系標準，結合工業(yè)實際應用需求研發(fā)推廣各類工業(yè)App。西門子在2017年漢諾威工業(yè)展覽會上展示了依托MindSphere操作系統(tǒng)封裝的50種工業(yè)App。美國深知工業(yè)軟件在搶占新工業(yè)革命制高點中的作用，以“云平臺+工業(yè)App”來搶工業(yè)數(shù)據(jù)入口主導權、提升用戶粘性、鞏固工業(yè)智能化優(yōu)勢。GE構建起以150種工業(yè)App為核心的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，涵蓋醫(yī)療、發(fā)動機、核電、石油化工等高端裝備全生命周期管理服務。PTC提出“ThingWorx平臺+Apps+生態(tài)”布局，為制造業(yè)企業(yè)提供各環(huán)節(jié)標準App套件。波音、洛克希德等也在大規(guī)模開發(fā)工業(yè)App。

一、我國工業(yè)App發(fā)展的總體特征

（一）多場景探索：覆蓋橫向多工業(yè)環(huán)節(jié)和縱向多業(yè)務層級

橫向看，應用到研發(fā)設計、加工制造、運維服務等不同環(huán)節(jié)。研發(fā)環(huán)節(jié)，將工業(yè)機理、技術知識結構化、模型化，封裝形成工業(yè)App來驅動工業(yè)軟件平臺實現(xiàn)特定研發(fā)場景應用，如索為系統(tǒng)將飛機設計流程、技術知識與最佳實踐封裝為工業(yè)App，驅動CATIA、NX、Creo、CAE軟件完成飛機總體及零部件的設計與仿真。制造環(huán)節(jié)，更多是將一些關鍵的高度重復環(huán)節(jié)核心技術封裝，以優(yōu)化工藝、提升效率、穩(wěn)定質量。精諾智能熔煉App提供127種合金鋼個性化配料模型，解決熔煉合金原料成分配比問題，實現(xiàn)原材料成本控制和產(chǎn)品質量最優(yōu)。臺達電子的自動缺陷分類App可替代60%的檢測人員，識別速度從人工每張2—3秒縮短至250毫秒/張，產(chǎn)品良率提升5%—6%。運維環(huán)節(jié)，主要是用于設備運行監(jiān)視、報警、故障分析、維護等的工業(yè)App，如針對油氣管道智能巡檢、高鐵轉向架健康監(jiān)測、飛機發(fā)動機技術狀態(tài)管理、大型能源機組主設備指標檢測等的工業(yè)App。

縱向看，應用到設備、車間、企業(yè)等不同層級。設備層級，主要以提升設備運行效率為落腳點，運用工業(yè)App對設備故障頻發(fā)區(qū)域與周期的數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析，感知設備健康狀況，預判故障發(fā)生，開展預測性維護。車間層級，主要是在工藝工裝、生產(chǎn)管控、計劃管理方面的應用，如瀚云科技的工廠生產(chǎn)管理App，能夠實現(xiàn)車間內(nèi)部設備運行、生產(chǎn)過程監(jiān)控以及人員排單績效等的信息化智能化管理。企業(yè)層級，利用工業(yè)App來推動企業(yè)經(jīng)營的可視化、透明化，加快采購、生產(chǎn)、營銷、倉儲物流等的全局數(shù)字化、決策智能化。如鼎捷軟件的企業(yè)運營管控App，可以完成追溯、監(jiān)控、檢測、洞察、商機挖掘、準確預測全流程，增強企業(yè)商業(yè)變化洞察力。斯諾物聯(lián)研發(fā)的貨準達企業(yè)物流智能App，主要面向制造企業(yè)物流業(yè)務中信息不對稱、流程不透明、標準不規(guī)范等問題。

（二）多發(fā)展路徑：依托用戶群、生態(tài)體系、共性技術

使用端，部分擁有龐大用戶群的企業(yè)，利用用戶的使用慣性將工業(yè)App滲透到其生產(chǎn)經(jīng)營中。擁有60萬家企業(yè)用戶的浪潮是其中典型例子，其瞄準浪潮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的中小機床企業(yè)用戶，開發(fā)了三維協(xié)同設計、智慧機床管理、智慧能源管理、整機及備件物流、訂單協(xié)同等一系列工業(yè)App，幫助用戶提升生產(chǎn)經(jīng)營效率。

開發(fā)端，擁有龐大生態(tài)圈的互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)，通過提出新技術、新理念引導技術潮流，不斷推進工業(yè)App體系進化。阿里云平臺聚集了4000家行業(yè)服務商和20萬人的開發(fā)者社區(qū)，其開放的3大行業(yè)知識圖譜、19種業(yè)務模型、7個行業(yè)數(shù)據(jù)模型及20多個行業(yè)算法模型，使開發(fā)者能夠將行業(yè)知識、大數(shù)據(jù)、算法便捷融合，目前已沉淀400多款工業(yè)App。

平行端，一些企業(yè)對本行業(yè)本領域業(yè)務梳理分析，構建面向全行業(yè)或某細分領域的共性技術工業(yè)App，減少業(yè)內(nèi)重復投資建設，提升業(yè)務的標準化、規(guī)范化水平。中國航發(fā)商發(fā)公司開發(fā)的600多個支撐航空發(fā)動機研發(fā)設計不同專業(yè)領域的工業(yè)App，推動航空發(fā)動機行業(yè)技術、知識、人才共享，解決研發(fā)設計的重復性、合規(guī)性問題。機械裝備領域的一些基礎零部件共性App也是這種推進路徑的典型案例，如杭州優(yōu)海面向汽車零部件細分領域推出的數(shù)字工廠系列App。

（三）多主體參與：包含不同類型行業(yè)企業(yè)和政府

解決方案供應商依托自身技術和經(jīng)驗優(yōu)勢打造工業(yè)App，賦能多工業(yè)環(huán)節(jié)。研發(fā)方案供應商將研發(fā)設計流程、數(shù)據(jù)、知識、工具軟件及應用系統(tǒng)封裝，形成設計、仿真工業(yè)App產(chǎn)品。如，維拓科技的產(chǎn)品三維模型智能設計App，云道智造的Simdroid，可供無仿真經(jīng)驗的產(chǎn)品設計工程師便捷使用。制造方案供應商將設備、物料、人員、能源等數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)專業(yè)理論集成，構建工業(yè)App。如，富士康BEACON平臺的工業(yè)級App體系，實現(xiàn)生產(chǎn)送料過程優(yōu)化和設備防錯良率預測，海爾COSMOPlat—IM通過解決流水線和用戶需求互聯(lián)互通實現(xiàn)用戶需求驅動下的柔性、敏捷生產(chǎn)。運維方案供應商專注于通過工業(yè)App來提升設備監(jiān)控、故障診斷的智能化、規(guī)范化水平。如，太極計算的風電機組出力性能評估及優(yōu)化智能App為設備安全運行、異常預警、性能優(yōu)化等提供技術指導，徐工信息的設備畫像工業(yè)App幫助減少設備異常損失。

流程行業(yè)企業(yè)利用工業(yè)App來推動工藝優(yōu)化、節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)、高效運維。石化行業(yè)對工業(yè)App的應用圍繞工藝環(huán)節(jié)及裝置復雜、能耗高、安全生產(chǎn)壓力大等痛點展開。如，云南石化通過IPC系統(tǒng)實現(xiàn)千萬噸減壓裝置一次開車成功，恒逸石化構建利用鍋爐燃燒參數(shù)優(yōu)化模型實現(xiàn)燃煤消耗降低4%、蒸汽量提升3%，茂名石化利用安全風險診斷模型實現(xiàn)異常狀態(tài)和安全風險的實時報警。冶金行業(yè)的工業(yè)App重點拓展方向為產(chǎn)品優(yōu)化。寶鋼的熱軋力學性能設計與優(yōu)化模型App，能夠讓普通工人對幾十個鋼鐵產(chǎn)品成分和工藝進行優(yōu)化。類似的還有連鑄工藝App、力學性能預報App。能源電力行業(yè)的工業(yè)App應用以運維為主，如風電領域的風機監(jiān)控、運行調度和運維檢修，水電領域的水輪機、引水機、發(fā)電機、軸系故障監(jiān)測診斷，火電領域的在線監(jiān)測、故障診斷、運行優(yōu)化。

離散行業(yè)企業(yè)將自身細分領域所掌握核心技術封裝入工業(yè)App，解決行業(yè)內(nèi)問題。鄭州機械研究所開發(fā)的齒輪系列工業(yè)App，使用戶只需通過參數(shù)化輸入即可得到齒輪設計結果，避免了反復查找技術手冊、CAD制圖、有限元分析等復雜步驟。浙江陀曼將其在軸承領域積累的核心關鍵技術封裝形成工業(yè)App，破解廣大中小軸承企業(yè)智能制造難題，已服務慈溪、常山等軸承產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)超1000家企業(yè)。

地方政府面向地方特色塊狀經(jīng)濟，主導構建地方行業(yè)共性App生態(tài)體系。浙江打造具有浙江特色的“1+N”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺體系，培育1個國際水準的跨行業(yè)、跨領域的基礎性平臺（supET平臺）、10個國內(nèi)領先的行業(yè)級平臺，開發(fā)集成3萬款以上工業(yè)App，已成功服務中策橡膠、正泰新能源等細分領域龍頭企業(yè)，幫助企業(yè)創(chuàng)造利潤數(shù)十億元。北京、重慶、山東等地與索為系統(tǒng)開展合作，以“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)App”模式構建開放、自適應的工業(yè)App開發(fā)和應用體系。

二、工業(yè)App發(fā)展中應關注的問題

（一）開發(fā)零散，缺少有序技術轉化

基礎共性App和行業(yè)通用App數(shù)量少，已有的模型化程度不高、微服務功能模塊賦能不足，造成很多企業(yè)要從基礎的App開發(fā)入手，低水平重復問題突出。各行業(yè)的工業(yè)App開發(fā)零散且不成體系。研發(fā)設計、工藝優(yōu)化類App數(shù)量少，狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷類App數(shù)量多;基于業(yè)務系統(tǒng)等多源異構數(shù)據(jù)開發(fā)的App少，基于單一數(shù)據(jù)源開發(fā)的App多。缺乏統(tǒng)一的開發(fā)和測試方法、成熟可推廣的工程化路徑，企業(yè)自研軟件很難轉變成商業(yè)工程軟件。

（二）開源產(chǎn)業(yè)較弱、開源社區(qū)建設滯后

Cloud Foundry、Openshift、Kubernetes、Docker Spring、Eclipse、Linux等常用開源產(chǎn)品均為國外企業(yè)把控。GE、西門子、PTC等企業(yè)建立的開源社區(qū)，擁有上萬名外部開發(fā)者。我國工業(yè)App開源社區(qū)建設起步晚，社區(qū)成員主要來自企業(yè)內(nèi)部，外部開發(fā)者參與較少。不少平臺向第三方開發(fā)者收費，要求分享App服務收入，抑制了培育初期外部開發(fā)者參與的積極性。

（三）商業(yè)運作模式不清晰

工業(yè)生產(chǎn)需求復雜且專業(yè)，工業(yè)App目前主要在局部專業(yè)領域，商業(yè)模式難以定式，沒有像消費App領域一樣的共性爆款產(chǎn)品，甚至有大量僵尸應用，如眾工業(yè)“百萬工業(yè)App平臺”上的590款工業(yè)App，仍有258款購買量為0。面向工業(yè)App的交易機制、知識產(chǎn)權認定與保護機制、產(chǎn)品安全保障、用戶信用體系探索剛剛起步，工業(yè)、ICT、互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)多方利益協(xié)調機制和合作模式也仍在探索中。

（四）工業(yè)企業(yè)參與積極性不足

工業(yè)App本質上仍姓“工”，從制造強國經(jīng)驗看，工業(yè)企業(yè)尤其是頭部企業(yè)的深度參與對推進工業(yè)技術知識軟件化意義顯著。目前我國推動工業(yè)App研制的主力仍是ICT、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，工業(yè)企業(yè)的積極性和深度不足。掌握技術的企業(yè)，尤其是大型國企擔心被同業(yè)“矮化”，或受制于項目執(zhí)行中的創(chuàng)新或報獎需要，趨于自己重復再造“一個輪子”，造成共享技術或參與同業(yè)開發(fā)的意愿不足。只依靠不熟悉工業(yè)生產(chǎn)實際需求和技術標準的IT開發(fā)團隊，可能造成工業(yè)App產(chǎn)品難以充分結合工業(yè)場景、解決實際痛點。

三、我國發(fā)展工業(yè)App的前景及建議

（一）發(fā)展前景

工業(yè)4.0時代，工業(yè)App作為工業(yè)Know—how沉淀的重要載體，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)價值實現(xiàn)的最終出口，對于提高我國制造業(yè)發(fā)展起點及國際競爭力，帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟數(shù)字化智能化轉型，實現(xiàn)工業(yè)技術知識的更好積累、傳遞、共享等方面具有重要作用。針對這樣一種工業(yè)軟件的新形態(tài)，我國在應用場景、市場空間、技術和數(shù)據(jù)支撐、模式積累上具備優(yōu)勢。

首先，我國工業(yè)門類齊全、應用場景眾多，在優(yōu)化研發(fā)設計、生產(chǎn)過程、資源配置、管理決策等方面市場需求巨大。國務院提出到2025年培育百萬工業(yè)App，工業(yè)技術軟件化產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟樂觀估計，2019年我國工業(yè)App數(shù)量僅為1萬款，缺口巨大。

其次，我國網(wǎng)絡協(xié)同制造、個性化定制、服務型制造等新模式蓬勃發(fā)展。大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿領域勢頭強勁，積累的大量技術、數(shù)據(jù)資源能夠為工業(yè)App發(fā)展奠定技術和數(shù)據(jù)基礎。

再次，我國擁有支付寶、微信等全球領先的消費App、超過2000款政務民生領域App，其運營模式可以對工業(yè)App提供有效借鑒。

（二）建議

一是推進工業(yè)四基和重點行業(yè)領域應用。梳理工業(yè)四基以及電子信息、高端裝備、航空航天、新材料、石化等重點行業(yè)真實應用場景需求，堅持普適性強、復用率高、帶動性強原則，加快培育具有高支撐價值的基礎共性和行業(yè)通用工業(yè)App。鼓勵納入地方新型數(shù)字基礎設施建設計劃，配套專項資金支持。支持工業(yè)企業(yè)通過測試床或購買服務等方式對優(yōu)秀方案進行應用，在應用中發(fā)現(xiàn)問題并實現(xiàn)迭代。

二是夯實工業(yè)App產(chǎn)業(yè)化基礎。加快應用參考架構、微服務框架、工業(yè)知識封裝等工業(yè)App基礎標準制定。引導科研院所、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、大型國企圍繞工業(yè)通信協(xié)議適配、數(shù)據(jù)交換、異構系統(tǒng)集成等關鍵構件，復雜系統(tǒng)建模、操作指令集適配、可視化編程、執(zhí)行控制引擎等關鍵技術加強攻關，推出一批工業(yè)App開發(fā)工具和技術。完善工業(yè)App集成測試驗證環(huán)境，加快構建標準測試體系、質量評價體系、標識管理體系。

三是加快構建開源開放生態(tài)。引導工業(yè)企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、ICT企業(yè)、系統(tǒng)集成商及開發(fā)者建設以“開發(fā)—流通—應用”為主線的工業(yè)App開放生態(tài)，探索工業(yè)App培育新模式。加快工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺綜合集成、測試驗證、質量管控服務能力，向開發(fā)者開放API接口、SDK包，提供豐富的開發(fā)工具、算法、模型等微服務組件，匯聚高水平開發(fā)團隊和人才。支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、行業(yè)協(xié)會有序開設工業(yè)App應用商店，促進市場化流通。加強交易規(guī)則、服務規(guī)則、開源知識產(chǎn)權保護研究。

四是引導工業(yè)企業(yè)深度參與。引導大型國企、行業(yè)龍頭企業(yè)和行業(yè)協(xié)會圍繞生產(chǎn)周期和數(shù)據(jù)周期沉淀專業(yè)工業(yè)知識，加快成熟自研軟件、算法、模型等溢出、復用。設立專門機構推進工業(yè)技術軟件化、工程化。嚴查相似工業(yè)技術知識重復封裝。以工業(yè)App使用范圍和使用價值為基礎，探索“企業(yè)算產(chǎn)值、領導算業(yè)績、工程技術人員算成果”的開發(fā)激勵評價機制。

（作者單位：國家發(fā)展改革委國地所）