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工业互联网优秀应用案例-工业APP创新服务平台

日期：2018/3/26 21:31:05 作者：

工业互联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物，日益成为新工业革命的关键支撑和深化“互联网+先进制造业”的重要基石，将对未来工业发展产生全方位、深层次、革命性影响。在工业互联网产业联盟的指导下，产业发展组连续两年面向联盟成员及全社会开展了优秀应用案例滚动征集工作，旨在发现我国工业互联网新技术、新应用、新业态、新模式的最佳实践，加快优秀案例的宣传推广和规模化应用，助推我国工业互联网产业和应用体系加速形成，贯彻落实《国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》。通过联盟专家组的三轮评审，2017年共评选出了17个优秀案例，并由产业发展组组长和副组长单位牵头编写了优秀案例集。

案例 12
工业APP创新服务平台
——以工业技术软件化的独特视角助力我国制造业转型升级

我国政府近期出台的《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中，明确提出建立健全工业互联网平台技术体系，培育面向特定行业、特定场景的百万工业APP，为我国制造业实现数字化、网络化、智能化明确了具体时间表和行动方向。工业APP 通过封装工业知识和技术，构建工业大脑，将给制造业带来一场更加深远的革命。当前，发达国家正在加快推进工业技术平台化战略，积极培育新模式、新业态和新产业，以期抢占新一轮科技革命和产业变革的制高点，控制全球工业生态系统。北京索为系统技术股份有限公司（以下简称“索为系统”）基于“工程中间件”的“知识自动化”，形成了以SYSWARE 工程中间件平台为核心的产品系列，以及以工业APP 为核心的“众工业”工业云平台产品和解决方案，拥有完全自主知识产权。成为国内工业技术软件化的领导者、知识自动化技术的践行者。

一、项目概况

1. 项目背景

以波音、NASA、GE 公司为代表的工业巨头正在走向软件化的趋势，其核心是工业技术、知识、能力的软件化，也即形成工业APP 体系支撑产品的研制全过程，所形成的工业APP 可以让工业技术更好地保护、更快地运转、更大规模的应用，从而十倍百倍地放大工业技术的效应。
我国制造业信息化的二十多年，由于长期忽视工业APP 建设，我们工业化进程中的许多核心技术和知识产权，无法形成中国制造的核心竞争力，已成为我国成为制造强国战略目标实现的核心问题。
2. 项目简介
项目聚焦在船舶、汽车、医疗机械、航空航天等《中国制造2025》重点行业领域和北京市重点产业，以与行业龙头共建方式，围绕工业技术软件化核心技术，重点研发工业APP 封装、开发平台、运行平台，打造“技术-数据-知识”三位一体的新型工业技术平台，并开展应用实践，实现复杂装备制造业研发生产周期缩短30%，成本降低20%。未来还将逐步扩大范围，通过社会化共建方式建设推进“基础共性”类工业APP 的建设及应用，最终形成以工业APP 为媒介的开放、自适应、生态型的面向产业链协同的工业互联网生态体系，有力支撑我国制造业的转型升级，推动制造强国战略目标的实现。
3. 项目目标
面向重点工业行业领域，通过建设工业APP 创新服务平台，以系统工程方法为指引，面向产品研制各个业务环节抽取、提炼、封装相关工业知识、工业技术，进而形成工业APP，并基于平台面向各业务环节动态组织编排相关APP，快速完成产品的构建、仿真分析等业务活动，实现产品研制过程在Cyber 空间的充分迭代优化，提升研发效率和研发质量，以工业技术软件化的独特视角助力我国制造业转型升级。

二、项目实施概况

1. 项目总体架构

工业APP创新服务平台总体架构：
 IaaS 层：包括各种硬件资源的设备、高性能计算集群等及其虚拟化；
 PaaS 层：为工业软件的部署和运行提供支撑，并提供运行期的监控和安全控制管理机制；
 SaaS 层：提供各种传统工具类软件、管理类软件的工业应用服务；
 中间件层：包括提供集成与适配中间件、统一数据/活动/业务模型中间件，将异构工业软件操作指令和数据转化为统一的中性格式，实现异构工业对象的集成与驱动；
 开发层：为通用的业务领域工业APP 开发提供基础框架，实现对各种异构的工业软件、系统和资源进行集成、整合和封装，转化为中性的统一业务模型；
 运行层：提供支撑工业APP 的运行环境，支撑工业APP 对相关活动、流程、组件、模块、数据、知识、资源进行有效的整合和管理，且支持工业APP 在异构环境中运行；
 应用层：按照行业领域构建出工业APP 包，并积累构建支撑工业APP运行的知识库，并基于平台促进知识的交易和流通。

2. 主要建设内容

1）工程中间件平台
工程中间件平台主要提供工业APP 与平台底层的工业软件、工业设备等的连接与适配。
 工业软件/设备智能适配中间件：一方面，实现产品研制过程中各学科、各领域软件的集成与协同；另一方面，实现工业设备的互联互通与集成；
 基于统一活动模型的全过程管控中间件：基于统一活动模型，以统一方式描述和表达研发过程中涉及到的管理、工程任务，打通管理与工程之间的各个环节，实现跨部门、跨专业的分布式、协同化动态全过程管理体系；
 基于统一数据模型的大数据管控中间件：建立产品研制过程中复杂异构数据的模型标准与体系规范，实现基于统一模型体系的研发协同，为指导和控制各个专业领域的设计、综合与验证提供支撑；
 基于统一业务模型的工业APP 运行管控中间件：统一业务模型将统一数据模型、统一活动模型以及界面模型进行整合，面向特定的业务场景提供支撑。
2）工业APP 的开发平台
提供将工具、数据、流程、知识等进行统一封装为知识组件的可视化平台，涵盖工程过程中的操作、方法、规则或流程，同时通过将各知识组件不断组合与扩展，最终构建适用于专业领域的工业APP，使其独立于设计流程或设计思想的变化，具有跨项目、跨时间、跨平台的通用性。
 数据模型建模工具：提供满足多种工程应用场景的数据建模工具，允许开发者建立符合企业实际管理的需求、设计、仿真、试验等各个阶段的数据模型。
 可视化的业务逻辑定制器：通过控制流、数据流、事件的方式提供开发者可视化地定义业务逻辑。同时提供大量第三方工具、系统集成组件、逻辑控制组件（For/While/IF 等）、函数、公式、活动、AI 算法等单元逻辑。
 无编程的交互界面定制器：使用非编程、可视化的交互界面定义工具，可为封装的设计分析流程创建定制化的交互界面，提高使用友好性。
3）工业APP 的运行平台
工业APP 运行平台提供统一的工业APP 运行环境，依托工业APP 库，按特定顺序调度执行以完成特定的业务工作。主要功能包括：
 连接工业APP 库，查看、组织、编排、调度、监控相关工业APP；
 利用中间件平台各种组件，驱动执行工业APP 内封装的工具软件；
 与高性能作业管理系统集成，实现软硬件资源的合理配置；
 实现与工业知识库的精准匹配，以及知识的智能推送等；。 支持面向特定专业快速设计和系统集成仿真两种业务模式，提高设计效率。
3）工业知识库体系建设
工业知识库主要建设内容包括：工业数据集成、工业语料库实现、基于智能语义的归一化处理、工业数据结构化处理、工业成组技术实现、工业成组知识库搭建、工业三化知识库搭建、工业辅助知识库搭建、工业知识图谱搭建以及工业应用组件实现。工业知识库是工业APP 的重要支撑。

三、下一步实施计划

1. 深入推广阶段（2018 年-2019 年）
进一步与兵器、船舶、航空航天相关龙头企业深度合作，持续构建和提升索为系统公司在工业APP 创新服务平台方面的平台运营能力、人才培养能力、以及合作交流能力，扩大应用范围广度和深度，有效提升装备研制效率。

2. 生态培育阶段（2020 年及以后）
生态培育阶段建设目标是强化软件支撑和定义制造业的基础性作用，形成工业APP 开发、流通、应用的新型网络生态系统，进一步探索以工业APP为抓手，推动制造业转型升级的工业发展新模式，培育新型工业生态体系，为加快实现制造强国战略目标提供源动力。

四、项目创新点和实施效果

1. 项目先进性及创新点
 建立工业领域百万级的超级词表、语料库，实现基于语义计算的知识推理引擎，进而实现基于语义的知识推送、知识搜索、领域专脑、智能问答，形成工程领域的知识图谱；
 研究突破中性指令技术，建立驱动各类异构CAX 软件的中性指令集，并针对不同的CAX 软件开发针对性的适配器，实现中性指令集与CAX 软件之间的双向驱动；
 建立图形化的知识封装环境，为工程技术人员研发构建图形化知识封装环境，极大降低企业知识的封装难度和门槛。

2. 实施效果
1）中国船舶工业集团工业创新应用
基于工业APP 创新服务平台，通过云平台聚合船舶产业链上的各种资源，如软件资源、硬件资源、设计单位、生产企业、运输物流企业等，并在搜集和整理船舶设计知识的基础上形成一个覆盖船舶各层级（如总体、大系统、子系统、部件、零件）及各环节（如设计、生产、实验、运营等）的知识结构化和条目化，进而形成知识图谱，工程设计人员可基于工业APP 应平台快捷、方便地获取相关要点和解决办法，从而有效降低船舶产品的设计、生产难度，避免出现颠覆性的变更，实现导航式的网络化工业设计、生产和运营。

2）中国船舶重工集团工业创新应用
中国船舶重工集团基于工业APP 创新服务平台，正在着力开展中国重工云建设，主要包括专有云、公有云、国际云以及企业端平台。专有云以军品装备产品研发设计、生产、服务保障全价值链为重点服务对象，构建面向集团内资源整合、技术创新、协同运营、统一管控平台；公有云以中船重工非船领域的高速增长，聚集整合社会化的创新能力、制造能力、优质的人才技术、民间资本等民用工业资源；国际云承载着国际重工业资源配置、国际重工业供需市场对接的重要使命。企业端平台部署于各企业内部，用于支撑企业自身的产品研发、生产、服务全产业链。通过建设中船重工云，实现集团降本、提质、增效的发展目标，形成集团对市场的快速反映能力（敏捷制造），提高员工工作激情，激发企业创新活力，为中船重工实现“军民融合、技术领先、产融一体的创新型领军企业”提供坚实的信息化支撑。

3）航空工业洪都650 所基于组件的飞机集成研发应用
以“基于组件的飞机集成研发协同设计”理念为指引，以“集成研发核心业务”为出发点，以“工具、数据、过程、知识” 一体化先进思想为指导，建设航空工业洪都的飞机综合设计平台。通过将科研计划管理、流程管理、数据管理、工具集成应用在飞行器设计各专业方向中，进而实现分散林立的工程软件系统的互联互通，在工具集成、过程集成、数据集成三方面有效整合各种资源，以此为基础再通过“专业组件”搭建各专业自有的工程应用系统，深度满足用户个性化的需求，又不脱离企业大平台的总体框架，最终实现多型号、全专业的协同设计，实现多型号、全专业的快速迭代和全数字无纸化设计，从而为武器装备的研制打造一套全方位的先进的、集成的研发体系。

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