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終于有人(rén)把工業APP講明(míng)白了(le)

2022-10-21新聞

作者：何強李義章(zhāng)

本文經授權轉載自工控百家談公衆号

工業APP的(de)定義

工業APP是一種承載工業技術知識、經驗與規律的(de)形式化(huà)工業應用(yòng)程序，是工業技術軟件化(huà)的(de)主要成果。

工業APP是爲了(le)解決特定問題、滿足特定需要而将工業領域的(de)各種流程、方法、數據、信息、規律、經驗、知識等工業技術要素，通(tōng)過數據建模與分(fēn)析、結構化(huà)整理(lǐ)、系統性抽象提煉，并基于統一的(de)标準，将這(zhè)些工業技術要素封裝固化(huà)後所形成的(de)一種可(kě)高(gāo)效重用(yòng)和(hé)廣泛傳播的(de)工業應用(yòng)程序。

工業APP是工業技術軟件化(huà)的(de)重要成果，本質上是一種與原宿主解耦的(de)工業技術經驗、規律與知識的(de)沉澱、轉化(huà)和(hé)應用(yòng)的(de)載體。

工業APP所承載和(hé)封裝的(de)具體工業技術知識對(duì)象包括：

(1) 經典數學公式、經驗公式。(2) 業務邏輯（包括産品設計邏輯、CAD建模邏輯、CAE仿真分(fēn)析邏輯、制造過程邏輯）。(3) 數據對(duì)象模型、數據交換模型。(4) 領域機理(lǐ)知識（包括航空、航天、汽車、能源、電子、冶金、化(huà)工、軌道交通(tōng) 等行業機理(lǐ)知識，機械、電子、液壓、控制、熱(rè)、流體、電磁、光(guāng)學、材料等專業知識，車、銑、刨、磨、镗、熱(rè)、表、鑄、鍛、焊等工藝制造領域的(de)知識，配方、配料、工藝過程與工藝參數的(de)知識，以及故障、失效等模型，還(hái)可(kě)以是關于設備操作與運行的(de)邏輯、經驗與數據）。(5) 工具軟件适配器，工業設備适配器。(6) 數學模型（設備健康預測模型、大(dà)數據算(suàn)法模型、人(rén)工智能算(suàn)法模型）。(7) 将多(duō)領域知識進行特征化(huà)建模形成的(de)知識特征化(huà)模型。(8) 人(rén)機交互界面。

工業APP有兩個(gè)關注點，第一是關注對(duì)工業數據的(de)建模以及對(duì)模型的(de)持續優化(huà)，第二是關注對(duì)已有工業技術知識的(de)提煉與抽象。

兩類不同的(de)關注對(duì)象形成兩大(dà)類工業APP，大(dà)多(duō)數工業互聯網平台所做(zuò)的(de)都是工業數據建模。

工業APP強調解耦、标準化(huà)與體系化(huà)。

強調解耦是要解決知識的(de)沉澱與重用(yòng)，通(tōng)過工業技術要素的(de)解耦才能實現工業技術知識的(de)有效沉澱與重用(yòng)；

強調标準化(huà)是要解決數據模型和(hé)工業技術知識的(de)重用(yòng)及重用(yòng)效率，通(tōng)過标準化(huà)使得(de)工業APP可(kě)以被廣泛重用(yòng)，并且可(kě)以讓使用(yòng)者不需要關注數據模型和(hé)知識本身，而直接進行高(gāo)效使用(yòng)；

強調體系化(huà)是要解決完整工業技術體系的(de)形成，以便通(tōng)過整個(gè)體系中不同工業APP的(de)組合，完成複雜(zá)的(de)工業應用(yòng)。工業APP解決特定的(de)問題，當需要解決複雜(zá)問題時(shí)，必須通(tōng)過一系列的(de)APP組合來(lái)支撐，所以要形成面向不同工業、不同行業的(de)工業APP生态才能完成對(duì)複雜(zá)對(duì)象的(de)描述與應用(yòng)。

工業APP可(kě)以讓工業技術經驗與知識得(de)到更好的(de)保護與傳承、更快(kuài)的(de)運轉、更大(dà)規模的(de)應用(yòng)，從而十倍甚至百倍地放大(dà)工業技術的(de)效應，推動工業知識的(de)沉澱、複用(yòng)和(hé)重構。

工業APP的(de)典型特征

作爲一種特殊的(de)工業應用(yòng)程序，工業APP具有如圖2-3所示7個(gè)方面的(de)典型特征，從而區(qū)别于一般的(de)工業軟件或工業應用(yòng)程序。

圖2-3　工業APP典型特征

（1）完整地表達一個(gè)或多(duō)個(gè)特定功能，解決特定的(de)問題每一個(gè)工業APP都是可(kě)以完整地表達一個(gè)或多(duō)個(gè)特定的(de)功能，解決特定的(de)具體問題的(de)工業應用(yòng)程序。這(zhè)是工業APP區(qū)别于一般的(de)工具軟件和(hé)工業軟件的(de)特征，工具軟件和(hé)工業軟件的(de)功能通(tōng)常具有普适性，可(kě)解決一大(dà)類相似的(de)問題。

（2）工業技術要素的(de)載體工業APP是工業技術要素的(de)載體，在工業APP中封裝了(le)具有特定功能和(hé)解決特定問題的(de)流程、邏輯、數據流、經驗、算(suàn)法、知識、規律等工業技術要素，工業APP固化(huà)這(zhè)些技術要素，每一個(gè)工業APP都是一些特定工業技術要素結合特定應用(yòng)場(chǎng)景的(de)集合與載體，這(zhè)一特征賦予工業APP知識的(de)屬性。

（3）工業技術要素與原宿主解耦從工業APP的(de)定義看，工業APP是要高(gāo)效重用(yòng)并廣泛傳播的(de)一種工業應用(yòng)程序，如果工業APP承載的(de)工業技術要素不能與原宿主解耦，高(gāo)效重用(yòng)和(hé)廣泛傳播的(de)目标就很難達成。因此，工業APP所承載的(de)工業技術要素必須與原宿主解耦。這(zhè)裏所說的(de)原宿主可(kě)以是擁有工業技術經驗、掌握規律與知識的(de)人(rén)或由人(rén)構成的(de)組織，也(yě)可(kě)以是隐含或潛藏著(zhe)規律與特性的(de)客觀存在的(de)某一個(gè)事物(wù)。

（4）小輕靈，可(kě)組合，可(kě)重用(yòng)工業APP目标單一，隻解決特定的(de)問題，不需要考慮功能普适性，因此，每一個(gè)工業APP都非常小巧靈活，不同的(de)工業APP可(kě)以通(tōng)過一定的(de)邏輯與交互進行組合，解決更複雜(zá)的(de)問題。每一個(gè)工業APP集合與固化(huà)了(le)解決特定問題的(de)工業技術要素，因此，工業APP可(kě)以重複應用(yòng)到不同的(de)場(chǎng)景，解決相同的(de)問題。

（5）結構化(huà)和(hé)形式化(huà)工業APP是流程與方法、信息與規律、經驗與知識等工業技術要素進行結構化(huà)整理(lǐ)和(hé)抽象提煉後的(de)一種顯性表達，結構化(huà)提供了(le)可(kě)組合應用(yòng)的(de)基礎。以圖形化(huà)方式定義這(zhè)些技術要素及其相互之間的(de)關系，并提供圖形化(huà)人(rén)機交互界面，以及可(kě)視的(de)輸入輸出，方便工業技術知識的(de)廣泛重用(yòng)。

（6）輕代碼化(huà)輕代碼化(huà)不是排斥代碼。工業APP需要一個(gè)非常龐大(dà)的(de)生态來(lái)支撐，這(zhè)就要求讓掌握了(le)工業技術知識的(de)廣大(dà)工程技術人(rén)員(yuán)盡量都能參與到工業APP生态建設的(de)進程中。所以，工業APP的(de)開發主體一定是“工業人(rén)”，而不是“IT人(rén)”。這(zhè)就要求工業APP的(de)開發是在一種圖形化(huà)的(de)環境中通(tōng)過簡單的(de)拖、拉、拽等操作和(hé)定義完成的(de)，不需要代碼或僅需要少量代碼。

即便如此，工業APP并不排斥通(tōng)過代碼方式實現的(de)工業用(yòng)途的(de)APP。輕代碼化(huà)的(de)特征主要是從工業APP生态形成的(de)角度，對(duì)生态中絕大(dà)多(duō)數工業APP實現方式的(de)概括。

（7）平台化(huà)可(kě)移植工業APP集合與固化(huà)了(le)解決特定問題的(de)工業技術要素，因此，工業APP可(kě)以在工業互聯網平台中不依賴于特定的(de)環境運行。

平台化(huà)可(kě)移植這(zhè)個(gè)特征與工業APP建模密切相關，由于工業領域四類模型的(de)不同建模方式和(hé)所需建模引擎的(de)差異，工業APP的(de)平台化(huà)将以工業互聯網平台能否提供完善的(de)建模引擎爲前提。隻有提供通(tōng)用(yòng)的(de)建模引擎時(shí)，工業APP才能實現平台化(huà)可(kě)移植。

工業APP的(de)這(zhè)7個(gè)典型特征充分(fēn)映射了(le)工業APP的(de)根本目的(de)：

便于“工業人(rén)”實現經驗與知識的(de)沉澱；
便于利用(yòng)數據與信息轉化(huà)爲規律與特性湧現；
便于将經驗與隐性知識轉化(huà)爲顯性知識；
便于在一個(gè)共享的(de)氛圍中實現知識的(de)社會化(huà)傳播；
結構化(huà)、顯性化(huà)、特征化(huà)表達，便于知識的(de)高(gāo)效應用(yòng)。

工業APP的(de)本質

工業APP本質上是一種與原宿主解耦的(de)工業技術經驗、規律與知識的(de)沉澱、轉化(huà)和(hé)使用(yòng)的(de)應用(yòng)程序載體。其中包含三層意思：

第一，工業APP是工業技術經驗、規律與知識的(de)沉澱、轉化(huà)和(hé)應用(yòng)的(de)載體；

第二，這(zhè)種工業技術經驗、規律與知識必須是與原宿主解耦的(de)；

第三，這(zhè)種融合了(le)工業技術知識的(de)應用(yòng)程序，爲人(rén)們一直以來(lái)孜孜以求的(de)“知識驅動的(de)應用(yòng)”（如知識驅動的(de)設計）提供了(le)支撐。

從工業APP的(de)本質來(lái)說，有以下(xià)幾個(gè)比較容易混淆的(de)問題必須明(míng)确：

1）工業APP承載的(de)是已經與人(rén)解耦的(de)結構化(huà)、顯性化(huà)、特征化(huà)表達的(de)工業技術知識、經驗與規律。

2）工業APP不承載設施設備等資源，雖然設施設備也(yě)是各種工業技術的(de)集合與成果，但是由于這(zhè)種設施設備中的(de)工業技術并沒有被抽取出來(lái)，使其獨立存在并可(kě)與該設施設備解耦，因此不能說這(zhè)個(gè)設施設備資源可(kě)以作爲工業APP。但是，工業APP可(kě)以承載操作與使用(yòng)設施設備的(de)經驗與知識，以及通(tōng)過數據所發現的(de)規律。

下(xià)面以飛(fēi)行器風洞試驗中的(de)風洞設施爲例來(lái)說明(míng)這(zhè)個(gè)問題。雖然風洞本身是一套複雜(zá)的(de)高(gāo)技術設施設備，但不能把風洞本身當作一個(gè)APP。

風洞的(de)操作很複雜(zá)，尤其是天平調節，嚴重依賴操作人(rén)員(yuán)的(de)經驗，如果我們把天平調節操作能手頭腦(nǎo)中的(de)經驗進行梳理(lǐ)、解析、封裝并形成一個(gè)工業應用(yòng)程序，這(zhè)就形成了(le)一個(gè)風洞試驗天平調節APP，因爲其中的(de)操作經驗已經與特定的(de)天平調節操作人(rén)員(yuán)解耦了(le)。

這(zhè)個(gè)例子也(yě)同樣說明(míng)了(le)上面提到的(de)關于與人(rén)解耦的(de)問題，這(zhè)個(gè)天平調節能手本身不能是一個(gè)APP，但是抽取出來(lái)的(de)天平調節經驗是工業APP。

3）要注意區(qū)分(fēn)利用(yòng)工業APP定義、描述以及實現的(de)工業品實例與工業APP的(de)差别，定義、描述以及實現某工業品對(duì)象的(de)工業應用(yòng)程序是工業APP，但是工業品實例不能作爲工業APP。

例如，某企業使用(yòng)齒輪設計APP設計了(le)100個(gè)不同的(de)齒輪實體，雖然這(zhè)100個(gè)齒輪實體都是齒輪設計技術與知識的(de)結果，但都隻是一個(gè)齒輪設計APP的(de)設計實例，而不是100個(gè)工業APP。

4）APP的(de)應用(yòng)是一種“知識驅動的(de)應用(yòng)”，如知識驅動的(de)設計等應用(yòng)。工業APP實現了(le)以前大(dà)家一直想要實現的(de)“知識驅動設計”。在索爲公司展示的(de)一個(gè)案例中，其用(yòng)數百個(gè)工業APP進行組合，完全由工業APP驅動完成一款民用(yòng)飛(fēi)機的(de)總體設計，如圖2-4所示的(de)飛(fēi)機總體設計APP，APP驅動包括飛(fēi)機的(de)氣動外形、氣動布局、飛(fēi)行性能、重量重心、操穩等總體設計和(hé)分(fēn)析活動。

圖2-4　工業APP驅動産品設計

在工業APP驅動産品設計的(de)過程中，工程師不需要直接操作CAD和(hé)CAE分(fēn)析軟件來(lái)進行設計，隻需要在人(rén)機交互時(shí)輸入與飛(fēi)機總體設計相關的(de)需求和(hé)技術參數，而其他(tā)建模和(hé)分(fēn)析過程全部由APP中所承載的(de)工業知識驅動完成，這(zhè)就是典型的(de)知識驅動設計。

看完這(zhè)篇節選長(cháng)文，相信您對(duì)工業APP也(yě)有了(le)更全面的(de)認識。

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