導 讀 置身於智能製造中的專業人士恐怕需要有兩個我，一個在數字世界中醒著（看製造），一個在製造的物理世界中冥想（軟體如何定義）。
也許大海給貝殼下的定義是珍珠，也許時間給煤炭下的定義是鑽石。一個人有兩個我，一個在黑暗裡醒著，一個在光明中睡著。
——紀伯倫，《沙與沫》。
2019年1月，大眾CEO Herbert Diess博士在達沃斯「世界經濟論壇年會」上語出驚人，在不遠的將來，汽車將成為一個軟體產品，大眾也將會成為一家軟體驅動的公司。
▲ 大眾CEO Herbert Diess博士
2011年NetScape創始人Marc Andreessen說：Software eats the world（軟體吞噬世界）! 另一位是C++語言發明人，Bjarne Stroustrup說：人類文明運行在軟體之上。的確，數字比特的海洋（軟體）似乎正在成為當今世界的主題。越來越多的人相信，軟體定義世界，軟體定義一切。
數字比特的海洋（軟體）會給製造下什麼樣的定義？但對於很多從事製造業的人們而言，當聽到軟體定義製造之類的話，總覺得類似表達是不是太極端了，有人甚至明確地表示不屑。從事機械、製造、以及OT領域的一些專家學者對「軟體定義」之類的話多有排斥，亦事出有因。的確有少數IT出身的專家在談論智能製造及「軟體定義」之類的話題時，沒能落到實處；還有少數製造或傳統自動化出身的專家在談論數位化和智能化技術的時候忘記了回家的路。這兩種情況當然是應該避免的。
言軟體定義製造，難道設備和工藝不再重要？無論數字-智能技術多麼先進，基本的工藝和裝備永遠是重要的，因為產品要靠它們生產出來；人也是最重要的，甚至某些傳統的手工工藝未必都能去掉。日本某先進的工具機公司裡，在應用數字-智能技術的同時，卻存在原始的手工刮研工藝，而且是用在高精度要求之處。製造領域的學者和專家們能夠深刻體認製造之不易，如果說軟體定義製造，是不是IT技術主導製造呢？是不是有人又在玩概念，玩虛的？於是有製造領域的學者建議，不要提軟體定義製造，只言軟體使能製造。
筆者亦是機械製造專業出身，也認為「軟體定義製造」不能算一個嚴格的學術概念，但作為技術意識或觀念、作為一種描述趨勢的定性說法則可以被接受。在當今學科和技術交融的時代，機械、製造及傳統自動化領域的學者和專家們更應該欣然融合來自異學科的新概念或理念，只要其主體思想是合理的。當然自己要清醒的是，不要忘了回家的路！
如果把語義絕對化，那麼「軟體使能製造」同樣存疑，扳手和螺絲刀就不是軟體使能的。之所以言軟體定義製造，不只是因為製造中要用到很多軟體，而是軟體在製造中的作用越來越關鍵，軟體越來越體現產品和企業的競爭力。只要我們略為細察，軟體的確已經滲透到製造的方方面面，且成為其核心能力。只要看看今日智能產品和裝備中軟體之作用，就能領略其言之真。圖1.是製造中所用到的部分軟體。
圖1. 軟體支撐智能製造（提供：黃培）
「軟體定義」這一術語起源於計算機學科領域，「軟體定義製造」之說則是行業融合的自然結果。一般認為，軟體定義的說法始於「軟體定義的網絡」（Software-Defined Network，SDN）。傳統的「硬體為中心」的網絡體系結構，複雜性高、擴展性差、資源利用率低、管理維護工作量大，無法適應上層業務擴展演化的需要。
2008年前後，史丹福大學提出「軟體定義網絡」並研製了OpenFlow交換機原型。OpenFlow中，網絡設備的管理控制功能從硬體中被分離出來成為一個單獨的完全由軟體形成的控制層，抽象了底層網絡設備的具體細節，為上層應用提供了一組統一的管理視圖和編程接口（Application Programming Interface，簡稱API），而用戶則可以通過API對網絡設備進行任意的編程從而實現新型的網絡協議、拓撲架構而不需改動網絡設備本身，滿足上層應用對網絡資源的不同需求。
2011年前後，SDN逐漸被廣泛應用於數據中心的網絡管理，並取得了巨大的成功，重新「定義」了傳統的網絡架構，甚至改變了傳統通信產業結構。在SDN之後，又出現針對泛在化資源的「軟體定義一切（Software-DefinedEverything，SDX）」。實現SDX的技術途徑，就是把過去的一體化硬體設施打破，實現「硬體資源的虛擬化」和「管理任務的可編程」，為用戶提供更開放、靈活的系統管控服務。
通過軟體定義，底層基礎設施架構在抽象層次上就能趨於一致。軟體定義概念融入各個領域的同時正在不斷「泛化」，軟體定義正在向物理世界延伸。在「工業網際網路」、「工業4.0」和我國「製造強國戰略」的發展藍圖中，軟體定義將成為企業核心競爭力的戰略需要。伴隨著軟體定義的泛化與延伸，軟體將有望為物理實體定義新的功能、效能與邊界。
在製造中，軟體的作用越來越大。
· 智能產品需要軟體；
· 產品設計中結構的創成需要軟體（如衍生式設計，Generative design）；
· 加工過程的控制、優化需要軟體；
· 管理調度優化需要軟體；
· 從採購到銷售的整個供應鏈系統的優化需要軟體；
· ……
幾乎在製造的所有方面都離不開軟體。
不妨把「軟體定義」的理念引申到製造中，但「定義」主要不是表現在「需要」，不是局限於應用軟體後提高效率，而是若沒有軟體，產品的某些功能可能根本不存在；過程的高性能、高質量無法達到；企業的目標不可能實現；某些市場也可能不存在……現在可以回答，數字比特的海洋（軟體）能為製造下的定義：人力或傳統自動化不能實現的功能、性能、高質量……
軟體定義製造：
● 如果軟體在製造系統的某些產品/過程中所發揮的作用是人力或傳統自動化不可企及的，則言產品/過程是軟體定義的；
● 如果軟體在製造中的關鍵作用是人力或傳統自動化不可企及的，則言軟體定義製造。
軟體定義製造，並非言所有的軟體都能定義製造。能定義製造的軟體主要是工業軟體，而非一般的通用軟體。工業軟體絕不是一般網際網路公司可以涉足的。僅就代碼行數而言， Windows軟體甚至不及某些複雜產品（如飛機）中用到的工業軟體。可見，工業軟體承載的是何等大尺度的工程量！
工業軟體還不能容忍哪怕一點瑕疵，比如發射火箭，若控制火箭動作的軟體有某個細節不對，火箭立即失控。通用軟體則不然，如Windows軟體出錯，重啟系統不致有太大問題。工業軟體中沉澱了大量工廠場景數據、知識、及很多人的經驗、才智。
這就表明，軟體背後潛藏的人的經驗、才智、數據、知識等定義了製造。另一方面，現在人工智慧的發展已經在局部領域超越人的智能，在製造中融入了人工智慧的某些軟體（也需基於製造某個領域的知識）完全有可能在製造的特定方向超越人的能力，如感知、計算、推理能力等。這就是軟體有可能「定義」製造的技術背景。綜合而言，軟體定義製造的內涵：
真正定義製造的是軟體中所沉澱的人的經驗、知識、才智以及由數據驅動的人工智慧等。
及此，從事製造以及傳統自動化的專業人士概可明白，絕非IT技術定義了製造，IT/軟體只不過是製造領域專家定義製造的一個工具而已。
前兩天讀宋華振先生的文章，文中不乏道理。「不是軟體來定義製造，而是製造的工藝知識凝聚，軟體僅為載體，但是，如果只是個載體，那就不能稱為定義。」只不過，當我們知道個中含義的合理性後，不必以概念去較真概念。有些情況下，對於來自異學科且在一定程度上代表製造發展趨勢的、非嚴格學術意義的意識或理念，不妨受之納之。重要的是，真正認識到「軟體定義製造」的內涵。
某些軟體在製造中表現出的關鍵作用非人力或傳統自動化所能企及，意指即使增加人力也不可能達到某些軟體的作用或效果。不是所有的軟體都能夠「定義」，如普通的CAPP，雖然它能夠大大提高工藝設計的效率，但如果沒有它，人還是有可能設計出相應的工藝流程，只不過要花費更多的人力。所以還不能說普通的CAPP軟體定義了工藝。企業中也不是所有的實體或過程都是軟體定義的，之所以言軟體定義製造，是希望開發出能夠「定義」製造的軟體，希望通過軟體創新實現人和傳統自動化都難以企及的某些功能和性能。也就是說，
軟體定義製造——
反映了製造中的一種趨勢，一種期盼，一種境界。
在數字-智能時代，企業應該建立強烈的「軟體定義」的意識，爭取讓軟體能夠定義產品、定義質量、定義性能、定義企業目標、定義市場……需要注意的是，數字比特的海洋（軟體）肯定會有泡沫，但無須過慮，風也會把泡沫吹走。
只有「敬畏專業才能真正看清問題！」
置身於智能製造中的專業人士恐怕需要有兩個我，一個在數字世界中醒著（看製造），一個在製造的物理世界中冥想（軟體如何定義）。
( 文/ 中國工程院院士 李培根 )
（致謝：感謝黃培博士極有價值的建議。）
參考文獻：
祖哥.大眾CEO：我們要成為一家軟體驅動的企業！數位化企業，2019-02-28.
梅宏. 軟體定義的未來世界.衛星與網絡，2018，6.
梅宏. 步入軟體定義的時代. 楊春暉 等：企業軟體化，序言，電子工業出版社，2020.
周倩. 工業軟體，短板中的短板！數位化企業，2020-4-30.宋華振.保持對製造業的敬畏之心.