索為解讀知識自動化對中國工業軟體行業的突破性意義

 

北京2015年11月24日電 /美通社/ -- 國內長期致力於研發連接、驅動工業軟體的工程中間件的高科技公司 -- 北京索為高科系統技術有限公司近日發表文章《突破!? -- 知識自動化對於中國工業軟體行業究竟意味著什麼?》，結合國內行業背景，解讀「知識自動化」對中國工業軟體行業的突破性意義。

文章第一、第二作者分別為北京索為高科系統技術有限公司的李義章和林雪萍，經付梅溪整理成稿。部分資料來源：姚翔，李義章. 知識自動化是實現IT技術和工業技術融合發展的突破口.賽普研究專報2015年第3期。全文如下：

 

2013年5月，麥肯錫在其發布的一份名為《展望2025：決定未來經濟的 12 大顛覆技術》的報告中將知識自動化（automation of knowledge work）列為第2順位的顛覆技術，並預估其2025年的經濟影響力大約在5.2-6.7億美元。在麥肯錫的報告中，知識自動化被簡單定義為：可執行知識工作的智能軟體系統；而索為作為一家長期致力於研發連接、驅動工業軟體的工程中間件的高科技公司對此作出了更具國內行業背景的深入解讀。  

一、工業技術與信息技術的失衡

儘管早在2010年，中國就已經超過美國在產值上成為全球製造業第一大國；但平心而論，中國製造業實屬大而不強，目前仍處於工業化發展的中期階段，與西方發達國家比仍存在很大差距。工業技術體系水平較低、工業軟體領域缺乏話語權恰恰是中國製造業面臨的突出問題。

為何工業技術體系與工業軟體領域會成為中國製造業發展的短板呢？我們知道，信息技術和工業技術的發展可謂現代工業體系前進的兩個輪子。近年來，中國在信息技術領域已取得了長足的進展，自主研發和引進了大量先進信息技術，使高端製造業的信息化水平得到顯著提升；但在工業技術方面，中國卻依舊處在追趕階段 -- 只因工業技術本身作為基於知識管理的應用體系無法通過引進和購買來實現移植。譬如，在波音787研製過程用到的8000多種軟體，只有不到1000種軟體是我們可以買到的商業軟體，而嵌入了波音公司多年積累的工程技術方法的其餘7000多種軟體是買不來的。這也就導致了信息技術的輪子大，工業技術的輪子小，工業技術和信息技術發展失衡的現狀，嚴重影響了工業化和信息化的深度融合。

如果將信息技術視為工具和手段，那麼工業技術就是操作這些工具的方法和知識---就好比word是信息化，怎麼在word裡面寫文章是工業技術。當工業技術缺乏信息技術的深度支撐，工業技術也就會呈現出經驗性的、零散的、不成體系的特質；而這將使得我們在研發過程中，即便配備了大量IT工具，也依舊不得不大量依賴工程技術人員的經驗和知識進行操作，讓工程科技人員普遍陷入「80%勞動，20%創造」的狀態，進而極大地阻礙了工程技術的持續積累和發展。

與此同時，需要看到的國際現狀則是：在新一輪工業革命的背景下，西門子、達索等工業軟體巨頭通過不斷併購，向全產業鏈擴張，已建立起封閉的生態系統。目前，其工業軟體和平臺已經覆蓋需求、設計、仿真、試驗、工藝、生產、製造、服務等大部分鏈條，且與工業控制系統實現了互聯互通和無縫對接，主導了新一輪製造業革命的核心工業平臺。由於中國高端製造業的CAD、CAE、PLM等基礎工業軟體幾乎全部被國外壟斷，特別是高端工業控制系統和數控裝備也大多數來自國外；這使得中國企業在參與制定智能製造工業技術標準時話語權十分有限，也意味著中國製造業工業平臺再次被國外壟斷的可能和風險很大。

二、作為突破口的知識自動化

（一）知識自動化

在索為看來，面對上述工業技術與信息技術失衡的國內製造業現狀，麥肯錫報告中提出的知識自動化卻很可能是中國製造業達致工業技術與信息技術深度融合的契機:

在工業領域，知識自動化能將工業技術進行數位化表達和模型化，並將其移植到工程中間件平臺，以便驅動各種軟體、硬體和設備，從而完成原本需要人去完成的大部分工作，將人解放出來去做更加高級、更具創造性的工作。同時，知識自動化還能通過對企業歷史數據和行為數據的深度挖掘，利用機器學習技術把經驗性知識進行顯性化和模型化表達，進而實現工程技術知識的持續積累，實現工業技術驅動信息技術，信息技術促進工業技術的雙向發展。這對於建立數位化的工業技術體系，以及促進工業化信息化深度融合具有十分重要的戰略意義。所以，知識自動化在被視為國內製造業突破口的同時，更應當被視為知識表達和知識智能的一次重要變革---目前為止，只有它第一次實實在在地將知識直接輸出成了生產力，實現了人與機器的重新分工。

（二）工業軟體市場分析

一定程度上，工業軟體或可被視為工業技術與信息技術進行融合的直接產物。故而，在分析和討論知識自動化這一理念的提出與實施將會給工業軟體行業和國內製造業帶來怎樣的突破與變革之前，索為首先梳理和描繪了工業軟體市場定位分布圖（見圖1）。

工業軟體市場定位分布圖（來源：北京索為高科系統技術有限公司）

圖中可見，有5類工業軟體廠商。其一是PLM軟體，以西門子、達索和PTC三大廠商為代表，他們基本壟斷了高端裝備製造CAD領域，並且憑藉佔有設計數據源頭的優勢，大力開展和強化PLM（產品全生命周期）業務，覆蓋從設計、工藝到製造的環節，並通過大量併購，力求建立起完整的軟體生態系統。其二是各學科領域的建模、仿真分析軟體，以MSC、Ansys、LMS（已經被西門子收購）、法國ESI集團、Samtech（已被西門子收購）等為代表。其三是以iSIGHT（已被達索收購）、Modelcenter等為代表的多學科優化和設計自動化廠商。其四是面向資源管理和項目管理的軟體，比如SAP、用友、金蝶等ERP軟體，以及P6（被Oracle收購）、IRIS等軟體。其五是通用中間件軟體，主要解決管理信息系統的集成問題，如IBM、Oracle等。

通過上圖可以清晰地看到，各廠商主要集中在工具、系統和平臺三大領域，主要提供通用性、可複製型的產品和解決方案。在上層的業務領域即知識自動化領域，反而由於差異化大、市場分散、技術難度大，各類企業均涉足較少，也尚未形成壟斷性的產業生態。需要指出的是，該領域所對應的業務恰好亦對應著不少國內中小企業的迫切需求。

（三）知識自動化是中國發展工業軟體的突破口

如前所述，在工具、系統、平臺這些基礎和通用技術領域，廠商眾多，市場成熟；西門子、達索等國際工業軟體巨頭已經形成排他、封閉和壟斷的生態系統，這個領域已經不利於創新技術的出現，也不適合國內中小軟體企業的生存和發展。而在工程中間件和知識自動化領域，各廠商涉足較少，故而正是中國發展工業軟體的良好土壤和市場突破口!（也正是基於以上對知識自動化的理解以及對工業軟體市場的分析判斷，索為才會在多年來一直堅持工程中間件的研發。）

索為理解的工程中間件是一種開放的工業軟體平臺，對下可以兼容集成各種工業軟體和設備，對上可以承載企業工業技術體系。當前基礎工業軟體市場多廠並存，勢力均衡，工程中間件成為中國制定工業軟體集成平臺標準的一次重要機會。通過工程中間件的開放平臺，有利於建立開放生態環境，並促進規模性、群發性的工業技術體系建設。一旦在工程中間件平臺建立工業技術的知識自動化體系後，底層用誰的工業軟體和工業控制系統已經不重要，工業體系的技術安全和數據安全也可以得到有效保證；因此，索為深信：如果中國的工業軟體企業能在工程中間件領域自主研發出相應的核心技術，那麼中國在即將到來的工業4.0浪潮中，將能夠在工業標準、平臺和等技術層面掌握較大的話語權和主動權。

對於索為而言，上述思路的誕生其實借鑑了計算機和網際網路行業的發展史。30年前的UNIX產業，是一種從硬體到作業系統到應用軟體的垂直產業模式，IBM、SUN、HP等廠商互不兼容，誰也無法統一市場；新興的微軟英特爾聯盟，則是硬體、作業系統、應用軟體開放兼容的橫向模式。最終，微軟英特爾聯盟打敗了UNIX產業，就因為橫向開放模式價格低、可替換、選擇豐富，產業規模也可以做大。再看最近十年的移動網際網路行業，幾乎再次重演了這一規律---蘋果的垂直和封閉模式，只讓蘋果一家公司獨大；而Android這種兼容開放的生態系統，則催生了一大批業界巨頭（從用戶量和行業規模上，Android生態系統已經遠遠領先於蘋果的生態系統）。本質上看，工程中間件和知識自動化也是一種橫向開放的生態系統。如果能借鑑網際網路發展的模式，集中力量抓緊時間建立百萬量級的工程APP，形成整個製造業工業技術的知識自動化體系，那麼中國的工業技術體系，將走出一條不同於西方國家的模式，真正實現工業技術的自主、可控與安全。

三、知識自動化的落地實踐

（一）知識自動化在美國

自1994年，波音公司便發起了數位化製造改革（DCAC/MRM），把飛機的數十萬個零部件全部數位化，同時採用模塊化而非零部件級的層級控制，形成了完全可控的數位化產品體系，並將大量的工業技術體系數位化，融合到企業工業軟體中，把信息化軟體的作用發揮到了極致。這項改革使得波音成為了製造業數位化的先驅，也直接奠定了波音在飛機製造領域的領先地位。

2014年2月，美國總統歐巴馬正式啟動了作為實施「再工業化法案」中最為重要的數位化製造與創新中心；而該中心推出的第一個較大的項目就是：數位化製造的開源軟體代碼項目——「數位化製造公共平臺Digital Manufacturing Commons (DMC) 」。DMC是一個開放性軟體平臺，通過提供基於知識自動化的服務平臺，大大降低知識工作者的設計難度，從而能將精力放在創新上。相信在美國的創新設計和再工業化發展戰略中，我們會越來越多地看到DMC的身影。

（二）知識自動化在德國

在德國，西門子基本主導了工業軟體平臺的發展。2007年，西門子收購了美國UGS，使其獲得了三項舉足輕重的入場券：3D設計軟體UG-NX，產品數據管理軟體Teamcenter，數位化工廠裝配系統Tecnomatix。2008年，西門子收購了德國的Innotec，代表著虛擬工廠的廠房布局規劃及實際工廠的運行模擬成為可能。自2013年起，西門子試圖在虛擬設計工業軟體中，採用虛擬實境（VR）來實現人機的交互，先後收購了LMS、VRcontext和Tesis軟體。Tesis可以跟SAP軟體、Oracle資料庫無縫集成，使得西門子的工業軟體平臺可以自由地與其他軟體巨頭進行協同。2014年年底，西門子成功收購了Camstar，使其具備了對於工廠現場數據的強大分析能力。2015年6月，西門子正式推出Omneo PA性能分析軟體，提供大數據與雲服務。2015年9月，在PLM大會上，西門子高調推廣Active WorkSpace，使得使用者隨時可以查看各種各樣的數據。

（三）知識自動化在中國

2006年起，索為便踏上了研發連接、驅動工業軟體的工程中間件（工業軟體作業系統）的徵程。一路上，索為基於知識自動化的理念，通過知識組件模型，建立了多個領域的知識自動化系統，如飛機總體設計系統、飛彈綜合設計系統、發動機集成設計系統、裝甲車輛總體設計系統、船舶綜合設計系統、雷達集成設計系統、核反應堆協同設計系統、工藝集成研發系統、基礎工藝資料庫等。目前為止，上述系統在航空、航天、兵器、船舶、電子、核電、汽車等領域的實際應用已經為索為贏得了良好的口碑；更重要的是，在實際應用中，索為切實觀察到：這些知識自動化系統通過對設計分析工作的組件化和自動化，在提高設計品質的同時大幅縮短了設計周期。

值得一提的是，2013年8月，中航工業在「統一IT架構」的集團戰略中，決定採用索為的Sysware工程中間件以及知識自動化技術，作為中航工業集成研發的統一框架，全面啟動了航空集成研發平臺的建設。這既是索為與中航強強聯合在集成研發領域的一次試水，同時也是中國工業軟體業在知識自動化領域的初航。

四、突破的契機：知識自動化與中國工業體系的對接

對於國內的中小企業而言，他們既缺乏高端研發設計能力，也無法將自身的專業知識和經驗數位化，更難以形成對專業技術的深度積累。反觀國內大型企業，企業內部條塊化分割嚴重，缺乏工具和數據的整合能力，加之複雜工業技術體系具有內容分散、學科交叉明顯、知識體系龐大等特點，大型企業也很難獨自勝任工業技術體系的構建。因此，只有以政府為主導來建立知識自動化平臺，並系統性推動工業技術體系的建設，才能真正抓住前述知識自動化所帶來的突破契機，才能讓知識自動化這一理念完成在中國工業體系內的對接與落地；更不用說，這一平臺對於保障中國技術安全和數據安全有著顯而易見的戰略意義：

隨著中國與西方國家在工業4.0技術上的合作，西門子、達索等國際軟體巨頭已加快對中國製造業企業，尤其是高端製造業工業軟體平臺的佔領和滲透，給中國自主的工業軟體廠商以及各領域專業技術服務廠商，都帶來了極大的市場競爭壓力。如果處於承上啟下位置的工業軟體平臺被國外工業軟體巨頭控制，中國大量中小工業軟體廠商、專業技術廠商乃至整個行業，都將遭到致命打擊。

在這一背景之下，索為基於自身多年的實踐與觀察，認為在以下三個方面若能得到政府的助力，必將有助於中國工業軟體實現知識自動化領域的真正突破：

（一）政府主導建立知識自動化平臺

知識自動化服務平臺的建設和運營非個別企業所能勝任，應該由第三方產業促進機構在整合國家部委、地方政府、產業園區、骨幹企業等多方優勢資源和力量的基礎上，共同建設和運營，並在此基礎上探索和建立將個體技術知識通過平臺轉化為社會共性技術的激勵機制，通過雲計算和服務化模式，在促進工業技術的沉澱和積累的同時，同步實現其社會服務性。

（二）加大對工程中間件的投入

工程中間件是支撐知識自動化的核心軟體平臺，也是控制工業軟體體系的戰略性平臺，具有研發投入大、周期長、難度高、見效慢等特點；因此，需要國家給予必要的政策和資金支持，並力爭在三到五年內，形成一個完全自主的、覆蓋製造業重要領域的行業通用性工程中間件：一方面，能夠對各種國外工業軟體進行連接和驅動；另一方面，可以不斷封裝和植入各領域工業技術和知識。

（三）為知識自動化建立配套的技術標準

目前，知識自動化領域尚未形成壟斷局面，索為及其他國內工業軟體企業已與國際相關企業有過激烈的競爭。令人遺憾的是，儘管索為在部分技術領域已經走在了國際巨頭的前面，但卻苦於缺乏國內相關技術標準的認證而在品牌上輸給國際巨頭。故而，索為希望知識自動化相關技術標準建設能在未來得到政府足夠的重視：政府應同步建立起配套的行業技術標準，比如驅動技術標準、工業技術模型化標準、工業作業系統標準、工業技術體系標準等等 -- 這既是中國建立知識自動化產業生態的關鍵，也將是國內工業軟體企業開拓海外市場的重要籌碼！