工业软件云战略

本书阐述了工业软件的数字化转型和云化趋势，描绘了基于新架构、新标准、新模式的新一代工业软件。书中提出以面向未来的新一代“云计算架构”为中心的新型工业软件概念，重新定义新一代工业软件架构和标准体系，并详细阐述了基于工业云服务平台，采用场景化SaaS聚合生态优势，打造由“平台+生态”构成的全栈自主可控工业软件体系，形成云工厂/行业云的新商业模式。这种创新的工业软件体系可以无缝融合到国内蓬勃兴起的工业互联网框架中，为工业互联网提供重要的服务。

适读人群 ：工业软件相关人员，包括并不限于工业软件的开发者、需求者、咨询者、投资者、行业管理者和高校软件学院师生等
本书基于华为工业云构建的“工业软件云操作系统”，形成强大数字底座，聚合华夏工软厂商，探索全新开发模式。

世界强国大厂都在纷纷推进制造业产业升级，未来30年世界工业将面临大变局。
2011年，德国提出“工业4.0”，以数字工厂为基本单元实现更广范围的互联，意图使德国成为制造能力输出国。2014年，美国成立面向全球的工业互联网联盟（Industrial Internet Consortium，IIC），加快互联机器与设备的开发、采纳和广泛使用，促进智能分析，意图通过互联网向工业领域的延伸，执工业互联的牛耳，控制全球工业的发展。2017年，日本明确提出“互联工业”，通过企业、人、数据、机械相互连接，产生新价值，创造新产品，最终实现工业互联的智能社会。2015年，中国印发了《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国的战略，这是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。《中国制造2025》强调以信息技术与制造技术深度融合的数字化、网络化、智能化制造为主线，三步走实现中国制造业强国目标。
2013年，波音公司以研制为起点提出了数字航空（Digital Aviation）的发展构想，通过数字飞机实现了“将正确的数据，在正确的时间，以正确的版本和格式，发给正确的人和机器”，从而不断优化民机运营效率、安全性、适航规章符合性和用户体验；对外打造以航空业大数据分析为主的数字化解决方案，增加数字化服务产品，为航空业其他企业提供增值服务。GE公司以运维为起点聚焦大型设备运维数据采集和预测性能维护，打造Predix平台和数字孪生能力，“GE for GE，GE for Customer，GE for World”的商业模式创新领业界之先，带动了包括美国PTC、EMC等其他工业领军企业数字化转型的整体方向。西门子公司以制造为起点，依托自身庞大的工业软件体系，构建了“以制造为中心”的工业4.0生产系统，提升设备竞争力，打造新的商业模式，使能企业客户的数字化转型。丰田汽车公司以产品为起点，通过“新四化”（网联化、电动化、共享化、智能化）的技术创新占领智能网联汽车的制高点。
数字化转型的进程中，市场竞争的主逻辑是从企业间竞争转向产业链竞争，产业链企业群整体的活力决定了它们的竞争力。企业数字化逐步走向产业链数字化。业界优秀工业企业数字化转型的经验表明，工业数字化转型升级的本质是一场数字化技术驱动的业务变革，是一场通过数字化技术改造的生产工具和生产资料带动生产关系的革命。工业数字化时代的生产工具将由工业软件定义，生产资料将由工业数据驱动。由此说明工业数字化转型的特点是无软件，不转型；无数据，不升级。
工业数字化转型对工业软件提出了新诉求，新诉求催生新机遇。工业水平决定了工业软件水平，匹配世界工业需求，匹配技术变化，推进工业软件更新换代，是世界工业软件界的共同命题。我国工业软件的成长史与工业的成长史相辅相成，中国工业正从逆向设计为主的加工制造，走向正向创新为主的研发制造，数字化工业软件的需求正大幅提升。
欧美工业软件厂商在服务于中国工业的同时，已事实上在产品开发工具软件领域构筑起内核根技术、工业行业知识、工业数据资产、工业软件生态四大壁垒。内核根技术，无论是几何建模引擎、几何约束求解引擎，还是网格剖分引擎、高性能数值计算引擎，目前世界主流源头技术仍在美国；工业行业先进工程和工艺知识都沉淀在国外软件之中；工业数据资产的数据格式大多是国外软件厂商的私有格式，国内软件无法正确打开；在工业软件生态的规模上，国外软件厂商是国内软件厂商的数十倍。我国工业软件产业要攻克以上四大壁垒，要提升技术水平、加大经费投入、扩大人才基数。
没有代码仓、构建工具、二进制仓等软件开发工具，产品软件就无法出包；没有原理图工具、版图工具、结构设计工具等硬件开发工具，电路板和硬件设备就无法研制；没有前端逻辑设计工具、逻辑综合工具、后端版图设计仿真工具等芯片开发工具，芯片就无法研制。
不能解决中国电子工业从材料、芯片到电路板、整机整个产业链端到端的工业软件自主可控问题，中国电子工业就无法真正安全，工业软件是我国制造业的“乌江天险”。美国分别有针对性地对华为、中兴、大疆等高科技公司无端打压，这种无端打压使得这些公司在极端情况下无法获得先进工艺和先进的软件，如果渡不过这个“乌江天险”，我国制造业的前进道路就会受到阻挡，有的
企业甚至都无法生存下去，我国工业软件的突围迫在眉睫。“基础材料（石头沙子）→芯片/器件→单板→产品”的整个研发生产过程所需的工具软件超过上千种，目前国产工业软件市场份额仅占6%，我国工业软件的任务艰巨。构建工业软件的产业韧性，非常迫切，极端重要。
工业软件并不仅仅是软件，更是工业知识精髓和工业属性在数字空间的凝聚与映射。工业软件的高度反映工业的高度。今天的计算框架，已经发生了根本性变革，软件生存与发展的土壤，已经从“地面”延伸到了“天空”，从单机和局域网升级到了“云端”；超融合的过程让数据按照软件制定的规则自动流动，坚实的“数字底座”让数据、信息、知识无处不在；工业发展的范式，已经发生了变革。优化工业软件，决战数字空间，是百年难遇的机会窗口。
过去四十年，我国工业软件已经历了几次突围。20世纪80年代初，伴随着昂贵的IBM大型机、VAX小型机、阿波罗（Apollo）工作站的引入，图形和设计CAD软件开始进入我国相关的研究所与高校，工业软件也开始进入各方视野，国家相关政策也随着“CAD攻关项目”“863/CIMS、制造业信息化工程”“两化融合”等相继出台，研究所、高校和企业纷纷投入到对工业软件攻关、开发及实践中，但因我国制造业的发展现状及工业大环境，自主工业软件渐渐式微，国外工业软件占据主流。
面对我国工业的“乌江天险”，突围的成功路径究竟是什么？数字化工业软件联盟认为：我们一定要集众智、聚众力，以我国丰富的工业场景为磨刀石，以新制造业的有效市场需求为导向，抓住云计算框架变革的窗口期，更换工业软件切入策略和竞争逻辑，重新定义新一代工业软件架构，重新定义新一代工业软件标准体系，充分利用云、AI、大数据、先进网络等新技术，引入数据驱动和模型驱动等新方法，重新定义工业软件云上协同的开发模式和商业模式，重新定义工业产业升级的新范式，结合有为政府领导下新型举国体制的政策优势，设计新的生态化和体系化推进模式，由产业牵头组建创新联合体，聚心、聚智、聚力，共建新一代工业软件云体系，壮大中国工业软件产业连续供应能力，助力中国工业数字化转型升级。
本书从大变局、大机遇、大战略、大底座、大范式来阐述我们的观点，期望能给大家带来启发和帮助。我们相信，只要工业软件人众志成城，持续攻坚，就一定能够实现工业软件的崛起，助力我国制造业高质量发展，让天下没有难做的产品。

《工业软件云战略》编委会

丛书前言
《工业软件云战略》编委会
序一
序二
序三
序四
前言
第一章　大变局：制造业高质量发展对传统工业软件提出
崭新需求???
第一节　大国重器，主流工业国各展其能开展新工业革命　 / 1
一、立足CPS+三个集成，德国工业4.0打造企业竞争新优势　 / 1
二、通过工业要素联网，美国工业互联网创造新型商业模式　 / 5
三、以工业价值链为支撑，日本从互联工业向社会5.0进发　 / 8
四、基于统一数字空间，俄罗斯全面提升工业制造能力　 / 11
五、以两化融合为主线，中国制造2025务实推进制造强国战略　 / 13
第二节　数字化转型，强国大厂不约而同的战略选择　 / 17
一、以研制为起点，波音推进基于模型的创新企业管理模式　 / 17
二、以运维为起点，GE推进基于设备孪生服务的新商业模式　 / 20
三、以制造为起点，西门子推进智能制造工厂的新生产模式　 / 23
四、以产品为起点，丰田推进智能网联汽车的新服务模式　 / 26
第三节　华为探索软件和数据结合的产品数字化变革之路　 / 29
一、产品数字化愿景与目标：打造端到端系统竞争力　 / 29
二、?IPD产品数字化平台，3X架构（DevX/LinkX/GoX）赋能
?端到端　 / 32
三、数据模型驱动引擎，实现产品数据乱而后治到不治而顺　 / 34
四、经验教训：无数据不升级，无软件不转型　 / 38
第四节　工业数字化转型对工业软件提出了新的诉求　 / 41
一、制造业的变迁对工业软件提出了新的要求　 / 41
二、工业软件需要在多个层面实现集成和数据打通　 / 44
三、企业数字化转型需要工业软件提供面向角色的超融合功能　 / 49
四、必须让工业现场的工业软件运行速度飞起来　 / 54
五、工业软件需提供即申请即用以及满足客户的开发大协同　 / 57
第二章　大机遇：计算框架变革和企业数字化变革同频
共振???
第一节　国外工业软件厂家已全面推进云化SaaS战略　 / 62
一、西门子工业软件实践解读　 / 63
二、达索工业软件实践解读　 / 67
三、PTC工业软件实践解读　 / 72
四、俄罗斯ASCON公司实践解读　 / 76
第二节　国产工业软件厂商现状以及实现新诉求的困境　 / 79
一、国产工业软件现状　 / 79
二、造成国产工业软件现状的根因　 / 81
三、国外工业软件在中国工业领域构筑四大壁垒　 / 84
四、国产工业软件突围所面临的困境　 / 90
第三节　探索国产工业软件突围崛起的新路径　 / 91
一、计算框架正在急速变革　 / 92
二、工业软件技术趋势：超融合　 / 94
三、工业软件商业趋势：SaaS化　 / 95
四、元数据模型驱动　 / 97
第四节　工业云快速解构原有工业形态催生工业发展新范式　 / 99
一、顺序转换：从物理实体研制转变为云研制　 / 99
二、数字底座：基于需求的弹性资源供给　 / 101
三、模式进化：从CAX到MBD再到MBE　 / 103
四、云端工软：汇聚制造新力量的超级营盘　 / 107
第三章　新战略：构建共建共生的工业软件云生态，让天下
没有难做的产品???
第一节　重新定义工业基础设施：新一代工业软件云战略宣言　 / 110
一、战略宣言：共建工业软件云，让天下没有难做的产品　 / 110
二、战略目标：重塑工软新格局，生态伙伴共建生态体系　 / 111
三、战术举措：工业软件云赋能，务实推动工业范式转型　 / 113
第二节　定义新一代研发制造场景：新赛道新场景，
定义新需求　 / 115
第三节　定义新一代工业软件架构：新技术新方法，
解决老问题　 / 118
第四节　定义新一代工业软件标准体系：新规范新模式，
开放克封闭　 / 122
一、数字化时代呼唤新一代工业软件标准体系　 / 122
二、国内外工业软件标准发展情况及新一代工业软件特点　 / 124
三、构建新一代工业软件标准体系DISSA　 / 126
第五节　定义新一代工业软件产品研发模式：新组织新
资源，众力对薄力　 / 130
一、工业软件的传统研发模式难以为继　 / 130
二、新一代工业软件的研发模式　 / 131
三、研发新一代工业软件的案例　 / 135
第六节　定义新一代工业软件推进模式：新生态新体系，
群体打单体　 / 136
一、开发工业软件的经典投资、组织模式回顾和经验总结　 / 136
二、全新的工业软件开发与组织形式：DISA　 / 138
三、基于DISA和工业软件云平台实现开发的合理分工　 / 140
第四章　扎到根：工业软件云操作系统，让新一代工业软件生态体系根深叶茂???
第一节　工业数据的根：数据模型驱动，实现数据自动流动　 / 143
一、?数据管理理念：从“面向结果”到“面向过程”再到
?“面向对象”　 / 143
二、数据管理技术：从“管理壳”到“管理核”再到“管理脑”　 / 144
三、通用数据管理实践：经验外溢成就数据模型驱动引擎DME　 / 145