工业app-工业机械手设计论文工业机械手设计论文

人类工业发展经历了从力电声光磁热核等技术跃迁，到利用计算机软件优化工业复杂系统，再到软件云化、平台化形成工业软件生态的过程。在工业技术软件化趋势推动下，企业通过软件化沉淀工业技术知识来提升创新能力的需求日益凸显，工业App概念应运而生。与一般工业软件本地化部署、体量巨大、操作复杂、主要针对抽象工业问题不同，工业App是一种将实践中已经被证明可行的工业技术知识封装固化后形成的工业应用程序，针对具体工业场景、问题和流程，部署多元、小巧易操作。作为工业4.0时代工业互联网价值实现的最终出口，工业App对提升我国制造业发展起点和国际竞争力，赋能产业和区域经济数字化转型，强化工业技术知识积累、传递、共享等方面具有重要意义。西方制造强国已开展了一系列开发实践，德国制造领军企业依据工业4.0体系标准，结合工业实际应用需求研发推广各类工业App。西门子在2017年汉诺威工业展览会上展示了依托MindSphere操作系统封装的50种工业App。美国深知工业软件在抢占新工业革命制高点中的作用，以“云平台+工业App”来抢工业数据入口主导权、提升用户粘性、巩固工业智能化优势。GE构建起以150种工业App为核心的产业生态，涵盖医疗、发动机、核电、石油化工等高端装备全生命周期管理服务。PTC提出“ThingWorx平台+Apps+生态”布局，为制造业企业提供各环节标准App套件。波音、洛克希德等也在大规模开发工业App。

一、我国工业App发展的总体特征

（一）多场景探索：覆盖横向多工业环节和纵向多业务层级

横向看，应用到研发设计、加工制造、运维服务等不同环节。研发环节，将工业机理、技术知识结构化、模型化，封装形成工业App来驱动工业软件平台实现特定研发场景应用，如索为系统将飞机设计流程、技术知识与最佳实践封装为工业App，驱动CATIA、NX、Creo、CAE软件完成飞机总体及零部件的设计与仿真。制造环节，更多是将一些关键的高度重复环节核心技术封装，以优化工艺、提升效率、稳定质量。精诺智能熔炼App提供127种合金钢个性化配料模型，解决熔炼合金原料成分配比问题，实现原材料成本控制和产品质量最优。台达电子的自动缺陷分类App可替代60%的检测人员，识别速度从人工每张2—3秒缩短至250毫秒/张，产品良率提升5%—6%。运维环节，主要是用于设备运行监视、报警、故障分析、维护等的工业App，如针对油气管道智能巡检、高铁转向架健康监测、飞机发动机技术状态管理、大型能源机组主设备指标检测等的工业App。纵向看，应用到设备、车间、企业等不同层级。设备层级，主要以提升设备运行效率为落脚点，运用工业App对设备故障频发区域与周期的数据监测和分析，感知设备健康状况，预判故障发生，开展预测性维护。车间层级，主要是在工艺工装、生产管控、计划管理方面的应用，如瀚云科技的工厂生产管理App，能够实现车间内部设备运行、生产过程监控以及人员排单绩效等的信息化智能化管理。企业层级，利用工业App来推动企业经营的可视化、透明化，加快采购、生产、营销、仓储物流等的全局数字化、决策智能化。如鼎捷软件的企业运营管控App，可以完成追溯、监控、检测、洞察、商机挖掘、准确预测全流程，增强企业商业变化洞察力。斯诺物联研发的货准达企业物流智能App，主要面向制造企业物流业务中信息不对称、流程不透明、标准不规范等问题。

（二）多发展路径：依托用户群、生态体系、共性技术

使用端，部分拥有庞大用户群的企业，利用用户的使用惯性将工业App渗透到其生产经营中。拥有60万家企业用户的浪潮是其中典型例子，其瞄准浪潮工业互联网平台的中小机床企业用户，开发了三维协同设计、智慧机床管理、智慧能源管理、整机及备件物流、订单协同等一系列工业App，帮助用户提升生产经营效率。开发端，拥有庞大生态圈的互联网头部企业，通过提出新技术、新理念引导技术潮流，不断推进工业App体系进化。阿里云平台聚集了4000家行业服务商和20万人的开发者社区，其开放的3大行业知识图谱、19种业务模型、7个行业数据模型及20多个行业算法模型，使开发者能够将行业知识、大数据、算法便捷融合，目前已沉淀400多款工业App。平行端，一些企业对本行业本领域业务梳理分析，构建面向全行业或某细分领域的共性技术工业App，减少业内重复投资建设，提升业务的标准化、规范化水平。中国航发商发公司开发的600多个支撑航空发动机研发设计不同专业领域的工业App，推动航空发动机行业技术、知识、人才共享，解决研发设计的重复性、合规性问题。机械装备领域的一些基础零部件共性App也是这种推进路径的典型案例，如杭州优海面向汽车零部件细分领域推出的数字工厂系列App。

（三）多主体参与：包含不同类型行业企业和政府

解决方案供应商依托自身技术和经验优势打造工业App，赋能多工业环节。研发方案供应商将研发设计流程、数据、知识、工具软件及应用系统封装，形成设计、仿真工业App产品。如，维拓科技的产品三维模型智能设计App，云道智造的Simdroid，可供无仿真经验的产品设计工程师便捷使用。制造方案供应商将设备、物料、人员、能源等数据和产业专业理论集成，构建工业App。如，富士康BEACON平台的工业级App体系，实现生产送料过程优化和设备防错良率预测，海尔COSMOPlat—IM通过解决流水线和用户需求互联互通实现用户需求驱动下的柔性、敏捷生产。运维方案供应商专注于通过工业App来提升设备监控、故障诊断的智能化、规范化水平。如，太极计算的风电机组出力性能评估及优化智能App为设备安全运行、异常预警、性能优化等提供技术指导，徐工信息的设备画像工业App帮助减少设备异常损失。流程行业企业利用工业App来推动工艺优化、节能降耗、安全生产、高效运维。石化行业对工业App的应用围绕工艺环节及装置复杂、能耗高、安全生产压力大等痛点展开。如，云南石化通过IPC系统实现千万吨减压装置一次开车成功，恒逸石化构建利用锅炉燃烧参数优化模型实现燃煤消耗降低4%、蒸汽量提升3%，茂名石化利用安全风险诊断模型实现异常状态和安全风险的实时报警。

冶金行业的工业App重点拓展方向为产品优化。宝钢的热轧力学性能设计与优化模型App，能够让普通工人对几十个钢铁产品成分和工艺进行优化。类似的还有连铸工艺App、力学性能预报App。能源电力行业的工业App应用以运维为主，如风电领域的风机监控、运行调度和运维检修，水电领域的水轮机、引水机、发电机、轴系故障监测诊断，火电领域的在线监测、故障诊断、运行优化。离散行业企业将自身细分领域所掌握核心技术封装入工业App，解决行业内问题。郑州机械研究所开发的齿轮系列工业App，使用户只需通过参数化输入即可得到齿轮设计结果，避免了反复查找技术手册、CAD制图、有限元分析等复杂步骤。浙江陀曼将其在轴承领域积累的核心关键技术封装形成工业App，破解广大中小轴承企业智能制造难题，已服务慈溪、常山等轴承产业集聚区超1000家企业。地方政府面向地方特色块状经济，主导构建地方行业共性App生态体系。浙江打造具有浙江特色的“1+N”工业互联网平台体系，培育1个国际水准的跨行业、跨领域的基础性平台（supET平台）、10个国内领先的行业级平台，开发集成3万款以上工业App，已成功服务中策橡胶、正泰新能源等细分领域龙头企业，帮助企业创造利润数十亿元。北京、重庆、山东等地与索为系统开展合作，以“工业互联网+工业App”模式构建开放、自适应的工业App开发和应用体系。

二、工业App发展中应关注的问题

（一）开发零散，缺少有序技术转化

基础共性App和行业通用App数量少，已有的模型化程度不高、微服务功能模块赋能不足，造成很多企业要从基础的App开发入手，低水平重复问题突出。各行业的工业App开发零散且不成体系。研发设计、工艺优化类App数量少，状态监测、故障诊断类App数量多；基于业务系统等多源异构数据开发的App少，基于单一数据源开发的App多。缺乏统一的开发和测试方法、成熟可推广的工程化路径，企业自研软件很难转变成商业工程软件。

（二）开源产业较弱、开源社区建设滞后

CloudFoundry、Openshift、Kubernetes、DockerSpring、Eclipse、Linux等常用开源产品均为国外企业把控。GE、西门子、PTC等企业建立的开源社区，拥有上万名外部开发者。我国工业App开源社区建设起步晚，社区成员主要来自企业内部，外部开发者参与较少。不少平台向第三方开发者收费，要求分享App服务收入，抑制了培育初期外部开发者参与的积极性。

（三）商业运作模式不清晰

工业生产需求复杂且专业，工业App目前主要在局部专业领域，商业模式难以定式，没有像消费App领域一样的共性爆款产品，甚至有大量僵尸应用，如众工业“百万工业App平台”上的590款工业App，仍有258款购买量为0。面向工业App的交易机制、知识产权认定与保护机制、产品安全保障、用户信用体系探索刚刚起步，工业、ICT、互联网等企业多方利益协调机制和合作模式也仍在探索中。

（四）工业企业参与积极性不足

工业App本质上仍姓“工”，从制造强国经验看，工业企业尤其是头部企业的深度参与对推进工业技术知识软件化意义显著。目前我国推动工业App研制的主力仍是ICT、互联网企业，工业企业的积极性和深度不足。掌握技术的企业，尤其是大型国企担心被同业“矮化”，或受制于项目执行中的创新或报奖需要工业app，趋于自己重复再造“一个轮子”，造成共享技术或参与同业开发的意愿不足。只依靠不熟悉工业生产实际需求和技术标准的IT开发团队，可能造成工业App产品难以充分结合工业场景、解决实际痛点。

三、我国发展工业App的前景及建议

（一）发展前景

工业4.0时代，工业App作为工业Know—how沉淀的重要载体，是工业互联网价值实现的最终出口，对于提高我国制造业发展起点及国际竞争力，带动传统产业和地区经济数字化智能化转型，实现工业技术知识的更好积累、传递、共享等方面具有重要作用。针对这样一种工业软件的新形态工业app，我国在应用场景、市场空间、技术和数据支撑、模式积累上具备优势。首先，我国工业门类齐全、应用场景众多，在优化研发设计、生产过程、资源配置、管理决策等方面市场需求巨大。国务院提出到2025年培育百万工业App，工业技术软件化产业联盟乐观估计，2019年我国工业App数量仅为1万款，缺口巨大。其次，我国网络协同制造、个性化定制、服务型制造等新模式蓬勃发展。大数据、人工智能等前沿领域势头强劲，积累的大量技术、数据资源能够为工业App发展奠定技术和数据基础。再次，我国拥有支付宝、微信等全球领先的消费App、超过2000款政务民生领域App，其运营模式可以对工业App提供有效借鉴。

（二）建议

一是推进工业四基和重点行业领域应用。梳理工业四基以及电子信息、高端装备、航空航天、新材料、石化等重点行业真实应用场景需求，坚持普适性强、复用率高、带动性强原则，加快培育具有高支撑价值的基础共性和行业通用工业App。鼓励纳入地方新型数字基础设施建设计划，配套专项资金支持。支持工业企业通过测试床或购买服务等方式对优秀方案进行应用，在应用中发现问题并实现迭代。二是夯实工业App产业化基础。