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終于有人把工業(yè)APP講明白了

2022-10-21新聞

作者：何強(qiáng) 李義章

本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自工控百家談公眾號(hào) 


工業(yè)APP的定義


工業(yè)APP是一種承載工業(yè)技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律的形式化工業(yè)應(yīng)用程序，是工業(yè)技術(shù)軟件化的主要成果。

工業(yè)APP是為了解決特定問(wèn)題、滿足特定需要而將工業(yè)領(lǐng)域的各種流程、方法、數(shù)據(jù)、信息、規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)等工業(yè)技術(shù)要素，通過(guò)數(shù)據(jù)建模與分析、結(jié)構(gòu)化整理、系統(tǒng)性抽象提煉，并基于統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，將這些工業(yè)技術(shù)要素封裝固化后所形成的一種可高效重用和廣泛傳播的工業(yè)應(yīng)用程序。

工業(yè)APP是工業(yè)技術(shù)軟件化的重要成果，本質(zhì)上是一種與原宿主解耦的工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)律與知識(shí)的沉淀、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的載體。

工業(yè)APP所承載和封裝的具體工業(yè)技術(shù)知識(shí)對(duì)象包括：

(1)  經(jīng)典數(shù)學(xué)公式、經(jīng)驗(yàn)公式。(2)  業(yè)務(wù)邏輯（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)邏輯、CAD建模邏輯、CAE仿真分析邏輯、制造過(guò)程邏輯）。(3)  數(shù)據(jù)對(duì)象模型、數(shù)據(jù)交換模型。(4)  領(lǐng)域機(jī)理知識(shí)（包括航空、航天、汽車(chē)、能源、電子、冶金、化工、軌道交通  等行業(yè)機(jī)理知識(shí)，機(jī)械、電子、液壓、控制、熱、流體、電磁、光學(xué)、材料等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，車(chē)、銑、刨、磨、鏜、熱、表、鑄、鍛、焊等工藝制造領(lǐng)域的知識(shí)，配方、配料、工藝過(guò)程與工藝參數(shù)的知識(shí)，以及故障、失效等模型，還可以是關(guān)于設(shè)備操作與運(yùn)行的邏輯、經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)）。(5)  工具軟件適配器，工業(yè)設(shè)備適配器。(6)  數(shù)學(xué)模型（設(shè)備健康預(yù)測(cè)模型、大數(shù)據(jù)算法模型、人工智能算法模型）。(7)  將多領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行特征化建模形成的知識(shí)特征化模型。(8)  人機(jī)交互界面。

工業(yè)APP有兩個(gè)關(guān)注點(diǎn)，第一是關(guān)注對(duì)工業(yè)數(shù)據(jù)的建模以及對(duì)模型的持續(xù)優(yōu)化，第二是關(guān)注對(duì)已有工業(yè)技術(shù)知識(shí)的提煉與抽象。

兩類(lèi)不同的關(guān)注對(duì)象形成兩大類(lèi)工業(yè)APP，大多數(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)所做的都是工業(yè)數(shù)據(jù)建模。

工業(yè)APP強(qiáng)調(diào)解耦、標(biāo)準(zhǔn)化與體系化。

強(qiáng)調(diào)解耦是要解決知識(shí)的沉淀與重用，通過(guò)工業(yè)技術(shù)要素的解耦才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)技術(shù)知識(shí)的有效沉淀與重用；

強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化是要解決數(shù)據(jù)模型和工業(yè)技術(shù)知識(shí)的重用及重用效率，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化使得工業(yè)APP可以被廣泛重用，并且可以讓使用者不需要關(guān)注數(shù)據(jù)模型和知識(shí)本身，而直接進(jìn)行高效使用；

強(qiáng)調(diào)體系化是要解決完整工業(yè)技術(shù)體系的形成，以便通過(guò)整個(gè)體系中不同工業(yè)APP的組合，完成復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用。工業(yè)APP解決特定的問(wèn)題，當(dāng)需要解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，必須通過(guò)一系列的APP組合來(lái)支撐，所以要形成面向不同工業(yè)、不同行業(yè)的工業(yè)APP生態(tài)才能完成對(duì)復(fù)雜對(duì)象的描述與應(yīng)用。

工業(yè)APP可以讓工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)得到更好的保護(hù)與傳承、更快的運(yùn)轉(zhuǎn)、更大規(guī)模的應(yīng)用，從而十倍甚至百倍地放大工業(yè)技術(shù)的效應(yīng)，推動(dòng)工業(yè)知識(shí)的沉淀、復(fù)用和重構(gòu)。



工業(yè)APP的典型特征


作為一種特殊的工業(yè)應(yīng)用程序，工業(yè)APP具有如圖2-3所示7個(gè)方面的典型特征，從而區(qū)別于一般的工業(yè)軟件或工業(yè)應(yīng)用程序。

圖2-3　工業(yè)APP典型特征


（1）完整地表達(dá)一個(gè)或多個(gè)特定功能，解決特定的問(wèn)題每一個(gè)工業(yè)APP都是可以完整地表達(dá)一個(gè)或多個(gè)特定的功能，解決特定的具體問(wèn)題的工業(yè)應(yīng)用程序。這是工業(yè)APP區(qū)別于一般的工具軟件和工業(yè)軟件的特征，工具軟件和工業(yè)軟件的功能通常具有普適性，可解決一大類(lèi)相似的問(wèn)題。

（2）工業(yè)技術(shù)要素的載體工業(yè)APP是工業(yè)技術(shù)要素的載體，在工業(yè)APP中封裝了具有特定功能和解決特定問(wèn)題的流程、邏輯、數(shù)據(jù)流、經(jīng)驗(yàn)、算法、知識(shí)、規(guī)律等工業(yè)技術(shù)要素，工業(yè)APP固化這些技術(shù)要素，每一個(gè)工業(yè)APP都是一些特定工業(yè)技術(shù)要素結(jié)合特定應(yīng)用場(chǎng)景的集合與載體，這一特征賦予工業(yè)APP知識(shí)的屬性。

（3）工業(yè)技術(shù)要素與原宿主解耦從工業(yè)APP的定義看，工業(yè)APP是要高效重用并廣泛傳播的一種工業(yè)應(yīng)用程序，如果工業(yè)APP承載的工業(yè)技術(shù)要素不能與原宿主解耦，高效重用和廣泛傳播的目標(biāo)就很難達(dá)成。因此，工業(yè)APP所承載的工業(yè)技術(shù)要素必須與原宿主解耦。這里所說(shuō)的原宿主可以是擁有工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、掌握規(guī)律與知識(shí)的人或由人構(gòu)成的組織，也可以是隱含或潛藏著規(guī)律與特性的客觀存在的某一個(gè)事物。

（4）小輕靈，可組合，可重用工業(yè)APP目標(biāo)單一，只解決特定的問(wèn)題，不需要考慮功能普適性，因此，每一個(gè)工業(yè)APP都非常小巧靈活，不同的工業(yè)APP可以通過(guò)一定的邏輯與交互進(jìn)行組合，解決更復(fù)雜的問(wèn)題。每一個(gè)工業(yè)APP集合與固化了解決特定問(wèn)題的工業(yè)技術(shù)要素，因此，工業(yè)APP可以重復(fù)應(yīng)用到不同的場(chǎng)景，解決相同的問(wèn)題。

（5）結(jié)構(gòu)化和形式化工業(yè)APP是流程與方法、信息與規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)等工業(yè)技術(shù)要素進(jìn)行結(jié)構(gòu)化整理和抽象提煉后的一種顯性表達(dá)，結(jié)構(gòu)化提供了可組合應(yīng)用的基礎(chǔ)。以圖形化方式定義這些技術(shù)要素及其相互之間的關(guān)系，并提供圖形化人機(jī)交互界面，以及可視的輸入輸出，方便工業(yè)技術(shù)知識(shí)的廣泛重用。

（6）輕代碼化輕代碼化不是排斥代碼。工業(yè)APP需要一個(gè)非常龐大的生態(tài)來(lái)支撐，這就要求讓掌握了工業(yè)技術(shù)知識(shí)的廣大工程技術(shù)人員盡量都能參與到工業(yè)APP生態(tài)建設(shè)的進(jìn)程中。所以，工業(yè)APP的開(kāi)發(fā)主體一定是“工業(yè)人”，而不是“IT人”。這就要求工業(yè)APP的開(kāi)發(fā)是在一種圖形化的環(huán)境中通過(guò)簡(jiǎn)單的拖、拉、拽等操作和定義完成的，不需要代碼或僅需要少量代碼。

即便如此，工業(yè)APP并不排斥通過(guò)代碼方式實(shí)現(xiàn)的工業(yè)用途的APP。輕代碼化的特征主要是從工業(yè)APP生態(tài)形成的角度，對(duì)生態(tài)中絕大多數(shù)工業(yè)APP實(shí)現(xiàn)方式的概括。

（7）平臺(tái)化可移植工業(yè)APP集合與固化了解決特定問(wèn)題的工業(yè)技術(shù)要素，因此，工業(yè)APP可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中不依賴(lài)于特定的環(huán)境運(yùn)行。

平臺(tái)化可移植這個(gè)特征與工業(yè)APP建模密切相關(guān)，由于工業(yè)領(lǐng)域四類(lèi)模型的不同建模方式和所需建模引擎的差異，工業(yè)APP的平臺(tái)化將以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能否提供完善的建模引擎為前提。只有提供通用的建模引擎時(shí)，工業(yè)APP才能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化可移植。

工業(yè)APP的這7個(gè)典型特征充分映射了工業(yè)APP的根本目的：


  • 便于“工業(yè)人”實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的沉淀；

  • 便于利用數(shù)據(jù)與信息轉(zhuǎn)化為規(guī)律與特性涌現(xiàn)；

  • 便于將經(jīng)驗(yàn)與隱性知識(shí)轉(zhuǎn)化為顯性知識(shí)；

  • 便于在一個(gè)共享的氛圍中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的社會(huì)化傳播；

  • 結(jié)構(gòu)化、顯性化、特征化表達(dá)，便于知識(shí)的高效應(yīng)用。


工業(yè)APP的本質(zhì)


工業(yè)APP本質(zhì)上是一種與原宿主解耦的工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)律與知識(shí)的沉淀、轉(zhuǎn)化和使用的應(yīng)用程序載體。其中包含三層意思：


第一， 工業(yè)APP是工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)律與知識(shí)的沉淀、轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的載體；
第二， 這種工業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、規(guī)律與知識(shí)必須是與原宿主解耦的；
第三， 這種融合了工業(yè)技術(shù)知識(shí)的應(yīng)用程序，為人們一直以來(lái)孜孜以求的“知識(shí)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用”（如知識(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)）提供了支撐。



從工業(yè)APP的本質(zhì)來(lái)說(shuō)，有以下幾個(gè)比較容易混淆的問(wèn)題必須明確：

1）工業(yè)APP承載的是已經(jīng)與人解耦的結(jié)構(gòu)化、顯性化、特征化表達(dá)的工業(yè)技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與規(guī)律。

2）工業(yè)APP不承載設(shè)施設(shè)備等資源，雖然設(shè)施設(shè)備也是各種工業(yè)技術(shù)的集合與成果，但是由于這種設(shè)施設(shè)備中的工業(yè)技術(shù)并沒(méi)有被抽取出來(lái)，使其獨(dú)立存在并可與該設(shè)施設(shè)備解耦，因此不能說(shuō)這個(gè)設(shè)施設(shè)備資源可以作為工業(yè)APP。但是，工業(yè)APP可以承載操作與使用設(shè)施設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)，以及通過(guò)數(shù)據(jù)所發(fā)現(xiàn)的規(guī)律。

下面以飛行器風(fēng)洞試驗(yàn)中的風(fēng)洞設(shè)施為例來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。雖然風(fēng)洞本身是一套復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)施設(shè)備，但不能把風(fēng)洞本身當(dāng)作一個(gè)APP。

風(fēng)洞的操作很復(fù)雜，尤其是天平調(diào)節(jié)，嚴(yán)重依賴(lài)操作人員的經(jīng)驗(yàn)，如果我們把天平調(diào)節(jié)操作能手頭腦中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行梳理、解析、封裝并形成一個(gè)工業(yè)應(yīng)用程序，這就形成了一個(gè)風(fēng)洞試驗(yàn)天平調(diào)節(jié)APP，因?yàn)槠渲械牟僮鹘?jīng)驗(yàn)已經(jīng)與特定的天平調(diào)節(jié)操作人員解耦了。

這個(gè)例子也同樣說(shuō)明了上面提到的關(guān)于與人解耦的問(wèn)題，這個(gè)天平調(diào)節(jié)能手本身不能是一個(gè)APP，但是抽取出來(lái)的天平調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)是工業(yè)APP。

3）要注意區(qū)分利用工業(yè)APP定義、描述以及實(shí)現(xiàn)的工業(yè)品實(shí)例與工業(yè)APP的差別，定義、描述以及實(shí)現(xiàn)某工業(yè)品對(duì)象的工業(yè)應(yīng)用程序是工業(yè)APP，但是工業(yè)品實(shí)例不能作為工業(yè)APP。

例如，某企業(yè)使用齒輪設(shè)計(jì)APP設(shè)計(jì)了100個(gè)不同的齒輪實(shí)體，雖然這100個(gè)齒輪實(shí)體都是齒輪設(shè)計(jì)技術(shù)與知識(shí)的結(jié)果，但都只是一個(gè)齒輪設(shè)計(jì)APP的設(shè)計(jì)實(shí)例，而不是100個(gè)工業(yè)APP。

4）APP的應(yīng)用是一種“知識(shí)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用”，如知識(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)等應(yīng)用。工業(yè)APP實(shí)現(xiàn)了以前大家一直想要實(shí)現(xiàn)的“知識(shí)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)”。在索為公司展示的一個(gè)案例中，其用數(shù)百個(gè)工業(yè)APP進(jìn)行組合，完全由工業(yè)APP驅(qū)動(dòng)完成一款民用飛機(jī)的總體設(shè)計(jì)，如圖2-4所示的飛機(jī)總體設(shè)計(jì)APP，APP驅(qū)動(dòng)包括飛機(jī)的氣動(dòng)外形、氣動(dòng)布局、飛行性能、重量重心、操穩(wěn)等總體設(shè)計(jì)和分析活動(dòng)。
圖2-4　工業(yè)APP驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

在工業(yè)APP驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工程師不需要直接操作CAD和CAE分析軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，只需要在人機(jī)交互時(shí)輸入與飛機(jī)總體設(shè)計(jì)相關(guān)的需求和技術(shù)參數(shù)，而其他建模和分析過(guò)程全部由APP中所承載的工業(yè)知識(shí)驅(qū)動(dòng)完成，這就是典型的知識(shí)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。

看完這篇節(jié)選長(zhǎng)文，相信您對(duì)工業(yè)APP也有了更全面的認(rèn)識(shí)。