在工业4.0这个大背景下,智能制造已不再仅仅停留在传统制造业的思维模式之中,而是更深度地去运用软件技术,以使其在工业领域的价值得到最大化体现。工业4.0的核心理念在于利用“信息物理系统”构建“智能工厂”,通过各类传感器实现生产设备的实时感知,借助宽频网络实现对生产过程的精准调控。而在生产管理方面,则是通过互联网技术、云计算、大数据、宽频网络、工业软件及管理软件等一系列尖端科技,构建出服务互联网,实现物理设备的信息感知、网络通信、精准控制以及远程协同作业。
工业软件,这是一种专为工业领域使用的特殊类型的软件,主要可分为两大类别:一类便是植入至硬件产品或生产设备内部的嵌入式软件,包括如操作系统、嵌入式数据库及开发工具,以及如应用软件等,它们均被嵌入至硬件产品或生产设备的嵌入式系统之内,以此来实现自动化、智能化的控制、监测及管理,以满足工业4.0在生产设备层面的需求。至于第二类,则是为生产制造提供业务管理支持的各种工业领域专用工程软件。举例来说,一款受欢迎的产品生命周期管理系统(PLM),便是从产品研发、设计、生产、流通等各个环节全面改善产品全生命周期的管理效果。除此之外,还有数值模拟仿真、计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、辅助分析(CAE)、辅助工艺(CAPP)、产品数据管理(PDM)等等一系列软件,它们共同实现了生产和管理过程的智能化、网络化管理和控制,以满足工业4.0在生产管理层面的需求。
因此,我们可以毫不夸张地说,工业4.0已经将工业软件推向了一个前所未有的高峰。在工业4.0的推动下,各种工业软件已经深入到制造流程的每一个环节,从供应链管理、产品设计、生产管理再到企业管理,全方位地提升了“物理世界”中的工厂/车间的生产效率,优化了生产工程。工业4.0涵盖了诸如PDM(生产数据管理)、SCM(产业链管理)、PLM(产品生命周期管理)、CAD(计算机辅助设计)等在内的众多软件系统以及数据处理系统,它们能够将分散的各种信息进行汇总分析,从而有效应对产品生命周期日益缩短、物流交货周期不断加速以及客户定制需求日趋多样化的挑战,为制造工艺带来了深远且决定性的影响。
如果我们从不同的角度审视工业4.0,那么我们会发现,它所呈现出来的面貌可能会截然不同。然而,无论我们选择从哪一个角度出发,信息处理的核心要素——“信息”与物理现象的关键节点——“网络”之间的交汇之处始终都是“工厂/车间”。因此,“信息物理系统”作为实体操作设备,其重要性不言而喻,无论从何种角度进行定位,其连续性都是特定的前提条件。
同样值得注意的是,在工业4.0的时代背景下,每一件产品都将承载着其整个供应链和生命周期中所需要的各种信息,实现了追踪溯源。每一台生产设备也都将由整个生产价值链所继承,实现了自主组织生产。智能工厂能够灵活地决定生产过程,不同的生产设备既能协同工作,也能各自迅速地对外部环境的变化作出响应……总而言之,所有这些都是软件技术应用的成果。