2020工业APP白皮书.pdf

工业APP白皮书（2020）中国工业技术软件化产业联盟2021 年 5 月工业互联网产业联盟工工业业技技术术软软件件化化系系列列成成果果物物I编写说明编写说明工业 APP工业 APP 是基于松耦合、组件化、可重构、可重用思想，面向特定工业场景，解决具体的工业问题，基于平台的技术引擎、资源、模型和业务组件，将工业机理、技术、知识、算法与最佳工程实践按照系统化组织、模型化表达、可视化交互、场景化应用、生态化演进原则而形成的应用程序，是工业软件发展的一种新形态。为贯彻落实国务院 关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见和工业和信息化部工业互联网 APP 培育工程实施方案（2018-2020 年），推进百万工业 APP 培育工程，在工业和信息化部信息技术发展司的指导下，中国工业技术软件化产业联盟、工业互联网产业联盟联合组织专家力量，通过深入调研工业互联网平台、工业企业以及各地域工业 APP 的发展与应用情况，汇集多方视角和数据，编写了本白皮书。本白皮书共有六部分内容。第一部分描述工业 APP 的概念与内涵，给出了工业 APP 的定义、特征和参考体系架构，厘清工业 APP 与其他相关概念的关系；第二部分介绍工业 APP 发展概况，从整体上描述了我国工业APP 的发展与分布情况、体系建设情况以及不同行业发展的概述；第三部分描述了工业 APP 开发与发展情况，从工业 APP 开发的角度，阐述了工业 APP 开发技术架构、开发关键技术以及工业 APP 开发趋势；第四部分介绍了工业 APP 的应用与发展，重点结合国内各工业互联网平台和工业企业的工业 APP 应用与推进，尝试对工业 APP 应用模式和应用推进路径进行了分析提炼；第五部分从工业 APP 生态体系建设的角度描述了政策指导、知识型组织和分享文化建设、人才培育、技术转化以及标准与安全等生态要素的建设与发展情况；第六部分论述了工业 APP 发展中存在的一些II问题，并针对这些问题提出了一些建设性意见。本白皮书的编写受到社会各界专家、企业及科研单位的关注和大力支持，在此特别感谢工业和信息化部信息化技术发展司谢少锋司长、王建伟副司长、杨宇燕副司长、王威伟处长、冯伟处长、傅永宝调研员、贾超等领导对白皮书的悉心指导，特别感谢杨学山（原工信部副部长）、李伯虎院士、刘永才院士、唐晓青（原北航副校长）、高新民、宫琳、宁振波、董景辰、阎丽娟、王湘念、赵敏、郭朝晖、孙践知、王健、高星海、舒孟炯、刘江平、耿建光、赵宏博、柴旭东、朱铎先、魏鸿、王晨、夏良盛、兰小平、杨超英、田洪川、薛智峰、刘棣斐、张敬彩、梁敬锋、郎燕、吴建明、杨大明、陈刘杰、史晓凌、陈善德、王叶忠、龙舟、侯庆坤等专家对白皮书架构把控、观点提炼和内容补充所做的贡献；特别感谢专家们提出的真知灼见和宝贵修改意见；在白皮书编写过程中，工业互联网产业联盟时任秘书长、信通院现任院长余晓晖、沈彬副秘书长、李海花、刘默、荆雷、刘阳、蒋昕昊、李铮等联盟领导，工业技术软件化产业联盟陈立辉、王蕴辉、李义章、杨春晖、阎丽娟等联盟领导在白皮书编写过程中提出了许多指导意见，在此一并致谢。（专家排名不分先后）本白皮书是在工业互联网 APP 发展白皮书（2018）基础上的修订编写。在此基础上，2020 版进一步明确了工业 APP 的定义，精炼了工业APP 的特征，强调了工业 APP 依托平台的特性，讲清楚了工业 APP 是什么，又通过“结构化描述-系统化组织-模型化表达可视化交互”的工业技术软件化路径讲清楚了工业 APP 从哪里来，还通过工业 APP 应用模式和推进路径描述了工业 APP 到哪里去。白皮书明确了四组概念，回答了工业 APP 与消费 APP、工业 APP 与传统工业软件、工业 APP 与平台、工业 APP 与组件和微服务之间的关系。III本白皮书对工业 APP 参考体系架构做了进一步扩展。从 2018 版架构强调工业 APP 开发，扩展到开发、应用、平台三个维度，既有对原架构的继承，又有发展。本白皮书还对自 2018 年以来，我国工业 APP 总体分布与发展情况、工业 APP 的开发与发展情况、工业 APP 的应用情况、工业 APP 生态发展情况等进行了初步分析，并对工业 APP 发展中的问题与不足进行梳理，给出了一些建设性的意见与建议方向。由于编写人员对工业 APP 认识上的不足，以及相关数据和信息收集的限制，白皮书中还有很多不足之处，期待能够得到各方面的意见与建议，不断更新和完善。IV指导单位指导单位工业和信息化部信息技术发展司组织单位组织单位中国工业技术软件化产业联盟工业互联网产业联盟编写单位（排名不分先后）编写单位（排名不分先后）中国信息通信研究院工业和信息化部电子第五研究所北京索为系统技术股份有限公司北京航空航天大学中国科技自动化联盟走向智能研究院北京工商大学中国航空制造技术研究院北京东方国信科技股份有限公司太极计算机股份有限公司浙江蓝卓工业互联网信息技术有限公司中国工业互联网研究院国家工业信息安全发展研究中心中国航发商用航空发动机有限公司中国航天三江集团公司中国船舶工业集团公司V中国兵器工业集团信息中心中国商飞研究院中航工业成都飞机设计研究所北京神舟航天软件技术有限公司海尔卡奥斯物联生态科技有限公司用友网络科技股份有限公司江苏徐工信息技术股份有限公司航天云网科技发展有限责任公司富士康工业互联网瀚云科技有限公司台达智能科技（北京）有限公司格创东智（深圳）有限公司南京维拓科技股份有限公司天津开发区精诺瀚海数据科技有限公司北京理工大学北京大学华为技术有限公司浙江省智能制造专家委员会北京亚控科技发展有限公司清华大学河北工业大学鼎捷软件股份有限公司北京研华兴业电子科技有限公司VI中天科技股份有限公司北京优也信息科技有限公司朗坤智慧科技股份有限公司北北京兰光创新科技有限公司北京工业互联网技术创新与产业发展联盟中关村科创智慧军工产业技术创新战略联盟联合智造(北京)科技发展有限公司广州中望龙腾软件股份有限公司北京凯尔京能源环保科技有限责任公司编写人员编写人员何强田洪川王振华赵翰林周彦飞班帅帅张俊明周培筠王雪张丽静袁琦杨宝刚李南张吕炯刘晶曹哲铭王逢春卞孟春刘锋武存宇田宇潇高子和金风明王焕何渝君丁亮梁继超李玉松田志争蒋剑张玮艳崔裕曲宗福王琪朱晓燃VII前言前言目的目的本白皮书旨在描述清楚工业 APP 是什么，厘清工业 APP 与其他相关概念的关系；从工业 APP 开发、应用与生态建设等方面描述工业 APP 的发展现状和路径，促进百万工业 APP 培育工程实施落地，推动工业 APP在企业中应用落地，促进工业 APP 生态建设。阅读对象与适用范围阅读对象与适用范围本白皮书适用于工业 APP 生态的各个主体，包括：各级政府、工业企业、平台企业、一般的社会化人才、高校与科研机构、金融机构。各级政府可以从白皮书中借鉴到如何体系性规划，服务企业并促进经济建设的思路；工业企业可以了解头部企业在工业 APP 开发、应用、技术转化等方面的经验；平台企业可以从白皮书中归纳分析出自己平台的发展方向与应用推进路径。各主体都能够从本白皮书中找到如何让工业 APP 应用落地的抓手，推进工业 APP 生态建设与发展。VIII目录目录1 工业工业 APP 的概念与内涵的概念与内涵.11.1 工业 APP 发展的背景.11.2 工业 APP 的概念.21.2.1 工业 APP 的定义.31.2.2 工业 APP 的内涵.41.2.3 工业 APP 的典型特征.51.3 工业 APP 参考体系架构.71.4 概念辨析.101.4.1 工业 APP 与消费 APP 的区别.101.4.2 工业 APP 与工业软件的关系.111.4.3 工业 APP 与平台的关系.151.4.4 工业 APP、组件、微服务的关系.171.5 工业 APP 的意义与价值.181.6 工业 APP 的分类与标识.201.6.1 工业 APP 分类体系.201.6.2 工业 APP 标识.242 工业工业 APP 发展概况发展概况.262.1 工业 APP 发展与分布状况.262.2 工业 APP 体系建设蓬勃发展.282.3 离散行业龙头企业基于优势打造行业工业 APP 体系.322.4 流程行业 APP 结合行业特点构建 APP 体系.332.4.1 钢铁冶金工业 APP 发展现状.33IX2.4.2 石油化工行业工业 APP 发展现状.352.4.3 能源电力行业工业 APP 发展现状.382.5 解决方案优势企业深耕领域打造专业化工业 APP.392.5.1 研发设计解决方案商打造涵盖设计、仿真和分析等 APP.392.5.2 生产制造解决方案商构建多行业制造领域工业 APP.402.5.3 运维服务开发商提供设备监控、故障诊断、预测性维护等工业 APP.412.5.4 经营管理解决方案商积极打造企业经营管理类专业工业APP.423 工业工业 APP 开发与发展开发与发展.433.1 工业 APP 开发技术路径工业技术软件化.433.2 工业 APP 开发技术架构.453.3 工业 APP 开发关键技术.463.3.1 便捷化开发技术.463.3.2 混合 APP 开发技术.473.3.3 部署运维标准化技术.483.4 工业 APP 开发趋势.493.4.1 线下定制向线上模式转变.493.4.2 开发者社区成为工业 APP 开发主要推动力.493.4.3 开源为工业 APP 提供基础、部署和技术支持.503.4.4 工业企业逐渐成为工业 APP 开发一大主体.503.4.5 结合 APP 所产生的大数据实现应用优化.513.4.6 传统工业软件微服务化重构.51X4 工业工业 APP 应用与发展应用与发展.534.1 工业 APP 应用架构.534.2 工业 APP 应用模式.544.2.1 面向高附加值产品的应用模式.544.2.2 面向高重复度连续工业改善“1%”应用模式.544.2.3 依托工业软件平台和领域 APP 的知识驱动应用模式.554.2.4 特定领域深耕应用模式.564.3 工业 APP 应用推进路径.564.3.1 依托共性平台面向行业的应用推进路径.574.3.2 依托庞大客户群的应用推进路径.574.3.3 面向地域特色产业的应用推进路径.584.3.4 依托生态的应用推进路径.585 工业工业 APP 生态体系建设与发展生态体系建设与发展.595.1 工业 APP 生态体系模型.595.2 中央政策布局，地方行动跟进.605.3 构建企业知识型组织.615.4 工业 APP 的人才培养和开发者社区建设.625.5 技术溢出和技术转化.655.6 工业 APP 的标准建设和安全防护.665.7 可持续发展商业模式.686 工业工业 APP 发展存在的问题与建议发展存在的问题与建议.706.1 当前存在的主要问题.706.2 建议.73XI术语术语.76缩略语表缩略语表.77参考文献参考文献.7811工业 APP 的概念与内涵1.1 工业 APP 发展的背景从发达国家的实践经验看，繁荣的工业软件和工业领域的 APP 生态体系是通过将工业技术知识与最佳工程实践转化为工业应用软件的过程实现的。图 1-1 揭示了工业发展与 IT 进程带来的工业软件与工业 APP 生态发展。图 1-1 工业发展与 IT 进程带来的工业软件与工业 APP 生态发展以美国 NASA、波音公司、洛克希德等装备和航空航天公司为代表企业，深知工业软件的价值，积极探索和应用新的信息化体系，同时进行大规模开发和使用工业领域 APP，并在长期应用过程中取得了大量收益。美欧等国际领军企业围绕“智能机器+云平台+APP”功能架构，整合“平台提供商+应用开发者+海量用户”等生态资源，抢占工业数据入口主导权、培育海量开发者、提升用户粘性，不断建立、巩固和强化以平台为载体、以数据为驱动的工业智能化新优势，抢占新工业革命的制高点。2例如美国 GE 公司围绕构建航空发动机、大型医疗设备等高端装备产品的全生命周期管理服务体系，面向全球用户提供应用开发环境以及各类应用和服务，构建以开发者平台和 APP 为核心的产业生态体系。提供涵盖医疗、发动机、核电、石油化工等设备资产管理等领域超过 150 种 APP 应用。日本东京风电公司基于这些应用提高发电量 2%。以西门子、博世、ABB 等为代表大型制造业企业和 APP 解决方案提供商，依据工业 4.0 的体系标准，结合实际应用需求，研发、推广各类工业 APP，加快实现工业 4.0 体系建设。例如西门子以 MindSphere 为契机，封装工业领域 APP，切入工业数字化服务领域。通过 MindSphere，实现一体化工厂管理理念，涵盖工厂生命周期各环节，提供一体化数据模型解决方案。在 2017 年 4 月 24 日举办的汉诺威工业博览会上，西门子展示了自身及其合作伙伴开发的约 50 种 APP，包括预测维护、流程优化、零部件监控等工业领域的各种应用。ABB 将其面向 20 多个工业领域的自动化设备数据采集能耗优化等 180 余项工业解决方案向 Ability 平台迁移。PTC 提出“平台+APPs+生态”布局，ThingWorx 平台包含针对制造企业研发、制造、服务各领域的标准 APP 套件。如针对研发领域的 Navigate，针对制造领域的 ManufacturingApps、OperatorAdvisor，以及针对服务领域的 AssetAdvisor 等。提供按行业划分的 APP，有基于离散型制造业，比如数字化工厂套件；有基于流程行业，比如某些饮料提供商或者资料提供商的生产线或设备监控等。同时，在 ThingWorx APP 市场 MarketPlace 中有超过 600 个 APP 覆盖不同行业和功能领域，帮助客户快速开发与部署工业互联网解决方案。1.2 工业 APP 的概念在工业 APP 概念出现之前，消费领域和移动互联网领域已经有很多的APP；在工业领域，GE 等国外工业巨头已将 APP 概念引入到工业领域。随着我国两化融合的深入，工业互联网等新技术的出现，企业需要通过持3续积累沉淀工业技术知识以获得创新能力，共享共用需求持续凸显，在工业技术知识与信息技术（尤其是软件技术）之间，需要有一个两方融合的载体，于是“工业技术软件化”理念被提出，在此理念的推动下，借鉴消费领域以及国外工业领域的实践，工业 APP 概念被正式提出。1.2.1 工业 APP 的定义什么是工业 APP 呢？本白皮书集合工业应用方、平台方、工业软件企业、高校与科研机构等多方视角和观点，给出了以下工业 APP 定义。工业 APP 是基于松耦合、组件化、可重构、可重用思想，面向特定工业场景，解决具体的工业问题，基于平台的技术引擎、资源、模型和业务组件，将工业机理、技术、知识、算法与最佳工程实践按照系统化组织、模型化表达、可视化交互、场景化应用、生态化演进原则而形成的应用程序，是工业软件发展的一种新形态。工业 APP 所依托的平台，可以是工业互联网平台、公有云或私有云平台，也可以是大型工业软件平台，还可以是通用的操作系统平台（包括用于工业领域的移动端操作系统、通用计算机操作系统、工业操作系统和工业软件操作系统等）。工业 APP 是为了解决特定的具体问题、满足特定的具体需要而将实践证明可行和可信的工业技术知识封装固化后所形成的一种工业应用程序。工业 APP 只解决具体的工业问题，而不是抽象后的问题。例如，齿轮设计APP 只针对某种类型的齿轮设计问题，而不是将齿轮设计抽象成面向一般几何体设计的点、线、面、体、布尔运算等设计问题。而后者是一般工业软件解决的问题。工业 APP 可以让工业技术经验与知识得到更好的保护与传承、更快地运转、更大规模地应用，从而放大工业技术的效应，推动工业知识的沉淀、复用和重构。4工业 APP 是一种特殊的工业应用程序，是可运行的工业技术知识的载体，工业 APP 中承载了解决特定问题的具体业务场景、流程、数据与数据流、经验、算法、知识等工业技术要素，工业 APP 承载这些技术要素，每一个工业 APP 都是一些具体工业技术与知识要素的集合与载体。1.2.2 工业 APP 的内涵1）工业）工业 APP 开发的三类主体开发的三类主体工业 APP 开发包含三类主体：IT 人、工业人、数据科学家。工业人与 IT 人是两类传统的主体。新技术条件下，工业 APP 开发的主体将越来越向工业人倾斜，工业人利用各种低代码化手段快速将自身所掌握的工业技术知识开发成工业 APP。随着大数据技术的应用与发展，数据科学家基于对海量工业数据的处理分析和数据建模，形成数据驱动的工业软件，成为一种新的开发主体。2）工业）工业 APP 承载的六类工业技术知识对象承载的六类工业技术知识对象工业 APP 是一种承载特定工业技术知识的软件形式的载体，其所承载的客体对象包括以下几类工业技术知识：（1）各种基本原理、工业机理、数学表达式、得到验证的经验公式；（2）业务逻辑（包括产品设计逻辑、CAD 建模逻辑、CAE 仿真分析逻辑、制造过程逻辑、运行使用逻辑、经营管理逻辑等业务逻辑）；（3）数据对象模型、数据交换逻辑；（4）领域机理知识（包括工业领域航空、航天、汽车、能源、电子、冶金、化工、轨道交通等行业原理与机理知识，机械、电子、液压、控制、热、流体、电磁、光学、材料等专业知识，车、铣、刨、磨、镗、热、表、铸、锻、焊等工艺制造领域的知识，人-机-料-法-环、配方、配料、工艺过程与工艺参数知识，以及故障、失效等模型，还可以是人对设备操作与运5行的逻辑、经验与数据，企业经营管理基本原理、知识与经验等）；（5）数据建模模型（经过机器学习和验证的设备健康预测模型、大数据算法模型、人工智能算法模型、优化算法模型等）；（6）人机交互。1.2.3 工业 APP 的典型特征工业 APP 借鉴了消费 APP 方便灵活的特性，又承载了工业技术软件化的理念，作为工业软件的新形态又具有软件的特性，同时依托平台具有生态化的特征。因此工业 APP 具有六方面典型特征：特定工业技术知识载体；面向特定工业场景的特定适应性；小轻灵，易操作；可解耦/可重构；依托平台；集群化应用等特征。图 1-2 工业 APP 典型特征1）特定工业技术知识载体工业 APP 是某一项或某些具体的工业技术知识的软件形态的载体，这是工业 APP 的本质特征。工业 APP 所承载的工业技术知识只解决具体的问题，而不是抽象后的问题。正如前面所列举的例子，齿轮设计 APP 只承载解决某种类型的齿轮设计问题的具体工业技术知识。一般的工业软件虽然也承载工业技术知识，但这些工业技术知识通常是抽象后的通用机理，如几何建模技术与知识，解决的是一大类工业问题。2）特定适应性6每一个工业 APP 承载解决某项具体问题的工业技术知识，表达一个或多个特定的功能，解决特定的具体问题，具有典型的特定适应性。例如，某类齿轮设计 APP 只完成该类型的齿轮设计，更换齿轮类型后就不适用了。3）小轻灵，易操作每一个工业 APP 只解决某一些或几项具体的问题，功能单一，并且工业 APP 的开发运行都依托平台的资源，每一个工业 APP 不需要考虑完整的技术引擎、算法等基础技术要素，因此工业 APP 的体量相对较小。工业 APP 是富集的工业技术知识载体，通过知识封装和驱动，让一般人也可以使用专家的知识，通过简便的操作，完成过去需要专家才能完成的工作。只有这样，工业 APP 才能广泛地推广使用。4）可解耦/可重构每一个组件化的工业 APP，边界明确，接口明确。使得工业 APP 可以不被紧耦合约束到某一个具体的应用软件中，与其他的应用程序或 APP 通过接口交互实现松耦合应用。5）依托平台工业 APP 从概念提出到开发、应用，以及生态的构建与形成，都是基于平台开展的。每一个工业 APP 只解决特定的具体问题，这就要求工业APP 必须具备一个庞大的生态来支撑。生态的建设需要社会化力量共同努力，平台既可以提供工业 APP 生态快速建设的基础，又可以减少每一个APP 开发过程中重复地进行基础技术开发和基础资源构建，降低工业 APP开发的门槛，还可以通过平台来统一规范与标准，实现工业 APP 的广泛重用。6）集群化应用7每个工业 APP 只解决特定问题，对于一些复杂的工业问题，可以通过问题分解将复杂问题变成一系列单一问题，每一个单一问题由对应的工业APP 来解决，通过多个边界和接口明确的工业 APP 按照一定的逻辑与交互接口进行系统性组合，利用工业 APP 集群可以解决更为复杂的系统性问题。例如，飞行器总体设计 APP，将飞行器总体设计分解为数百个小问题，通过超过 300 个工业 APP 的集群化组合应用，实现了飞机这个复杂系统的总体设计应用。1.3 工业 APP 参考体系架构工业 APP 既具有工业属性，也具备软件属性，是工业技术知识与最佳实践的软件形态载体，其核心是工业技术知识，是工业技术与信息技术的融合。图 1-3 描述了工业 APP 的参考体系架构。图 1-3 工业 APP 参考体系架构架构必须全面涵盖和体现所描述对象的特征。工业 APP 参考架构从开发、应用以及平台三个维度充分体现了工业 APP 的六方面典型特征。8工业 APP 是特定工业技术知识的载体特定工业技术知识的载体，通过结构化描述、系统化组织、模型化表达、可视化交互等过程，利用 IT、OT、DT 与工业机理融合形成松耦合业务组件松耦合业务组件，将特定的工业技术知识软件化，形成针对特定目标和特定工业应用场景的、具有确定边界和接口的松耦合工业松耦合工业 APP，因此工业APP 具有特定适应性特定适应性；通过重构重构/重用和集群化应用重用和集群化应用，将具有特定适应性的多个工业 APP 重构和集群化组合解决从产品/设备，到车间、企业以至产业的多层级工业应用，完成产品的研发设计、生产制造、运维服务与经营管理；工业 APP 依赖平台依赖平台所提供的技术引擎、技术资源、接口等，甚至是足够数量的工业 APP 应用生态来完成开发和应用，每一个工业 APP 都可以利用平台提供的资源，因而小轻灵小轻灵，知识的富集，尤其是针对特定问题的专业知识的富集，使得解决特定问题的能力突出，操作使用简便操作使用简便。工业 APP 参考体系架构涵盖了开发、应用、平台三个维度，开发工业APP 的目的为了应用，将工业技术知识更好的应用到工业场景中，平台提供工业 APP 开发和应用所需要的各种资源，并提供开发-应用-流通等管理支撑。1）工业 APP 开发维度工业 APP 的开发过程是将工业技术与信息技术融合的过程，通过工业技术软件化的技术途径实现两者的融合。基于特定工业场景和应用目标，将特定的工业技术知识软件化，通过结构化描述、系统化组织、模型化表达、可视化交互等过程完成软件化过程。工业 APP 对工业技术与信息技术的融合使得工业 APP 同时具有工业属性和软件属性，工业 APP 承载了特定的工业标准、工业机理、专业领域知识、工业（管理）技术、最佳工程实践以及算法模型等。这些工业技术知识以软件形态得以封装与承载。基于特定的 IT 架构和 IT 技术，采用组件化思想，将 IT、OT、DT 与工业机理融合，开发形成的各种松耦合业务组件，利用工业 APP 开发环境，通过对松耦合业务组件的组合调用，构建9面向特定应用场景解决特定问题的工业 APP。2）工业应用维度工业 APP 面向特定工业应用场景，从横向可以应用到产品研发设计、生产制造、运维服务以及经营管理等多工业环节，从业务纵深可以应用于产品/设备-车间-企业-产业等多层级、多工业场景。例如，在产品/设备层级的设计、仿真、验证、设备监控与 PHM 健康管理；在车间层级的工艺布局、工艺工装、生产管控、远程运维监控、数据采集，以及效率、质量、能耗改善等管理应用；在企业层级的设计制造一体化、资源、计划、排程，以及服务、人、财、物等管理应用；在整个产业层面的云化应用、产业协同、供应链管理、营销等经营管理应用。工业 APP 在不同层级和不同工业场景中的应用，将根据工业领域的特性不同，形成不同的工业 APP 应用模式。具有特定适应性的工业 APP 之所以能够在多工业环节、多层级、多工业场景应用，是通过工业 APP 重用、重构以及集群化组合应用方式来实现的。工业 APP 可以直接重用解决同一类型的具体问题，也可以通过重构、组合以集群化的方式，解决复杂问题，应用于复杂场景。3）平台维度小轻灵的工业 APP 需要依托平台提供技术引擎、资源、模型、组件、接口，以及相应的管理功能才能实现其开发与工业应用。平台对工业 APP的支撑主要体现在开发和工业应用两方面。平台对工业 APP 开发的支撑体现为：平台提供开发所需要的技术引擎、接口调用、技术资源、业务组件、模型/算法、标准、以及开发管理。平台对工业 APP 工业应用的支撑体现为：平台提供工业 APP 工业应用所需要的技术资源、技术引擎调用、工业软件资源、工业数据资源、接口调用、安全/数据保护、工业 APP 的流通与共享、评价、权属保护、应10用管理，同时为工业 APP 在面向复杂问题和复杂应用场景时组合重构以及集群化组合应用的 APP 生态。1.4 概念辨析工业 APP 借鉴了消费 APP 的说法，作为工业软件的一种新形态，具有很多工业软件的属性，但又不同于一般工业软件，工业 APP 的开发、应用与生态建设都需要依托平台，多种属性的交叉融合容易造成概念混淆。那么，工业 APP 与消费 APP 有什么不同，与工业软件、与平台是什么关系呢？1.4.1 工业 APP 与消费 APP 的区别工业 APP 借鉴了消费 APP 的概念，在单纯 APP 的特征方面，工业 APP在体量小轻灵，易操作、易推广重用等方面充分借鉴了消费 APP 的特性。但是工业 APP 与消费 APP 两者具有明显的区别。表 1 列举了工业 APP 与消费 APP 之间的区别与关系。表 1 工业 APP 与消费 APP 的区别消费消费 APP工业工业 APP小轻灵，易操作继承小轻灵，易操作特征基于信息交换基于工业机理to Cto B用户是消费者（非专业用户）用户是产品设计、生产、经营者（专业用户）服装、食品等消费品工业，工业 APP 与消费 APP 分别支撑产业链前后端，二者需要整合消费 APP 是基于信息交换的；但是工业 APP 是必须有机理的。工业应用有因果关系，这些表达因果关系的工业技术知识常常通过机理模型，经验模型、数据模型等等承载，是企业重要的数据资产和核心价值。消费 APP 针对个人用户（to C），解决个体的通用需求，多应用在流11通、服务等环节，面对非专业用户，提供流通和服务过程中的流程、信息、资金、评价等应用。举例来说，这些非专业用户可能很会买衣服、穿衣服，但不会设计衣服、生产衣服。工业 APP 针对企业用户（to B），解决工业问题，多应用在工业产品的研发设计、制造、维修服务与企业经营管理等环节，面对专业用户，提供企业产品设计、制造、维修等专业应用。因此，这些专业用户是设计产品、生产产品的。工业 APP 承载的也是设计、生产产品等专业领域的工业技术知识。工业 APP 与消费 APP 也不是完全没有关系，在某些工业领域，如食品工业、服装加工业等，由于产品的最终用户是一般消费者，通常会将面向用户（一般消费者）的消费 APP 与面向企业的工业 APP 打通，形成产业链上的应用闭环。简单来说，对于工业 APP 和消费 APP 的区别，可以看 APP 所针对的使用对象是终端消费者还是研发生产经营者，通常前者是消费 APP，后者是工业 APP。1.4.2 工业 APP 与工业软件的关系在工业软件中既包含了传统的工业软件，也包括云化工业软件，还包括工业 APP 这种新形态的工业软件。工业 APP 与工业软件是从属关系，两者的关系如图 1-4 所示。12图 1-4 工业 APP 与工业软件的关系传统工业软件与工业 APP 既有区别，两者同时还具有紧密的关系。传统工业软件可以通过云化迁移成为云化工业软件，也可以通过 APP 化成为工业 APP 集合。通常情况下，大多数工业 APP 通常都会依托平台（包括工业互联网平台与云平台）运行，实践中也还有相当一部分工业 APP 在个人计算机由个人私有，或者依托大型工业软件运行，因此工业 APP 与云化工业软件有交叉。传统的工业软件可以通过 APP 化形成工业 APP 集，而工业 APP 也可以通过驱动、功能补充、简化使用等多种方式促进传统工业软件的应用，图 1-4 描述了工业 APP 从四方面对传统工业的促进作用。1）工业）工业 APP 与传统工业软件的区别与传统工业软件的区别工业 APP 与传统工业软件在部署方式、工业软件要素完整性、体量及操作难易程度、解耦以及解决问题的类型等方面存在明显的区别，二者的却别如表 2 所示。表 2 工业 APP 与传统工业软件的区别工业工业 APP传统工业软件传统工业软件多种部署方式通常本地化安装部署必须依托平台提供的技术引擎、资源、模型等完成开发与运行包含完整工业软件要素，如技术引擎、数据库等小轻灵，易操作体量巨大，操作使用复杂，需要具备某些13专业领域知识才能使用可以多层次解耦可以分模块运行，不可多层级解耦只解决特定的具体的工业问题解决抽象层次的通用问题传统的工业软件如 CAD、CAE、CAM、PLM、ERP、MES 等通常本地化安装部署；每一个传统的工业软件都提供完整工业软件要素，如几何引擎、求解器、业务建模引擎、数据库等，每一个传统工业软件都是一个独立的整体，可以不依赖其他平台独立运行；传统工业软件通常体量巨大，操作使用复杂，通常都需要具备某些专业领域知识才能使用；由于所采用的技术架构等原因，传统工业软件通常是紧耦合的，虽然可以分模块运行，但几乎不可多层级解耦；传统工业软件一般解决抽象层次的通用问题，例如，CAD 软件提供面向几何建模的高度抽象的功能应用，具有专业领域知识的使用者可以操作CAD软件用来完成不同种类产品的几何建模与设计。对于工业 APP 来说，可以有多种部署方式，但是工业 APP 必须依托平台（包括工业互联网平台、云平台、大型工业软件平台、工业操作系统等）提供的技术引擎、资源、模型等完成开发与运行；由于采用微服务技术架构和组件化技术等，工业 APP 可以多层次解耦直到基本业务组件为止；工业 APP 只解决特定的具体的工业问题，体量小，操作使用方便，可以降低使用门槛。2）工业）工业 APP 与传统工业软件及企业现有信息系统的关系与传统工业软件及企业现有信息系统的关系工业 APP 与传统工业软件虽然存在很大区别，但两者既不互斥，也不相互孤立的。工业 APP 不是要替代传统工业软件不是要替代传统工业软件或者企业现有的信息系统，两者是可以相互促进。传统的工业软件不仅可以通过 APP 化形成工业 APP 集，工业 APP 也可以通过多种方式促进传统工业软件的应用，图 1-5 描述了工业 APP 从四方面对传统工业的促进作用知识驱动、简化使用、异构集成、数据挖掘。14图 1-5 工业 APP 促进传统工业软件应用（1）知识驱动传统工业软件高效率执行任务。工业 APP 作为针对特定工业场景和问题的富集工业技术知识载体，可以以“知识驱动”的方式高效率地驱动传统工业软件完成特定的任务。工业 APP 与传统工业软件结合，可以进一步丰富、强化和提升传统工业软件的功能和性能。例如，飞行器总体设计 APP 可以将过去使用传统工业软件完成飞行器总体布局方案的周期从几周大幅度缩短到几天完成。（2）简化传统工业软件使用。工业 APP 简化传统工业软件的使用过程与步骤，降低传统工业软件使用的技术门槛。例如，舵机设计 APP，采用统一的工作环境，以拨叉的结构设计和有限元分析为例，可以将结构建模的 17 个步骤与有限元建模 16 个步骤简化为 3 步完成；过去传统的软件使用者必须懂得有限元知识。而通过工业 APP，一般设计人员在 2 分钟内就可以完成结构建模和仿真全部工作。（3）集成整合异构工业软件。使用工业 APP 打通和集成企业现有的各种异构工业软件之间的集成与数据传递。工业领域中有大量的工业软件应用于不同的工业应用场景和环节，使用工业 APP 可以帮助打通不同工业软件的数据与逻辑关系，实现异构工业软件、数据与模型的集成。例如，海尔互联工厂从用户定制下单到设计、生产、然后通过物流发货给用户，并提供后续服务的整个过程，使用了订单处理、CAD/CAE、工厂仿真、APS、MES、MRP、设备监控、WMS、SCM 等大量不同的工业软件，不15同工业软件之间需要传递订单信息、计划排程信息、成品数据、物料信息、采购信息、物流信息、成品数据、设备状态信息等大量数据与逻辑，通过工业 APP 实现互联工厂内的横向打通。（4）数据挖掘深化工业软件应用效果。使用工业 APP 对工业软件或产线设备所产生的数据进行深度加工，从而优化业务过程。工业数据已经是企业一项越来越重要的资产，如何处理并利用好这些由工业软件或产线设备所产生的数据，是企业要重点面临的课题。使用工业 APP 可以完成从数据的获取采集、分析处理、优化决策等多方面应用。例如，用友使用工业 APP 对采购软件所产生的工业数据进行深度挖掘，帮助用户获得更优的采购业务应用效果。1.4.3 工业 APP 与平台的关系工业 APP 需要依托平台所提供的技术引擎、计算资源、数据库等基础技术要素完成工业 APP 的开发与应用。这种分工将技术引擎、计算资源等这些需要长时间高投入的部分下沉到平台，既有利于利用社会化人才资源可以快速实现工业 APP 开发，避免重复开发和建设基础技术资源；同时，基于平台所提供的资源和统一标准，也有利于工业 APP 的标准统一，实现广泛重用。此外，平台还提供工业 APP 在权属、流通、重用、接口调用、资源管理，数据资产处理、存储与保护等方面的功能支撑。从工业应用的角度来看，技术引擎尤其是建模引擎对于工业 APP 非常关键，工业 APP 需要对工业对象进行精准描述，但是又不可能每一个 APP都自带一个建模引擎，因此，平台提供统一的建模引擎就至关重要。特别是对于产品开发设计环节，由于当前我国在基础领域研究的差距，绝大多数工业互联网平台都只聚焦于经营管理、生产制造、数据采集、设备监控、能耗管理等领域，不能提供用于产品开发设计的建模引擎，满足不了企业在产品研发设计领域的应用需求。因此，本白皮书中才特别对平台的范围进行扩展，增加了包括大型工业软件平台、工业操作系统平台等内容。16从世界范围的技术发展趋势看，大型工业软件平台与工业互联网平台将逐渐趋于统一，未来的工业互联网平台将能够提供从研发设计、生产制造、维修服务、经营管理以及跨产业链协同应用的不同技术引擎和技术资源服务。在当前我国的技术条件下，工业互联网平台在边缘层实现设备的接入和数据采集，在平台层实现对不同工业软件与工具软件的整合，通过工业互联网平台整合不同的工业软件和工业数据，让不同形态的工业软件以全新的架构为工业提供基础技术服务，结合特定领域的工业技术知识，利用可视化工业应用开发环境，构建面向产品研发设计、工艺设计与优化、能耗优化、运营管理、设备监控、健康管理、质量管控、供应链协同等不同种类的工业 APP。工业 APP 在新工业革命中的地位日渐重要，图 1-6 描述了工业 APP在工业互联网平台参考体系架构 2.0 的定位与重要性。图 1-6 工业互联网平台参考体系架构 2.0 的工业 APP 定位工业互联网平台参考体系架构 2.0 明确了工业 APP 的关键定位：边缘层是基础，平台层是核心，工业 APP 应用层是关键，实现最终工业价值。17工业 APP 在工业互联网平台中的定位，凸显工业 APP 在整个工业互联网产业的重要性。平台的特性、性能以及最终价值都会通过工业 APP 的应用得到体现。工业 APP 是工业互联产业发展的关键，工业互联网平台最终都会聚焦于工业 APP。1.4.4 工业 APP、组件、微服务的关系在工业 APP 开发过程中，经常会出现几个关键词，工业 APP、组件、微服务，关于工业 APP 的颗粒度、工业 APP