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装备工业软件发展难点分析
2023.07.10 鲁邦通编辑部
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为什么要重视设备工业软件？制造业面临着转型升级的压力，各行业越来越意识到工业软件的重要性。然而，相对而言，设备并没有得到足够的重视。从以下角度来看，它更为关键。图1-为什么要关注设备制造业的发展？1、CAD/工业软件应用场景CAE、模拟和其他工业软件，设备也是其主要应用场景。过去，我们一直采用采购设备和引进成套线路，并利用国内廉价的劳动力资源进行组装和生产。工业软件通常在设备设计、测试验证和运行的各个环节工作。因此，直接采购也使我们自己的设备开发的工业软件没有得到开发。2、然而，离散制造分为成型和组装，组装是手动完成的，但成型，无论是机床金属切割、车铣磨、切割、冲压、半导体长晶体、光刻、沉积、或包装盒、纸箱，无论哪个领域，都涉及关键成型过程，这是我们脖子的关键环节，这种理解必须清晰。3、我们推广系统数据源的数字化，那么数据来自哪里呢？生产管理可以来自现场数据的单独收集。然而，如何优化、分析和改进质量优化、成本降低等关键指标——这是数字价值含量相对较高的地方。我们不能避免这个问题，而设备是这些数字数据源。4、智能制造的执行机构；如果要实施所谓的数字化、智能化的应用，如生产排放、操作变更、智能分析、参数优化等，必须通过设备实现，设备是执行载体。5、质量技术和生产灵活载体；制造主题，质量、成本、交付能力，必须在机器上实现，而不是在大脑中实现，大脑中的思想必须经过工程测试验证，最终包装为软件，使机器执行。6、设备是工厂的重要资产。作为工厂的重要资产，如果我们的设备发展不好，我们将不得不花费大量资金购买进口设备。依靠中国市场的规模效应，我们显然可以发展自己的设备制造业。成本不包括在内，但其下游行业较大。设备的下游市场是10倍以上，可以长期使用。制造业的产值是巨大的。如何理解工业软件的发展问题？如果我们想了解工业软件开发的困难？首先，制造业的复杂性在哪里？然后，分析为什么需要工业软件？其次，工业软件的本质是什么？图2-制造复杂性和工业软件问题2.1/ 制造业的复杂性在哪里？制造的复杂性在哪里？它将告诉我们，工业软件的形成与制造业密切相关。而且装备是重中之重。制造业将被细分为许多行业，每个行业都不像我们想象的那么简单，这是制造业发展的深刻感受。大多数时候，我们把制造理解为购买设备和生产产品——然而，这是问题的关键。我们购买的进口设备可以快速赚钱。这种看似简单的行为使我们难以掌握真正的核心技术。◉机器本身是一种多元素的强耦合关系。制造的复杂性在于机械、材料、控制和工艺之间的复杂性。在每个行业，都涉及到非常复杂的材料和工艺问题。例如，在印刷行业，有成千上万种纸张和薄膜，每种都有自己的物理特性。在不同的印刷速度、印刷工艺（凹版、柔版、胶印）下，如何实现色标检测、印刷套色控制算法设计、电子传动PID控制和温度控制，都需要长期的物理测试和实践来优化产品质量。在轮胎行业，轮胎成型机和硫化机应根据轮胎的尺寸和规格以及使用所需的材料组合（表面胶、肩胶、三角胶、内胶、窗帘线和钢丝圈）进行配置，以获得稳定的质量。即使是弹簧的制造，也会随着钢丝的直径、材料的弹性、韧性、加工弹簧的节距和轮廓而变化，带来成千上万的组合，需要在机器上配置所需的参数，以确保机器生产的产品质量的稳定性。图3-印刷机机械传动及印刷工艺图4-BOPP薄膜生产设备◉华中科技大学机械学院的冰老师，高速高精度机器的难点，之前就机械系统的“模态”进行了专题交流。他谈到了“低速、低精度”和“高速、高精度”的制造系统，机械模式发生了很大的变化，可以理解为完全不一样。在不断提高速度的过程中，摩擦对传动的影响不会是线性的，这会对制造精度造成很大的干扰，整个机械传动链也不会像低速状态下那样可控。俗话说，“失去毫无意义，谬论千里”。为了在高速下获得高精度，有更多的干扰因素需要考虑——生产系统最大的问题是，这些影响生产质量的因素是强耦合的，很难找出谁的影响更大。如何调整——没有规则可循，需要测试。这就要求开发者具有很强的机械、电气、光学、热动力、电磁学、流体、化学方程等机理建模能力。最复杂的是工程测试和验证的过程。通常，一个软件需要积累几十年的工程数据。基于模型，这些来自科学发现的规律已经成为工程——必须经过大量的物理测试和验证才能获得更多的规律。质量的稳定性主要来自于这种机械传动和系统控制的稳定性。一方面，这些稳定性需要机械设计和控制过程的稳定性。其次，当工作条件发生变化时，该系统的自适应性也由软件实现。这些复杂的材料之间的关系，在设计、组装、机器运行的嵌入式软件中有着丰富的经验，以无形的形式存在。关于这个机械系统的复杂性，如果你踢足球，肯定会感觉到——即使我们鄙视国家队，但他们对业余球员，也是滚动——这些需要长期训练，掌握高速下球的路径，速度和最好的处理——这只是个人技术。对于团队来说，也要把阵型训练到最好的流量调度，最简化的进攻进球过程，你会发现最好的比赛是精致的团队传输合作的流畅性。这些都是经过大量的测试和验证，以及在对抗中训练出来的人脑中的软能力。即使国家队如何碾压你，他们在遇到巴西时也会被碾压，因为对抗速度完全不同，工业互联网平台解决方案，通过设备物联、机器人乘梯、设备售后管理系统、电梯物联网等产品和服务，助力电梯及特种设备、医疗设备、机器人、环保设备、环卫设备、电力设备和水务设备等工业客户进行后市场服务的数字化转型，降本增效，开启利润增长的第二曲线。
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