基本信息
【插图】
编辑推荐
本书由技术专家和其他国内技术一线专家学者据过去十几年工业APP策划、开发和应用经验，以工业技术与知识→工业软件→工业APP（个体自有、企业自有）→工业互联网APP（商用公有）为全书路径，阐述工业APP体系框架、案例和应用。本书适合政府内科技与工业管理相关机构，工业集团公司和企业的高层管理者、信息化管理部门和产品研发生产管理者使用，以及工业软件开发、企业行业内专家、工程技术人员。
内容简介
作译者
何强 长期从事系统工程研究与项目应用实践，是国内系统工程的积极推动者与践行者。科技导报-体系工程专刊编委。专注于系统工程、智慧军工与工业APP等领域。北京索为系统公司首席系统工程师，副总裁。
李义章 中国工业技术软件化产业联盟副理事长兼秘书长。专注于工业技术软件化、知识自动化、工业APP领域。带领团队自主研发SYSWARE平台和“众工业”互联网平台，这些平台广泛应用于航空、航天、船舶、电子、核工业、兵器、汽车等高端装备制造业。率先提出“工业技术软件化”理念，是工业互联网和工业APP中国路径的先行者和探索者。北京索为系统公司董事长。
李义章 中国工业技术软件化产业联盟副理事长兼秘书长。专注于工业技术软件化、知识自动化、工业APP领域。带领团队自主研发SYSWARE平台和“众工业”互联网平台，这些平台广泛应用于航空、航天、船舶、电子、核工业、兵器、汽车等高端装备制造业。率先提出“工业技术软件化”理念，是工业互联网和工业APP中国路径的先行者和探索者。北京索为系统公司董事长。
目录
序一
序二
序三
前言
第一章 数字工业时代 / 1
数字经济与数字中国 / 3
美国的数字化进程 / 4
数字中国新征程——从“消费驱动型”到“工业驱动型” / 10
数字工业时代来临 / 16
数字技术改变工业 / 16
工业数字化转型 / 20
工业APP全面开启数字工业时代 / 26
第二章 工业APP / 34
工业领域的四类模型 / 36
什么是工业APP /
41
工业APP概念研究 / 41
工业APP的定义 / 46
工业APP的典型特征 / 48
工业APP的本质 / 50
序二
序三
前言
第一章 数字工业时代 / 1
数字经济与数字中国 / 3
美国的数字化进程 / 4
数字中国新征程——从“消费驱动型”到“工业驱动型” / 10
数字工业时代来临 / 16
数字技术改变工业 / 16
工业数字化转型 / 20
工业APP全面开启数字工业时代 / 26
第二章 工业APP / 34
工业领域的四类模型 / 36
什么是工业APP /
41
工业APP概念研究 / 41
工业APP的定义 / 46
工业APP的典型特征 / 48
工业APP的本质 / 50
前言
近年来，由于工业和信息化部的大力倡导和推动，工业APP逐渐受到工业领域相关各方的重视和关注，在我国的发展明显提速。本书的出版可谓春风吹来及时雨，无疑会对我国工业APP的健康发展产生非常积极的影响。
数字工业是传统工业数字化转型的目标，也是中国工业，特别是制造业，赶上全球先进水平的必由之路。作者提出：工业母机、工业软件与工业技术知识是数字工业的三大支柱，这是对发展数字工业实质的、清醒的认识和准确的把握。就此三大支柱而言，在工业母机和工业软件方面，中国因为起步较晚，“一步赶不上，步步赶不上”，与国际先进水平的差距很大，尚需经年累月地不懈努力，才有可能迈入先进行列。在三大支柱之中，唯独工业技术知识的数字化，或者说工业APP，差距略小，中国或有可能赶上和引领潮流。本书给出的许多中国工业APP发展的实例可以说明这一点。
提到APP，很多人马上会想到智能手机发明之后移动APP的爆炸性发展态势。因为免费或费用低廉、操作简便，APP很受欢迎，亦随之成为应用软件发展的一种新形态。如本书所言，这类移动APP与本书所讨论的工业APP不是一个概念，即使后者也可能有移动版本。例如，通用（GE）公司与苹果公司早在2017年10月就签下了合作协议，要将Predix开发的工业APP移植到简单易用的iPhone和iPad平台上；华为公司也是Predix数字工业生态联盟的成员之一。
什么是工业APP？本书明确指出，工业APP是软件，又不是软件。说它是软件，因为它是工业技术和知识的软件（或数字化的）表现形式；说它不是软件，因为它的主要开发者不是软件工程师，而是工业人，其主要依赖的不是软件技术，而是工业人的专业知识和经验。20世纪80年代，随着管理信息系统（MIS）的蓬勃发展，技术（包括knowhow）和知识的数字化及其应用，就已经以专家系统（DSS）或知识管理（KM）的形式提了出来。然而，由于一直没有找到合适的知识管理技术手段，难以取得成功。经过近十年的努力，也受移动APP的启发，工业APP成为工业技术和知识软件化的一种比较成功的形式。
工业APP是应用于工业的软件，但是它又不是工业软件。本书对二者之间的区别做了详细的分析和讨论。可以认为，从接近服务对象（即最终产品的层级）来看，工业APP位于工业软件之上。因为，工业APP是将各种“软件化了的工业技术和知识（工业APP创新）”与相关的工业软件有机地集成在一起（集成创新），为完成某个特定产品的研发和设计服务的软件产品。本书展示了一个民用飞机总体设计案例，在这个案例中，需要对数百个工业APP以及CAD、CAE等各种工业软件进行集成组合，以调用大量不同的工业软件完成飞机总体设计各阶段、各相关领域的建模任务；另一个案例则是商用航空发动机的研制，其中，需要动用60个以上的工业软件，包括CAD、CAE及大量的专用工业软件，并与大量的设置规则规范、操作方法、知识、经验及特定格式的数据传递关系等融会贯通，集成于一体。这些工业APP的复杂性和设计难度，可能超出一般人的想象。虽然，随着应用的不同，不同工业APP的复杂程度差异很大，但是无论如何，工业APP的创新性不可低估。
本书对工业APP的定义和意义、典型特征、分类、参考架构做了比较全面和深入的分析；利用系统工程方法，按技术管理、技术、协议、使能4个流程组共24个流程，对工业APP的生命周期进行了详细规范化的描述；从建立工业APP生态模型出发，就政策、人才、生态基础层面，使能环境建设，以及工业APP培育策略三个方面，对我国工业APP的生态建设提出了很多中肯且重要的建议。全书既阐明了工业APP发展的理论基础和工业APP驱动制造业核心价值向设计端迁移的重要性，又以航天、飞机发动机、航空及能源四个领域为例，说明了工业APP对于开启数字工业时代的重要意义，本书非常具有启发性和说服力。全书内容丰富，涉及的知识面很广；理论与实践交叉融合，条理清晰，对于工业APP的发展具有指导意义。
因此，无论对于在一线努力奋斗的工业人、从事相关领域的工程专家和技术人员、创新创业者，还是政府或公共部门的领导干部，本书都有很强的可读性，值得阅读。当然，由于工业APP本身还是一个新生事物，对于本书所讨论的各种问题，不同的读者从不同的体验出发，可能与作者有不同的见解，这不仅自然而且值得欢迎。因为正是有不同意见的碰撞，才有可能推动我国工业APP更好、更快地健康发展。
最后，在强调发展工业APP重要性的同时，我们还应该回到作者所强调的“工业母机、工业软件与工业技术知识是数字工业的三大支柱”这个关键点上，不能忽略工业母机、工业软件的重要性，以及这三大支柱的协调发展，因为缺了这三大支柱中的任何一个，中国的制造业和数字工业都无法挺立于世界。
周宏仁
国家信息化专家咨询委员会常务副主任
2019年2月25日
◆ 推荐序2◆
中国工业自2010年踏上世界规模第一的台阶，至今已经十年。然而，大而不强的事实还需要持续努力十几年甚至更长的时间才能改变，由大变强的任务还因为正在发生的制造业历史性变迁而变得更加沉重。这个历史性变迁的方向是数字化、智能化，而数字化、智能化形成和发展的载体、成果的结晶是工业软件。工业软件在中国工业由大变强的过程中扮演着基础和核心的角色。
但是，中国的工业软件还十分弱小。正如本书所指出的，“工业软件尤其是处于核心地位的研发软件基本被国外厂商控制”，“中国在制造业的数字化水平，尤其是高端装备制造业的数字化水平，几乎是建立在使用国外工业软件和品牌产品基础之上的”，“大飞机、高铁、智能手机、汽车，以及‘玉兔’‘嫦娥’‘蛟龙’和‘鲲鹏’们，它们的设计建模、仿真和制造都离不开这些工业软件的支撑。然而，在这些大国重器背后又有多少国产工业软件的影子呢？”按软件行业分类的工业软件，约90%依赖进口。
中国的工业软件弱小还体现于研制工业软件的人才、工具、路径、方法和经验的不足，有些领域甚至是空白。如何加快中国工业软件发展的步伐，为中国工业软件发展寻找一条可行的发展道路，为中国工业由大变强奠基？这既是本书的出发点，也是本书的重点。
本书明确指出，系统性地分析整理、抽象提炼工业技术知识，对它们进行系统性整合，形成结合实际应用场景、可解决实际工程问题的应用程序（或应用软件），才是解决工业技术、知识和方法积累与有效应用的手段。这就是所谓的工业技术软件化。而工业APP开发则是符合我国国情的一条重要的工业技术软件化实现路径。
本书指出，工业 APP 是为了解决特定问题、满足特定需要而将工业领域的各种流程、方法、数据、信息、规律、经验、知识等工业技术要素，通过数据建模与分析，以及结构化整理、系统性抽象提炼后，基于统一的标准，封装固化形成的一种可高效重用和广泛传播的工业应用程序。
数字工业是传统工业数字化转型的目标，也是中国工业，特别是制造业，赶上全球先进水平的必由之路。作者提出：工业母机、工业软件与工业技术知识是数字工业的三大支柱，这是对发展数字工业实质的、清醒的认识和准确的把握。就此三大支柱而言，在工业母机和工业软件方面，中国因为起步较晚，“一步赶不上，步步赶不上”，与国际先进水平的差距很大，尚需经年累月地不懈努力，才有可能迈入先进行列。在三大支柱之中，唯独工业技术知识的数字化，或者说工业APP，差距略小，中国或有可能赶上和引领潮流。本书给出的许多中国工业APP发展的实例可以说明这一点。
提到APP，很多人马上会想到智能手机发明之后移动APP的爆炸性发展态势。因为免费或费用低廉、操作简便，APP很受欢迎，亦随之成为应用软件发展的一种新形态。如本书所言，这类移动APP与本书所讨论的工业APP不是一个概念，即使后者也可能有移动版本。例如，通用（GE）公司与苹果公司早在2017年10月就签下了合作协议，要将Predix开发的工业APP移植到简单易用的iPhone和iPad平台上；华为公司也是Predix数字工业生态联盟的成员之一。
什么是工业APP？本书明确指出，工业APP是软件，又不是软件。说它是软件，因为它是工业技术和知识的软件（或数字化的）表现形式；说它不是软件，因为它的主要开发者不是软件工程师，而是工业人，其主要依赖的不是软件技术，而是工业人的专业知识和经验。20世纪80年代，随着管理信息系统（MIS）的蓬勃发展，技术（包括knowhow）和知识的数字化及其应用，就已经以专家系统（DSS）或知识管理（KM）的形式提了出来。然而，由于一直没有找到合适的知识管理技术手段，难以取得成功。经过近十年的努力，也受移动APP的启发，工业APP成为工业技术和知识软件化的一种比较成功的形式。
工业APP是应用于工业的软件，但是它又不是工业软件。本书对二者之间的区别做了详细的分析和讨论。可以认为，从接近服务对象（即最终产品的层级）来看，工业APP位于工业软件之上。因为，工业APP是将各种“软件化了的工业技术和知识（工业APP创新）”与相关的工业软件有机地集成在一起（集成创新），为完成某个特定产品的研发和设计服务的软件产品。本书展示了一个民用飞机总体设计案例，在这个案例中，需要对数百个工业APP以及CAD、CAE等各种工业软件进行集成组合，以调用大量不同的工业软件完成飞机总体设计各阶段、各相关领域的建模任务；另一个案例则是商用航空发动机的研制，其中，需要动用60个以上的工业软件，包括CAD、CAE及大量的专用工业软件，并与大量的设置规则规范、操作方法、知识、经验及特定格式的数据传递关系等融会贯通，集成于一体。这些工业APP的复杂性和设计难度，可能超出一般人的想象。虽然，随着应用的不同，不同工业APP的复杂程度差异很大，但是无论如何，工业APP的创新性不可低估。
本书对工业APP的定义和意义、典型特征、分类、参考架构做了比较全面和深入的分析；利用系统工程方法，按技术管理、技术、协议、使能4个流程组共24个流程，对工业APP的生命周期进行了详细规范化的描述；从建立工业APP生态模型出发，就政策、人才、生态基础层面，使能环境建设，以及工业APP培育策略三个方面，对我国工业APP的生态建设提出了很多中肯且重要的建议。全书既阐明了工业APP发展的理论基础和工业APP驱动制造业核心价值向设计端迁移的重要性，又以航天、飞机发动机、航空及能源四个领域为例，说明了工业APP对于开启数字工业时代的重要意义，本书非常具有启发性和说服力。全书内容丰富，涉及的知识面很广；理论与实践交叉融合，条理清晰，对于工业APP的发展具有指导意义。
因此，无论对于在一线努力奋斗的工业人、从事相关领域的工程专家和技术人员、创新创业者，还是政府或公共部门的领导干部，本书都有很强的可读性，值得阅读。当然，由于工业APP本身还是一个新生事物，对于本书所讨论的各种问题，不同的读者从不同的体验出发，可能与作者有不同的见解，这不仅自然而且值得欢迎。因为正是有不同意见的碰撞，才有可能推动我国工业APP更好、更快地健康发展。
最后，在强调发展工业APP重要性的同时，我们还应该回到作者所强调的“工业母机、工业软件与工业技术知识是数字工业的三大支柱”这个关键点上，不能忽略工业母机、工业软件的重要性，以及这三大支柱的协调发展，因为缺了这三大支柱中的任何一个，中国的制造业和数字工业都无法挺立于世界。
周宏仁
国家信息化专家咨询委员会常务副主任
2019年2月25日
◆ 推荐序2◆
中国工业自2010年踏上世界规模第一的台阶，至今已经十年。然而，大而不强的事实还需要持续努力十几年甚至更长的时间才能改变，由大变强的任务还因为正在发生的制造业历史性变迁而变得更加沉重。这个历史性变迁的方向是数字化、智能化，而数字化、智能化形成和发展的载体、成果的结晶是工业软件。工业软件在中国工业由大变强的过程中扮演着基础和核心的角色。
但是，中国的工业软件还十分弱小。正如本书所指出的，“工业软件尤其是处于核心地位的研发软件基本被国外厂商控制”，“中国在制造业的数字化水平，尤其是高端装备制造业的数字化水平，几乎是建立在使用国外工业软件和品牌产品基础之上的”，“大飞机、高铁、智能手机、汽车，以及‘玉兔’‘嫦娥’‘蛟龙’和‘鲲鹏’们，它们的设计建模、仿真和制造都离不开这些工业软件的支撑。然而，在这些大国重器背后又有多少国产工业软件的影子呢？”按软件行业分类的工业软件，约90%依赖进口。
中国的工业软件弱小还体现于研制工业软件的人才、工具、路径、方法和经验的不足，有些领域甚至是空白。如何加快中国工业软件发展的步伐，为中国工业软件发展寻找一条可行的发展道路，为中国工业由大变强奠基？这既是本书的出发点，也是本书的重点。
本书明确指出，系统性地分析整理、抽象提炼工业技术知识，对它们进行系统性整合，形成结合实际应用场景、可解决实际工程问题的应用程序（或应用软件），才是解决工业技术、知识和方法积累与有效应用的手段。这就是所谓的工业技术软件化。而工业APP开发则是符合我国国情的一条重要的工业技术软件化实现路径。
本书指出，工业 APP 是为了解决特定问题、满足特定需要而将工业领域的各种流程、方法、数据、信息、规律、经验、知识等工业技术要素，通过数据建模与分析，以及结构化整理、系统性抽象提炼后，基于统一的标准，封装固化形成的一种可高效重用和广泛传播的工业应用程序。
媒体评论
工业APP正处于蓄势待发的关键阶段，对产业而言，工业软件是过去数十年工业体系数字化演进的核心，工业APP与工业软件是什么样的关系呢？工业APP能带来缩小国内外软件差距的新机遇吗？对企业而言，工业APP能够满足哪些需求？解决哪些痛点？如何部署和应用才可以形成低成本和敏捷的转型之路呢？本书基于作者长期的实践探索和理论思考，给出了全面、系统和深入的回答。
我国高端装备行业正在从中国制造向中国创造迈进，这对领域知识的本地化传承和复用提出了更高要求，工业APP的出现恰逢其时。其具有的封装自主性、进化成长性、过程可组装性和生态开放性，为工业知识的本地化沉淀和复用提供了强大抓手，既是对传统工业软件的补充，更是数字工业时代对传统工业软件的超越。本书为我们系统地揭示了工业APP在工业技术软件化过程中的落地方式和途径，具有重要的参考价值。
未来的制造业一定是基于知识的制造。但是在过去，我国制造业知识产生、积累和传承的效率都很低。工业APP的出现使知识积累传承的方式发生革命性的变化，必将对制造业的发展发挥重要作用。无论是制造业，还是信息产业和软件界的技术人员都有必要了解有关工业APP的知识。本书的出版打开了工业APP的知识窗口，值得大家认真阅读。
——中国工程院制造业研究室首席专家董景辰
工业APP正处于蓄势待发的关键阶段，对产业而言，工业软件是过去数十年工业体系数字化演进的核心，工业APP与工业软件是什么样的关系呢？工业APP能带来缩小国内外软件差距的新机遇吗？对企业而言，工业APP能够满足哪些需求？解决哪些痛点？如何部署和应用才可以形成低成本和敏捷的转型之路呢？本书基于作者长期的实践探索和理论思考，给出了全面、系统和深入的回答。
—— 中国信息通信研究院总工程师余晓辉
我国高端装备行业正在从中国制造向中国创造迈进，这对领域知识的本地化传承和复用提出了更高要求，工业APP的出现恰逢其时。其具有的封装自主性、进化成长性、过程可组装性和生态开放性，为工业知识的本地化沉淀和复用提供了强大抓手，既是对传统工业软件的补充，更是数字工业时代对传统工业软件的超越。本书为我们系统地揭示了工业APP在工业技术软件化过程中的落地方式和途径，具有重要的参考价值。
—— 中国工程物理研究院信息化总师赵强
未来的制造业一定是基于知识的制造。但是在过去，我国制造业知识产生、积累和传承的效率都很低。工业APP的出现使知识积累传承的方式发生革命性的变化，必将对制造业的发展发挥重要作用。无论是制造业，还是信息产业和软件界的技术人员都有必要了解有关工业APP的知识。本书的出版打开了工业APP的知识窗口，值得大家认真阅读。
——中国工程院制造业研究室首席专家董景辰
数字化转型已成为全球共识，工业数字化转型是其重点，也是难点所在。工业技术与信息技术的融合在于工业技术软件化和工业APP，它们是工业数字化转型的有效抓手。本书全面系统地介绍了什么是工业APP以及如何建设工业APP生态，并通过实践及应用案例展现了其实施路径，是工业数字化转型领域有价值的参考书。
—— 中国互联网协会常务副理事长高新民
面对日益复杂的制造系统，如何构建高灵敏、低成本的数字化转型支撑系统，全球信息技术体系正处于探索体系重构、范式迁移、能力重塑的关键节点上，工业APP是这轮技术和产业变革的必然结果，也代表了产业变革的方向，尽管其发展尚处于起步阶段，但燎原之势可期。本书系统地阐述了工业APP的前世今生，描绘了软件发展的未来图景，是了解当下工业软件变革趋势的重要读本。
—— 中国信息化百人会执委安晓鹏
中国制造大而不强，核心原因是研发能力不强。当今世界，所有工业产品的研发都是以数字化技术为基础的，而走向智能的建设必须要有工业软件支撑的数字化基础。本书站在我国工业体系转型升级的高度，分析了工业软件支撑下的数字工业发展路径，是一本不可多得的好书，因此推荐工业界的同仁阅读。
—— 中中航工业集团首席信息专家宁振波
我国高端装备行业正在从中国制造向中国创造迈进，这对领域知识的本地化传承和复用提出了更高要求，工业APP的出现恰逢其时。其具有的封装自主性、进化成长性、过程可组装性和生态开放性，为工业知识的本地化沉淀和复用提供了强大抓手，既是对传统工业软件的补充，更是数字工业时代对传统工业软件的超越。本书为我们系统地揭示了工业APP在工业技术软件化过程中的落地方式和途径，具有重要的参考价值。
未来的制造业一定是基于知识的制造。但是在过去，我国制造业知识产生、积累和传承的效率都很低。工业APP的出现使知识积累传承的方式发生革命性的变化，必将对制造业的发展发挥重要作用。无论是制造业，还是信息产业和软件界的技术人员都有必要了解有关工业APP的知识。本书的出版打开了工业APP的知识窗口，值得大家认真阅读。
——中国工程院制造业研究室首席专家董景辰
工业APP正处于蓄势待发的关键阶段，对产业而言，工业软件是过去数十年工业体系数字化演进的核心，工业APP与工业软件是什么样的关系呢？工业APP能带来缩小国内外软件差距的新机遇吗？对企业而言，工业APP能够满足哪些需求？解决哪些痛点？如何部署和应用才可以形成低成本和敏捷的转型之路呢？本书基于作者长期的实践探索和理论思考，给出了全面、系统和深入的回答。
—— 中国信息通信研究院总工程师余晓辉
我国高端装备行业正在从中国制造向中国创造迈进，这对领域知识的本地化传承和复用提出了更高要求，工业APP的出现恰逢其时。其具有的封装自主性、进化成长性、过程可组装性和生态开放性，为工业知识的本地化沉淀和复用提供了强大抓手，既是对传统工业软件的补充，更是数字工业时代对传统工业软件的超越。本书为我们系统地揭示了工业APP在工业技术软件化过程中的落地方式和途径，具有重要的参考价值。
—— 中国工程物理研究院信息化总师赵强
未来的制造业一定是基于知识的制造。但是在过去，我国制造业知识产生、积累和传承的效率都很低。工业APP的出现使知识积累传承的方式发生革命性的变化，必将对制造业的发展发挥重要作用。无论是制造业，还是信息产业和软件界的技术人员都有必要了解有关工业APP的知识。本书的出版打开了工业APP的知识窗口，值得大家认真阅读。
——中国工程院制造业研究室首席专家董景辰
数字化转型已成为全球共识，工业数字化转型是其重点，也是难点所在。工业技术与信息技术的融合在于工业技术软件化和工业APP，它们是工业数字化转型的有效抓手。本书全面系统地介绍了什么是工业APP以及如何建设工业APP生态，并通过实践及应用案例展现了其实施路径，是工业数字化转型领域有价值的参考书。
—— 中国互联网协会常务副理事长高新民
面对日益复杂的制造系统，如何构建高灵敏、低成本的数字化转型支撑系统，全球信息技术体系正处于探索体系重构、范式迁移、能力重塑的关键节点上，工业APP是这轮技术和产业变革的必然结果，也代表了产业变革的方向，尽管其发展尚处于起步阶段，但燎原之势可期。本书系统地阐述了工业APP的前世今生，描绘了软件发展的未来图景，是了解当下工业软件变革趋势的重要读本。
—— 中国信息化百人会执委安晓鹏
中国制造大而不强，核心原因是研发能力不强。当今世界，所有工业产品的研发都是以数字化技术为基础的，而走向智能的建设必须要有工业软件支撑的数字化基础。本书站在我国工业体系转型升级的高度，分析了工业软件支撑下的数字工业发展路径，是一本不可多得的好书，因此推荐工业界的同仁阅读。
—— 中中航工业集团首席信息专家宁振波
