工业技术软件化：中国工业软件发展之路

丛书前言

前言

上篇　工业软件的发展脉络

第1章　工业化进程

1.1　第一次工业革命　 / 2

1.2　第二次工业革命　 / 6

1.3　第三次工业革命　 / 8

1.4　第四次工业革命　 / 11

第2章　现代工程科学的形成

2.1　现代工程科学的演进　 / 13

2.1.1　古代，哲学与技术的分立　 / 13

2.1.2　文艺复兴与科学革命，科学兴起　 / 14

2.1.3　第一次工业革命，工程科学诞生　 / 16

2.1.4　第二次工业革命，工程科学与行业紧密结合　 / 18

2.1.5　两次世界大战，科学、工程、技术融合　 / 19

2.1.6　冷战与科技革命，建立技术科学　 / 20

2.1.7　布什范式　 / 22

2.2　科学的内涵　 / 23

2.3　技术的内涵　 / 24

2.4　工程的内涵　 / 26

2.5　工程科学与工程技术　 / 27

第3章　工程科学软件化产生了工业软件

3.1　工程设计的软件化　 / 29

3.1.1　计算机出现之前的工程设计　 / 29

3.1.2　计算机与工程设计的结合　 / 30

3.1.3　工业软件行业蓬勃发展　 / 32

3.2　科学计算的软件化　 / 36

3.2.1　科学计算　 / 36

3.2.2　计算物理学　 / 38

3.2.3　计算力学　 / 38

3.2.4　计算材料学　 / 39

3.2.5　计算化学　 / 40

3.2.6　计算生物学　 / 40

3.3　工程方法的软件化　 / 40

3.3.1　行业发展催生先进工程方法　 / 40

3.3.2　仿真驱动的工程设计　 / 41

3.4　波音公司的应用实践　 / 43

3.4.1　起步　 / 43

3.4.2　腾飞　 / 44

3.4.3　巅峰　 / 44

3.4.4　技术加持　 / 45

第4章　我国工业软件产业分析

4.1　我国工业软件的分类　 / 47

4.1.1　研发设计类：差距较大，核心技术缺失多　 / 48

4.1.2　生产制造类：高端乏力，细分领域有优势　 / 49

4.1.3　运维服务类：前景广阔，国外技术仍领先　 / 50

4.1.4　经营管理类：份额占优，高端市场待突破　 / 51

4.2　我国工业软件产业的现状　 / 51

4.3　推动我国工业软件产业发展的力量　 / 52

4.4　我国工业软件产业发展的支柱　 / 53

4.5　我国工业软件产业发展的战略机遇　 / 54

中篇　中国工业技术软件化发展之路

第5章　现代工业技术的主线：工业产品的全生命周期活动

5.1　工程师视角的工业技术　 / 58

5.2　方案阶段　 / 61

5.2.1　第一轮方案设计：需求设计　 / 63

5.2.2　第二轮方案设计：概念设计　 / 66

5.2.3　第三轮方案设计　 / 68

5.2.4　方案阶段的重要性　 / 71

5.3　工程研制阶段　 / 74

5.3.1　详细工程设计、工艺设计、试制和试验　 / 74

5.3.2　用仿真代替试验　 / 76

5.3.3　供应商、主机厂和工程师　 / 76

5.3.4　赋予产品高质量　 / 79

5.4　批量生产阶段　 / 82

5.4.1　工厂的工艺技术体系　 / 82

5.4.2　制造基准信息：以BOM为中心　 / 82

5.4.3　工厂规划与运营　 / 83

5.5　产品运行与维护阶段　 / 84

5.5.1　厂商积极提供运维服务　 / 84

5.5.2　运维的模式与技术　 / 85

5.5.3　高端运维：航天器在轨服务　 / 87

第6章　现代工业技术的要义：标准化、模块化、系列化

6.1　没有标准化就没有现代工业　 / 89

6.1.1　互换性为大规模生产筑基础　 / 90

6.1.2　品种控制提高经济效益　 / 92

6.1.3　有标准时间才有科学测定的生产率　 / 92

6.1.4　国家推动标准化为各行业确立技术规则　 / 94

6.2　模块化大规模提高产品研发生产效率　 / 95

6.2.1　模块化体现系统设计　 / 96

6.2.2　模块化促进知识分工　 / 97

6.2.3　模块化关键在于处理耦合　 / 98

6.3　系列化促进产品持续改进　 / 101

6.3.1　采用货架技术加速新产品上市　 / 101

6.3.2　建立产品型谱降低技术风险　 / 103

6.3.3　规划产品线瞄准细分市场　 / 103

第7章　现代工业技术体系的层次

7.1　基础共性的工业技术　 / 105

7.2　行业通用的工业技术　 / 107

7.3　企业专有的工业技术　 / 109

第8章　中国的工业技术软件化

8.1　工业技术软件化：源于中国的产业赛道　 / 113

8.2　工业技术软件化的定义　 / 114

8.3　工业技术软件化参考架构　 / 115

8.3.1　工业技术积累是基础　 / 116

8.3.2　软件化过程与技术是关键　 / 117

8.3.3　构建工业软件生态是目标　 / 117

8.4　工业技术软件化的解析　 / 117

8.4.1　工业技术软件化的方法论　 / 117

8.4.2　工业技术软件化的完整逻辑　 / 119

8.4.3　工业技术软件化的过程　 / 120

第9章　工业技术软件化的实践

9.1　工业技术软件化技术体系　 / 125

9.1.1　可视化工业APP开发技术　 / 125

9.1.2　工业APP标识流通技术　 / 128

9.1.3　工业APP集成应用技术　 / 130

9.2　工业技术软件化的工程实践　 / 132

9.2.1　航空行业　 / 132

9.2.2　航天行业　 / 133

9.2.3　兵器行业　 / 133

9.2.4　船舶行业　 / 133

9.2.5　核工业　 / 134

9.2.6　电子行业　 / 134

9.2.7　汽车行业　 / 135

下篇　发展工业技术软件化产业

第10章　工业技术软件化的发展策略

10.1　工业技术软件化需要平台视角　 / 138

10.1.1　工业软件平台是开展工程研制工作的载体　 / 139

10.1.2　平台化策略可以带动国产工业软件的发展　 / 139

10.1.3　“平台 工业APP”创新工业软件发展路径　 / 140

10.2　发展工业技术软件化产业的抓手　 / 140

10.2.1　建立工业软件测评体系，促进国产化替代　 / 140

10.2.2　推广工业软件操作系统，提升工业技术软件化率　 / 142

10.2.3　开展工业APP教育与培训，提升数字工匠供给能力　 / 143

10.3　工业技术软件化产业的重点任务　 / 143

10.3.1　以工业智能算力为核心建设基础设施平台　 / 144

10.3.2　培育工业软件的多元业务能力　 / 146

10.3.3　深度融入工业体系的转型　 / 148

第11章　工业技术软件化的生态建设

11.1　政府项目的角色：撑起生态的框架　 / 153

11.2　企业用户的角色：能力中心建设　 / 155

11.3　院校的角色：培育专业与数字化复合人才　 / 158

11.4　资本的角色：助推者的两面　 / 162

11.5　平台的角色：开源的启示　 / 163

11.6　知识产权的角色　 / 166

第12章　工业技术软件化的展望

12.1　工业知识和技术传播范式的变革　 / 170

12.1.1　知识和技术传播范式的演进　 / 171

12.1.2　工业知识和技术的封装和复用　 / 171

12.2　工业技术软件化未来的演变路径　 / 172

12.2.1　知识产权　 / 172

12.2.2　商业逻辑　 / 173

12.2.3　产业创新中心　 / 173

12.3　工业APP与“未来黑科技”的结合　 / 175

12.3.1　工业APP与语义集成促进数字工业知识智能匹配　 / 175

12.3.2　机器学习　 / 175

12.3.3　伴随5G全面渗透　 / 176

附录　提高生产率的技术　

参考文献