一、工业APP是企业数字化转型的重要抓手

在2017年11月19日国务院发布的《关于深化‘互联网+先进制造业’发展工业互联网的指导意见 》（以下简称指导意见）中指出：开展百万工业APP培育建设和推广，支持软件企业、工业企业、科研院所等开展合作，培育一批面向特定行业、特定场景的工业APP。并明确提出：“到2025年，重点工业行业实现网络化制造，培育百万工业APP，实现百万家企业上云。”

为落实国务院指导意见，工信部于2018年4月发布了《工业互联网APP培育工程实施方案（2018-2020年）》）（以下简称实施方案），指出通过“实施工业APP培育工程，有利于发挥软件赋能、赋值、赋智作用，推进两化深度融合；有利于将制造业企业内部原本分散、隐性的工业技术挖掘出来、传播开来、传承下去，破解国内工匠不足难题；有利于汇聚海量开发者、提升用户粘性，打造资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的工业互联网平台应用生态；有利于更大程度激发‘双创’活力，培育产业发展新动能，带动形成新的增长极。”

由此可见，工业APP已经得到国家的高度重视，必将成为企业数字化转型中的重要抓手。

特别是近些年来，随着工业互联网、微服务等新技术的发展，一套复杂的工业互联网或者工业软件可以被分解为众多可以被独立部署、相互方便组合的微服务，形成各种承载着工业知识和经验的工业APP。这些工业APP简单、灵活、可相互组合使用，像“小精灵”般地实现了化难为易、化整为零，很好地解决传统工业软件以往的研发难、部署难、使用难、维护难等问题，并可以被用户快速掌握，高效地完成各种设计、分析、生产、管理等任务，有力地促进了企业降本提质增效，成为企业数字化转型的重要抓手和利器。

二、多形态工业APP各展所能

根据工信部在“实施方案”中的定义：“工业互联网 APP（以下简称工业 APP）是基于工业互联网，承载工业知识和经验，满足特定需求的工业应用软件，是工业技术软件化的重要成果。”其他核心定义要素有三个：基于工业互联网、承载工业知识和经验，满足特定需求的工业软件。

笔者认为，工业APP是一个很好的理念，但由于在现阶段，我国企业数量巨大、行业不同、基础迥异，工业APP的范围可适当泛化，未必一定是建立在工业互联网基础上，只要是具备承载工业知识和经验，满足特定需求的工业应用软件，都可以称之为工业APP。而基于工业互联网平台基础上的工业APP，由于工业互联网平台上的机理模型更丰富、微服务技术更强大、各种算法更强劲，并突破了时空的限制，可以在更大地域范围、更广业务范畴、更深专业应用中发挥价值，基于工业互联网的工业APP将是工业APP的重要形式。但“一花独放不是春，万紫千红春满园”，工业APP未必局限于工业互联网，形态可以是多种多样，工业互联网是其中的一种重要形式，但不是唯一的表现形式，工业APP需要包含与包容其他形式的存在，相互补充，相互促进，共同助力中国制造业转型升级，这才是我们所期望的。

著名智能制造专家赵敏先生与宁振波先生在《铸魂：软件定义制造》一书中也表达了相近的观点：“从理论上说，工业APP应该运行在工业互联网平台上，以符合其‘工业互联网APP’的基本属性。但是在其发展过程中，工业APP运行载体呈现多样化特征，如工业APP既可以安装、部署和运行在诸如工业互联网平台、工业大数据平台、工业通用设计软件平台、生产管控平台等系统平台上，也可以单独使用在电脑单机上。用户可以根据使用需求安装、使用、相互调用、流通、卸载或更换，操作快速、方便、灵活。”

当前，由于工业APP概念与形式还处于发展阶段，并没有形成公认的标准定义与表现形式，下面笔者以亲身工作经历将工业APP划分为五种形态，抛砖引玉，希望对读者有所启发。

图1  五种工业APP

1. 特定场景专用APP

记得大约是1997年左右，笔者接到一个回转零件的外协加工任务，由于该产品需要在水下通过加工面接收声波，除了高精度加工要求高，客户还希望曲面有极高的光滑度，不允许有微小的尖角、凹凸点等情况存在。按照常规加工方式，笔者将客户提供的数以千计的离散数据导入到CAM软件，CAM软件将这些数据点拟合成样条曲线，然后基于极小的误差生成NC加工程序。但由于CAM软件是通过非常短的直线与部分圆弧拟合，在直线相交之处，加工的曲面存在微小的尖角与凸起，不能满足客户要求。

在多次尝试无果后，笔者基于C++开发出了一个应用程序，该程序能自动读取离散控制点，通过双圆弧拟合算法自动生成G1连续的双圆弧样条，并基于输入的误差精度、刀鼻半径、走刀次数、毛坯留量等参数，可在几秒内输出标准的NC加工程序，而这些加工程序都是由圆弧组成，任何相邻的圆弧都是相切的，这样既保证了加工精度，又保证了光滑度，最终的加工质量完全满足客户需求。

这类工业小程序，是基于机理模型、算法与行业知识，完成特定需求，这也是工业APP的一种。

这类工业APP对工程师的要求较高，需要既要懂工业机理，又要懂软件开发，具有一定的难度，主要是解决特定需求而开发，通用性较差，但实用性很强。比如以上加工例子，当时市面上最先进的CAM也都没有类似功能，无法满足这类应用场景。 

2. 细分领域通用APP

2005年，北京兰光创新科技有限公司在承建某一轴承公司DNC（分布式数控系统）项目的同时，客户希望帮他们开发一套高效的CAM软件。

对于轴承制造行业，通常的做法就是在通用CAM软件中先建3D模型，然后根据经验输入各类加工参数生成刀路轨迹，选择合适的后置处理输出所需要的NC加工程序。但这种做法存在的问题就是需要工程师频繁地建模、设置加工参数、生成加工代码，很多工作都是重复、繁琐，还往往容易出错，并且对人要求较高，基本都是大学毕业的工程师，需要他们既要会CAD/CAM软件，还要懂加工工艺。

由于产品种类相对较为固定，工艺较为稳定成熟，客户希望操作工人在选定零件工序后，能根据工艺卡片上的工艺参数，在简单而直观的图形化界面中输入相应加工参数，软件就能自动生成正确的加工程序，从而将工程师从这些繁杂而重复的工作中解放出来。

图2 轴承加工工业APP

针对这种情况，兰光创新为客户开发了专用的轴承CAM系统，将常见轴承加工工序的know-how固化在系统中，工人只需要在简洁的界面中输入相应的加工参数，系统自动生成加工程序，极大地减少工程师的工作量，并使编程效率提升了数十倍。

这类工业APP是针对某一细分市场，甚至特定客户而开发，系统中承载了大量的客户行业知识，可以简单、高效地完成客户特定需求。由于对细分市场或者特定客户具有可重复使用的通用性，这类工业APP具有较高的性价比。

3. 通用软件专用APP

笔者有近二十年熟练使用多种CAD/CAM软件的经验，并在PTC工作过多年，对CAD/CAM这类通用工具软件较为熟悉。

像PTC Creo（Pro/E）、西门子NX以及达索CATIA等CAX软件，具有功能强大、通用性强等特点，能适应很多行业的应用。然而这类通用软件存在的问题是，对一个具体制造业企业，所涉及的产品结构与形状等往往类似，但每次产品设计都需要从拉伸、旋转、打孔、倒圆角等基本建模做起，大量时间都浪费在软件功能操作上了，影响了工程师的创新速度与工作效率。

这些软件系统一般都提供功能强大的二次开发工具，客户或者服务商完全可以针对企业特点，基于企业技术标准体系、产品设计规范、质量保证规范、系列化设计技术、模块化设计技术等know-how，通过系统模板、参数化以及各种二次开发函数，开发出适合自己专用的APP，以人机交互的方式指导设计师快速开展产品设计，形成企业自己专用的快速设计系统，这样可以极大提升企业研发速度。

北京典道互联科技有限公司研发的快速设计系统（IRDS）就是这类工业APP的典型代表。该系统基于产品研发过程中可共享的产品要素及技术要素，运用数字化手段建立产品研发APP，实现各类要素可重复、快速的运用。系统包含了三维参数化设计、智能数据重用、集成计算组件、知识智能推送、导航式设计等多类工业APP应用。该系统已在中车、航天科工、兵器、潍柴、三一重工多个集团单位成功应用，并产生了很好的经济与社会效益。

                                                                                      图3典道互联快速设计系统

这类基于通用软件基础上开发的各种工业APP，承载了大量的行业知识，实现了企业知识的重用，减少了大量的软件功能操作，能高效高质地满足企业研发、生产、管理等专业需要，提升了企业响应市场的速度和竞争力。这也是通用软件供应商与专业服务商的一大发展趋势。

4. 平台软件行业APP

由于每个企业的管理基础、管理习惯、管理标准等千差万别，在ERP、MES等生产管理信息化领域，存在大量的定制开发，导致交付周期长、人力投入高，并且会影响客户的正常生产。

针对这种情况，兰光创新基于二十年数字化车间研发与实施经验，借鉴先进的IT与OT理念，经过多年技术攻关而推出了国内领先的兰光MOM平台。在架构上，该平台采用Java语言开发，基于微服务架构，通过低代码、快速配置等方式实现快速开发与部署。平台内封装了大量的离散类制造行业Know-how，面对复杂多重业务场景，用户只需聚焦业务，基于各种开发应用组件，通过灵活的配置及简单调用，以拖拉拽方式，如折线图、柱状图、饼状图、地图等形式，生成基础数据、计划管理、现场作业、设备管理、质量管理、高级排产、数据采集、库房管理、决策支持等各种工业APP，众多的工业APP形成满足不同生产类型（机加、装配、热表处理、电装等）、不同行业（航空航天、军工电子、装备制造、船舶重工、汽车零部件、模具加工、五金加工等）的行业解决方案。在业务上，为客户提供以精益生产为主线，在同一平台上对生产运行管理、质量运行管理、维护运行管理和库存运行管理四大业务进行一体化的智能化管控，构建国内领先的“设备自动化+管理数字化+生产精益化+人员高效化”的智能工厂。该系统已经在航空航天等百余家企业得到成功应用，并获得工信部“2018年工业互联网APP优秀解决方案”等多项奖项。

图4 兰光MOM系统架构

像兰光MOM这类生产管理类平台，由于企业需求千差万别，基于同一产品化平台，通过富含行业Know-how的各种微服务和各类二次开发函数，快速生成各种功能的工业APP，然后就像乐高积木一样快速搭建起客户所需要的行业解决方案，这是工业APP非常重要的表现形式和价值所在。

5.工业互联网双跨APP

在笔者参与的《工业互联网 APP 发展白皮书 》（中国工业技术软件化产业联盟，2018 年）这样写道：“工业互联网为工业 APP 的发展带来了强大的活力和增长机遇，基于全新架构和理念开发出来的工业 APP，为工业软件的研制、应用与发展提供了更好的技术路径与应用实践。”

工业互联网以其原生的新架构、微服务、跨时空等特点，非常符合工业APP功能快速定制的技术特点以及开发者与使用者生态运营等商业模式。工业互联网与工业APP两者相互助力，相互促进，一方面工业互联网的技术与生态为工业APP的发展带来极大的便利，另一方面，丰富的工业APP又进一步助推了工业互联网的普及与发展，有力地支撑了制造企业数字化转型。

机智互联（北京）科技有限公司正是基于以上理念，采用容器+微服务为核心的云原生技术，研发出普适性极强、低代码的机智WiseIIoT工业互联网平台，平台完全符合边缘层、IaaS层、PaaS层和SaaS的工业互联网平台四层架构。

图5 机智WiseIIoT工业互联网平台

机智WiseIIoT工业互联网平台通过工业级边缘计算网关，可将95%以上主流工业协议的现场设备、仪器仪表等物理对象经TCP、MQT、OPC-UA等通讯协议，将海量设备安全连接至云端平台。在IaaS层的支撑下，aPaaS平台以微服务形式基于丰富的机理模型、智能算法、规则引擎等对数据进行处理、分析、挖掘。在SaaS层，结合行业知识与客户需求，通过存储模型、数据视图、自定义页面、统计、监控和控制点等多种内容进行组合，形成如车间订单、计划、派工、质量、设备、物料等不同的各种工业APP，相关的APP组合成MES（制造执行系统）、设备物联网、质量管理等不同的跨行业、跨领域的“双跨”解决方案。这些解决方案可很好地支撑了企业智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等不同的业务模式。

这种普适性极强的低代码aPaaS工业互联网平台，可称之为工业互联网平台的“母平台”，具有很强的业务场景和功能的通用性，它可以基于行业知识，分门别类地衍生出跨行业、跨领域、具有不同行业应用模式的工业互联网平台，支持多行业进行智能化制造，提升客户市场竞争力，助力各行各业数字化转型。

三、结语

制造企业数字化转型迫在眉睫，承载着工业技术、知识、经验的工业APP，正以其灵活、丰富、实用、简单等特点而蓬勃发展。这些像“小精灵”的一样的工业APP，身材虽短小，但本领却很强大，可以涵盖企业的智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等方方面面，成为数字化企业转型的利器。特别是基于工业互联网的工业APP，借助于工业互联网先天技术优势与全新商业模式，成为工业互联网平台上的灿烂明珠，成为了工业APP的典型代表，成为了国家与企业大力发展的方向。

但我们还需清醒地意识到，由于我国企业数量巨大、基础完全不同、企业需求千差万别，在发展工业APP的过程中，我们不能只关注最前沿、最时髦的工业互联网工业APP，而应该基于企业发展现状与实际需求，针对企业具体需求，通过工业技术软件化，形成各种各样的、能满足企业特定需求的工业APP，而不要拘泥于形式。我们既要大力发展基于工业互联网的“双跨APP”，还要开发通用软件专用APP和平台软件行业APP，更有必要开发一些特定场景专用APP与细分领域通用APP。总之，一切都是为了解决企业实际问题，一起都是为了提升企业竞争力。

在我国制造业数字化转型的路上，需求足够多，场景足够多，这就需要工业APP的形式足多样化，多种形式应用于不同场景，互为补充，共同助力企业数字化转型。

（本文发表在《工业互联网APP优秀解决方案选集（2022版）》人民邮电出版社 2023年2月