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這兩年，我們經常在一些場合聽說工業APP，許多朋友問工業APP到底是啥？有什麼作用？正好我發現有這麼一本系統地講述工業APP的書——《工業APP，開啟數字工業時代》（何強、李義章著），這些問題裡面都做了解答。本文節選自該書部分章節，獲得機械工業出版社華章公司授權刊發，如需轉載請聯繫我們或出版社。

工業APP的定義

工業APP是一種承載工業技術知識、經驗與規律的形式化工業應用程序，是工業技術軟件化的主要成果。

工業APP是為了解決特定問題、滿足特定需要而將工業領域的各種流程、方法、數據、信息、規律、經驗、知識等工業技術要素，通過數據建模與分析、結構化整理、系統性抽象提煉，並基於統一的標準，將這些工業技術要素封裝固化後所形成的一種可高效重用和廣泛傳播的工業應用程序。

工業APP是工業技術軟件化的重要成果，本質上是一種與原宿主解耦的工業技術經驗、規律與知識的沉澱、轉化和應用的載體。

工業APP所承載和封裝的具體工業技術知識對象包括：

(1) 經典數學公式、經驗公式。

(2) 業務邏輯（包括產品設計邏輯、CAD建模邏輯、CAE仿真分析邏輯、製造過程邏輯）。

(3) 數據對象模型、數據交換模型。

(4) 領域機理知識（包括航空、航天、汽車、能源、電子、冶金、化工、軌道交通 等行業機理知識，機械、電子、液壓、控制、熱、流體、電磁、光學、材料等專業知識，車、銑、刨、磨、鏜、熱、表、鑄、鍛、焊等工藝製造領域的知識，配方、配料、工藝過程與工藝參數的知識，以及故障、失效等模型，還可以是關於設備操作與運行的邏輯、經驗與數據）。

(5) 工具軟件適配器，工業設備適配器。

(6) 數學模型（設備健康預測模型、大數據算法模型、人工智能算法模型）。

(7) 將多領域知識進行特徵化建模形成的知識特徵化模型。

(8) 人機交互界面。

工業APP有兩個關注點，第一是關注對工業數據的建模以及對模型的持續優化，第二是關注對已有工業技術知識的提煉與抽象。

兩類不同的關注對象形成兩大類工業APP，大多數工業互聯網平臺所做的都是工業數據建模。

工業APP強調解耦、標準化與體系化。

強調解耦是要解決知識的沉澱與重用，通過工業技術要素的解耦才能實現工業技術知識的有效沉澱與重用；

強調標準化是要解決數據模型和工業技術知識的重用及重用效率，通過標準化使得工業APP可以被廣泛重用，並且可以讓使用者不需要關注數據模型和知識本身，而直接進行高效使用；

強調體系化是要解決完整工業技術體系的形成，以便通過整個體系中不同工業APP的組合，完成複雜的工業應用。工業APP解決特定的問題，當需要解決複雜問題時，必須通過一系列的APP組合來支撐，所以要形成面向不同工業、不同行業的工業APP生態才能完成對複雜對象的描述與應用。

工業APP可以讓工業技術經驗與知識得到更好的保護與傳承、更快的運轉、更大規模的應用，從而十倍甚至百倍地放大工業技術的效應，推動工業知識的沉澱、複用和重構。

工業APP的典型特徵

作為一種特殊的工業應用程序，工業APP具有如圖2-3所示7個方面的典型特徵，從而區別於一般的工業軟件或工業應用程序。

圖2-3　工業APP典型特徵

（1）完整地表達一個或多個特定功能，解決特定的問題

每一個工業APP都是可以完整地表達一個或多個特定的功能，解決特定的具體問題的工業應用程序。這是工業APP區別於一般的工具軟件和工業軟件的特徵，工具軟件和工業軟件的功能通常具有普適性，可解決一大類相似的問題。

（2）工業技術要素的載體

工業APP是工業技術要素的載體，在工業APP中封裝了具有特定功能和解決特定問題的流程、邏輯、數據流、經驗、算法、知識、規律等工業技術要素，工業APP固化這些技術要素，每一個工業APP都是一些特定工業技術要素結合特定應用場景的集合與載體，這一特徵賦予工業APP知識的屬性。

從工業APP的定義看，工業APP是要高效重用並廣泛傳播的一種工業應用程序，如果工業APP承載的工業技術要素不能與原宿主解耦，高效重用和廣泛傳播的目標就很難達成。因此，工業APP所承載的工業技術要素必須與原宿主解耦。這裡所說的原宿主可以是擁有工業技術經驗、掌握規律與知識的人或由人構成的組織，也可以是隱含或潛藏著規律與特性的客觀存在的某一個事物。

（4）小輕靈，可組合，可重用

工業APP目標單一，只解決特定的問題，不需要考慮功能普適性，因此，每一個工業APP都非常小巧靈活，不同的工業APP可以通過一定的邏輯與交互進行組合，解決更復雜的問題。每一個工業APP集合與固化了解決特定問題的工業技術要素，因此，工業APP可以重複應用到不同的場景，解決相同的問題。

（5）結構化和形式化

工業APP是流程與方法、信息與規律、經驗與知識等工業技術要素進行結構化整理和抽象提煉後的一種顯性表達，結構化提供了可組合應用的基礎。以圖形化方式定義這些技術要素及其相互之間的關係，並提供圖形化人機交互界面，以及可視的輸入輸出，方便工業技術知識的廣泛重用。

（6）輕代碼化

輕代碼化不是排斥代碼。工業APP需要一個非常龐大的生態來支撐，這就要求讓掌握了工業技術知識的廣大工程技術人員儘量都能參與到工業APP生態建設的進程中。所以，工業APP的開發主體一定是“工業人”，而不是“IT人”。這就要求工業APP的開發是在一種圖形化的環境中通過簡單的拖、拉、拽等操作和定義完成的，不需要代碼或僅需要少量代碼。

即便如此，工業APP並不排斥通過代碼方式實現的工業用途的APP。輕代碼化的特徵主要是從工業APP生態形成的角度，對生態中絕大多數工業APP實現方式的概括。

（7）平臺化可移植

工業APP集合與固化了解決特定問題的工業技術要素，因此，工業APP可以在工業互聯網平臺中不依賴於特定的環境運行。

平臺化可移植這個特徵與工業APP建模密切相關，由於工業領域四類模型的不同建模方式和所需建模引擎的差異，工業APP的平臺化將以工業互聯網平臺能否提供完善的建模引擎為前提。只有提供通用的建模引擎時，工業APP才能實現平臺化可移植。

工業APP的這7個典型特徵充分映射了工業APP的根本目的：

• 便於“工業人”實現經驗與知識的沉澱；
• 便於利用數據與信息轉化為規律與特性湧現；
• 便於將經驗與隱性知識轉化為顯性知識；
• 便於在一個共享的氛圍中實現知識的社會化傳播；
• 結構化、顯性化、特徵化表達，便於知識的高效應用。

工業APP的本質

工業APP本質上是一種與原宿主解耦的工業技術經驗、規律與知識的沉澱、轉化和使用的應用程序載體。其中包含三層意思：

第一， 工業APP是工業技術經驗、規律與知識的沉澱、轉化和應用的載體；

第二， 這種工業技術經驗、規律與知識必須是與原宿主解耦的；

第三， 這種融合了工業技術知識的應用程序，為人們一直以來孜孜以求的“知識驅動的應用”（如知識驅動的設計）提供了支撐。

從工業APP的本質來說，有以下幾個比較容易混淆的問題必須明確：

1）工業APP承載的是已經與人解耦的結構化、顯性化、特徵化表達的工業技術知識、經驗與規律。

2）工業APP不承載設施設備等資源，雖然設施設備也是各種工業技術的集合與成果，但是由於這種設施設備中的工業技術並沒有被抽取出來，使其獨立存在並可與該設施設備解耦，因此不能說這個設施設備資源可以作為工業APP。但是，工業APP可以承載操作與使用設施設備的經驗與知識，以及通過數據所發現的規律。

下面以飛行器風洞試驗中的風洞設施為例來說明這個問題。雖然風洞本身是一套複雜的高技術設施設備，但不能把風洞本身當作一個APP。

風洞的操作很複雜，尤其是天平調節，嚴重依賴操作人員的經驗，如果我們把天平調節操作能手頭腦中的經驗進行梳理、解析、封裝並形成一個工業應用程序，這就形成了一個風洞試驗天平調節APP，因為其中的操作經驗已經與特定的天平調節操作人員解耦了。

這個例子也同樣說明了上面提到的關於與人解耦的問題，這個天平調節能手本身不能是一個APP，但是抽取出來的天平調節經驗是工業APP。

3）要注意區分利用工業APP定義、描述以及實現的工業品實例與工業APP的差別，定義、描述以及實現某工業品對象的工業應用程序是工業APP，但是工業品實例不能作為工業APP。

例如，某企業使用齒輪設計APP設計了100個不同的齒輪實體，雖然這100個齒輪實體都是齒輪設計技術與知識的結果，但都只是一個齒輪設計APP的設計實例，而不是100個工業APP。

4）APP的應用是一種“知識驅動的應用”，如知識驅動的設計等應用。工業APP實現了以前大家一直想要實現的“知識驅動設計”。在索為公司展示的一個案例中，其用數百個工業APP進行組合，完全由工業APP驅動完成一款民用飛機的總體設計，如圖2-4所示的飛機總體設計APP，APP驅動包括飛機的氣動外形、氣動佈局、飛行性能、重量重心、操穩等總體設計和分析活動。

圖2-4　工業APP驅動產品設計

在工業APP驅動產品設計的過程中，工程師不需要直接操作CAD和CAE分析軟件來進行設計，只需要在人機交互時輸入與飛機總體設計相關的需求和技術參數，而其他建模和分析過程全部由APP中所承載的工業知識驅動完成，這就是典型的知識驅動設計。

看完這篇節選長文，應該對工業APP也有了更全面的認識吧？

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關鍵字: 人工智能 設計 大數據