让数字孪生体“拯救”中国工业软件的未来

美国工程院1983年发布了一份《研究简报》（Research Briefings），强调新概念的价值。当专家确定有新的思想产生，不足以用传统的概念（例如机械电子）来描述，就应该发明新概念（invent new concept），这样才便于深化思想，推动概念向应用转化。

这对中国工业软件的发展很有借鉴价值。目前不少行业人士呼吁国家要支持“工业软件”，看似拳拳之心，但方法恐怕并不得当，达不到真正提升我国工业软件实力的目的。

美国科学院、工程院等办公场所外景

工业4.0研究院对行业人士撰写的工业软件主题文章进行了阅读，包括但不限于赛迪顾问（王云侯、安琳）、林雪萍、赵敏、宁振波、黄培、郭朝晖、王建民和安筱鹏等撰写的公众号文章，他们对中国工业软件的发展提出了相关洞见，值得行业人士参考。

几乎所有专家都意识到，工业软件是一个“大难题”，它涉及到知识的软件表现、产业专业化分工以及市场激励机制等系统化的挑战，加上我国产业政策周期大都3-5年，不适合软件行业长期积累之需要，也影响了我国工业软件核心竞争力的积累。

一、以中庸假说看“工业软件”的意义

基于科学研究方法，工业软件缺乏足够的定义，充其量算是一个中庸假说，即通过描述性语言进行描述，没有系统的科学基础。这也是为什么行业对工业软件缺乏统一认识的缘故，只能根据经验进行判定。

前一段时间，赛迪智库撰写的《中国工业软件发展白皮书（2019）》引起了行业不小的反响，但客观的讲，作为工信部下属智库，把研究成果免费分享出来，已经是行业较大的进展，希望行业人士可以多一些包容。

本人在《清华管理评论》2018年1-2月刊中，撰写了《重新定义智能制造》，其中就明确提出了“中庸假说”的概念，主要用来说明一些不能成为范式的想法，行业人士通常用描述性语言来解释和展示。

《重新定义智能制造》一文中的插图

中庸假说是有意义的，它对于启发人们思维有价值，但是，我们也需要认识到其局限性，那就是在满足一个完整范式演进方面具有缺陷。托马斯.库恩（Thomas Kuhn）在1970年撰写的《科学革命的结构》（The Structure of Scientific Revolution）就指出了这个问题。

对于具有较好科学素养的美国科学家来讲，这是一个常识（Common Sense）。

在2004年美国科学研究院（National Academy of Sciences）发布的《工程师2020：新世纪的工程愿景》（The Engineer of 2020：Visions of Engineering in the New Century）中，就指明了The Next Scientific Revolution的背景，当然，库恩撰写的书自然成为必读书目。

工业软件的概念比较宽泛，在西方国家提及率并不高，它们大都以具体的软件来探讨。对于中国人来讲，历来喜欢大概念，工业软件正好满足这个条件，它包含了几乎所有跟制造业有关的软件种类，例如，ERP、PLM、MES、CAx等。

当然，作为产业政策制定需要，倒是可以把概念范围做大，这样才有充足的实践案例对应，否则难以真正落地实施，例如，工业互联网就属于这样的概念。

因此，以中庸假说来看"工业软件“的意义，可以从产业政策角度来认识，目前行业人士谈及工业软件，不可否认不少人希望产业政策惠及工业软件这个品类，从而使企业可以从中获得利益。

二、借鉴美国数字孪生体2027计划

众所周知，工信部下属信软司负责软件行业的发展，如果非要说工业软件归口管理，当属该部门主管。但该部门已经把工业互联网作为主要的抓手，基本形成了“工业APP=工业软件”的定位。

工业4.0研究院观察到，由于部分企业结合到工业互联网体系，主推“工业APP”，自然不需要“工业软件”这个营销工具了，在这轮“工业软件”大讨论中，它们实际上并没有发声，其根本原因还是应该归结于它们已经是工信部推动“工业APP”的受益者。

NASA在2010年提出的数字孪生体2027计划

如果我们不考虑这样的述求，直接就未来的工业竞争来看，值得借鉴美国NASA在2010年11月提出的“数字孪生体2027计划”。

我国刚刚确定不久的工业互联网国家战略，本身就是一个中庸假说式的提法，包含了各种可能的技术及应用，不宜再推进一个同样宽泛的概念，工业软件的具体应用可以包含在工业互联网国家战略中去，事实上，工信部也是这样做的。

不仅如此，对于影响未来竞争的核心技术，本文前面提及1983年美国工程院的《研究简报》中，就指明了“设计和制造”中的计算机技术才是未来50年竞争的主战场，2006年美国科学基金会（NSF，National Science Foundation）提出信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）和2010年NASA提出数字孪生体（Digital Twin），都是美国未来50年竞争战略的延续。

正如库恩、佩蕾丝等人对技术革命研究的成果，一个概念或范式的形成，自身需要20年左右的时间才可能成熟。按照NASA自己2010年提出的时间周期，选择不到17年就搞定“数字孪生体”，那已经希望超出这个周期了。

中国行业人士喜欢自己发明一个概念，按照自己的理解，只需要3-5年就可以落地实施，或者至多10年时间，也要想法子产生经济效益……这是不是有些不现实？

三、把认识、应用数字孪生体作为起点

从全球技术发展趋势来看，数字孪生体作为一个开放式架构，具有较强的潜力。

以德国工业4.0发展为例，虽然在2011年左右时间，基于德国嵌入式系统优势，工业4.0把信息物理系统作为核心，但到了2015年，在美国明确放弃信息物理系统主航道，开始切入数字孪生体之后，德国也开始了切换过程。

西门子美国公司（当时为Siemens PLM Software，现在更名为Siemens Digital Industries Software）利用信息敏感的优势，迅速调整主攻方向，启动了MindSphere等计划，同时为了弥补短板，继续采用收购的方式，把Mendix等揽入美国公司旗下。

西门子数字工业软件公司首页截图

对于正宗的美国公司来讲，这更不是问题。诸如通用电气、ANSYS、PTC、波音公司等，早就成为NASA和美国国防部数字孪生体研讨会上的常客，它们加大了相关技术的吸纳力度，并积极筹备自身产品的数字孪生重构。

大家都比较清楚，中国人比较熟悉的通用电气从来没有对信息物理系统表示过青睐，其他美国公司也是如此，只是部分“灵活”的美国公司在中国的分部为了迎合中国行业客户的需要，间或提出过信息物理系统解决方案。

为什么美国人不喜欢自己发明的概念信息物理系统呢？

理由很简单，一种高度集成的工业哲学，不符合美国的利益，也不符合美国制造应用的需求。大家耳熟目详的精益制造也是同样的理由，但它的确在日本获得了较长时间的应用，并取得了较好的成就。

日本、德国这样的“小”国家，国内市场不足以支撑工业品的规模销售，必须有大规模的市场才可以，因此它们选择装备制造为核心，培育了大量的“隐形冠军”，实属不得已为之。

中国具有跟美国一样大规模的市场容量，自然要充分利用这样的优势，选择类似美国一样的开放式架构，有助于引导日本和德国的装备制造企业进入中国的标准体系，避免被它们锁定我们的技术路径，从而降低我国经济增长的动力。

数字孪生体可堪此任。