工業軟件與工業互聯網，原本是不同年代、不同領域、不同用途的產物，是兩個各自獨立發展的領域。每個領域的發展歷程和技術內容都可以寫幾本書。二者有著明顯的區別，也有一定的相似之處。

若用坊間話說，工業軟件和工業互聯網二者究竟有“幾毛錢的關系”？筆者最近想了很久，發現清晰地闡述二者關系，還真的是一件不容易的事情。在本文中，筆者把現在大致能想清楚、說明白的要點概況為“五不同三相似”。不妥、不確切之處，歡迎讀者指正與補充。

1、二者年代領域不同

工業軟件的出現要早很多年。源于工業IT領域。業界比較公認的第一款工業軟件，是1957年出現的一款名為PRONTO的數控程序編制軟件，由“CAD/CAM之父”Patrick J. Hanratty博士在GE工作時開發。以此為起點，工業軟件已經有64年歷史了；若以美國宇航局（NASA）在1966年開發的世界首款CAE軟件NASTRAN起算，也有55年歷史了。自上個世紀70年代起，各種類型工業軟件爆發式增長。時至今日，工業軟件的類型和數量多得難以準確統計。

工業互聯網的源頭，源于工業OT領域（自動化）。筆者在《鑄魂：軟件定義制造》書（P260）中以及若干篇文章中都指出，其源頭是1969年出現的PLC，80年代PLC發展為現場總線，然后進一步發展為工業以太網。1999年物聯網出現后，2002年出現工業物聯網，2007-2008年中國企業開始在世界上首次使用“工業互聯網”術語。數年后，工業內部誕生的工業以太網與工業外部誕生的物聯網匯合到了一起，形成了今天的工業互聯網。

如今交匯論短長。

2、二者用途目的不同

筆者在《鑄魂》前言中寫到：工業軟件是工業化的頂級產物。它如容器一般盛裝了人類工業知識，給制造業帶來兩大巨變：第一改變了傳統的設計、工藝、生產和運維方式，產品隨時在賽博空間迭代優化，使制造過程敏捷精準；第二塑造了產品的“五官”和“大腦”，產品在物理空間的行為隨場景而自動調整。由此，交互式工業軟件主要在賽博空間定義數字產品的形、態、發展演變規律等，嵌入式工業軟件主要在物理空間定義物理產品的形、態、發展演變規律等。

工業軟件的用途主要是“數字腦”代替人腦，輔助產品研制，控制機器運行，其關鍵詞是“定義”——定義賽博和物理兩個空間的各種人造系統。

工業互聯網是聯接各種泛工業終端（如人、機、料、法、環、測等）的網絡，總體上說，是一種包含了各種工業物理設備、傳感器、工業網絡、嵌入式系統或工業電腦的復合型裝備網絡，是新型的工業基礎設施（不是新型信息基礎設施！），是兩化融合在新工業革命背景下的一種新體現。工業互聯網的建設，既可以從IT層向下扎根，進入OT層，也可以從OT層向上生長，進入IT層。工業互聯網的主要用途是由加速“數據自動流動”而加速“知識自動流動”，進而促進工業資源的優化配置。其關鍵詞是“聯接”——聯接賽博空間和物理空間的各種系統，從正確的物理聯接，到正確的數據聯接，再到正確的邏輯聯接。

資源優化配置好。

3、二者發展趨勢不同

工業軟件的類別有很多，筆者在《鑄魂》書中列出了幾百種不同的工業軟件（根據出版社的要求已做大量刪減）。南山工業書院林雪萍在“工業軟件 無盡的邊疆：寫在十四五專項之前”一文提到：“大概有5000多家軟件工業軟件供應商，提供了近2萬多種不同的工業軟件。而實際上，大量的工業軟件并不在收錄之中，因此實際數目要遠大于此。”

工業軟件，以工具軟件為主流，傾向于“特立獨行”，分類上趨于發散，不同的工業軟件廠商，喜歡以不同的架構，不同的高級語言，面向不同的工業細分領域，開發不同的工具軟件。盡管也有諸如PLM或類似的平臺類軟件進行集成，但是能被PLM集成的工業軟件的數量始終是有限的。大量的工業軟件始終是分散、游離在PLM之外的。

工業互聯網，從一誕生就以“聯接+集成”為己任，以開發工業互聯網平臺為導向。而工業互聯網平臺又相當于起到了一個“工業操作系統”的作用。因此，工業互聯網平臺就相當于是一個集成大平臺，理想情況下，各種工業APP都以SaaS的方式運行在工業互聯網平臺上。因此，工業互聯網平臺本身（類似PLM的新型工業軟件）以及運行在其上的工業APP（基于微服務的新型工業軟件），是傾向于“歸為一統”的，分類上趨于集成。

基于平臺相互聯。

4、二者層次架構不同

在《鑄魂：軟件定義制造》書中（P249），筆者將工業互聯網三層結構與電腦網絡的三層結構做了一個類比。如圖1所示。

圖1 電腦網絡與工業互聯網上的OS與應用軟件

從圖1中可以看出，底層由工業終端設備組成的工業互聯網，可以類比電腦/因特網；中層的工業互聯網平臺（也稱工業操作系統、工業安卓），可類比電腦常用操作系統如（視窗、iOS、安卓、塞班等）；工業APP（也稱工業愛普、工互愛普）是工業互聯網平臺上的新型工業軟件，可類比電腦上的應用軟件，而按照目前國家統計局的經濟分類標準，工業軟件僅僅屬于電腦應用軟件的一個子集。

二者之間雖然都是類似的三層結構，但是，交互式工業軟件通常運行在電腦單機或局域網上，屬于傳統ISA95架構，而工業APP運行在工業互聯網平臺上，屬于微服務架構，運行在基于云架構的工業互聯網平臺上。

清楚了這個簡明的三層結構，基本上就知道誰與誰作對比是恰當的。交互式工業軟件屬于應用層，嵌入式工業軟件屬于設備的邊緣層，工業互聯網總體上屬于工業基礎設施，如果沒有說明與哪一部分工業軟件對標，泛泛地比較“工業軟件與工業互聯網”，或討論二者之間的從屬關系，通常是說不清楚的。

三層架構分得清。

5、二者計算模式不同

工業軟件和工業互聯網都離不開計算。計算模式的不同或許是二者最大的不同。

在計算上，基于統計學的云計算和基于MBSE（基于模型的系統工程）的工程計算，是兩種截然不同的計算模式。為了弄清楚二者之間的技術差異，筆者與北京和利時系統工程有限公司工控軟件系統架構師丁研先生多次交流探討。本小節內容大部分內容來自丁研的貢獻。

云平臺提供的并行計算的模式是，比如要算10億條數據的平均值，假設單機算力不夠快，可以把計算平均分配到10個節點上，每個節點各算1億條數據，算完以后，10個計算結果發送到某一臺主機上去做匯總。這個過程中，10個節點計算完成的時間點是隨機的，但是算出結果的先后次序并不產生問題，因為各節點之間彼此沒有耦合關系，這樣就可以并行計算，對計算節點的調用也是算完即釋放計算資源，不再占用。現在的工業互聯網PaaS層的微服務，采用的就是這種計算模式，理想情況下，每個微服務都是一個計算任務（算法+數據），調用IaaS層的算力完成計算。

工業軟件中基于MBSE的計算就不同了，計算任務之間是串行模式。比如有一個CAE 大計算任務，要分成10個計算任務，任務1算完了以后，然后再交給任務2，然后再交給任務3，……，因為任務2要得到任務1的輸出數據作為自身計算的輸入，才能做計算，同樣，任務3也要得到任務2的輸出數據才能做計算，……而且，可能任務8、9、10一直占用計算資源。因此，一個CAE 大計算任務往往是在單機上跑，不能被拆分到若干個主機去做并行計算。即使是做多主機協同仿真，把大任務切成不同的計算任務（任務1、2、3等）部署到不同主機節點上計算，就必須要事先做好配置——任務1的輸出結果要給任務2 ，同時把任務1部署到某一個節點上，任務2要部署到另一個節點上，然后讓兩個節點之間保持通訊，同時任務2的輸出結果要給任務3，等等——這些配置過程不可省略，必須提前做好。這些計算任務之間具有典型的“緊耦合”關系。

例如用CAE軟件對一桌臺球進行運動與碰撞仿真時，程序需要對每個球的位置、速度、方向等數據進行保存，而不能將這些數據交由外部程序進行管理，上下文數據之間呈現出依賴度極高的“緊耦合”關系。

部署在工業互聯網平臺上的工業APP，目前普遍采用了微服務架構，調用了IaaS層云計算的算力。但是，即使是先天帶有并行計算便利性的微服務，在組成工業APP組件時，也需要遵循工業軟件中的MBSE的串行計算模式，把每一個微服務都作為一個一個的計算任務進行協同計算的配置，上下文數據之間必須是“緊耦合”關系，才能實現工業APP的計算功能。

丁研先生著重指出，云計算的并行計算和微服務的核心是“無狀態服務”計算模式。所謂“無狀態服務”的技術特點就是，不對處理的上下文數據進行保存和管理，換句話說，每個計算的輸入數據均來自服務的外部輸入，同時計算結果（輸出）也不會在微服務內部保存，通常會輸出給外部應用或數據庫。

“無狀態服務”計算模式的優點在于，可以通過集群化部署，實現并行計算、高可用性和彈性伸縮等特性。但缺點在于，當需要實現經典軟件架構（尤其是帶上下文的“緊耦合”功能）時，微服務架構反而會把（經典架構下）簡單的問題復雜化，并極大提高系統設計與開發的難度：因為在“無狀態計算”的模式下，不得不借助程序外部的上下文管理機制，實現有狀態計算，而目前的技術體系，在處理此類問題時，并不理想，既缺少實時性，也缺少靈活性。

綜上所述，在工業互聯網平臺上研發一款MBSE工業APP時，設計人員會面臨上述的兩難問題：一方面是微服務因“無狀態服務”特性所存在的先天性短板，另一方面是經典架構的高門檻。

想“有狀態”極其難。

6、二者相同類似之處

工業軟件與工業互聯網，也有一些相同、類似之處。

最大的相同之處，就是二者都帶有“工業”這個與生俱來的標簽，因為工業軟件和工業互聯網的源頭，都是誕生于工業領域——早期的工業軟件開發廠商都是工業巨頭，時至今日，這個基本格局仍然沒有變；早期的工業互聯網誕生于工業現場總線，是基于工業自動化的需求而產生的工業以太網。

第二個相似之處，是前面提到，在機器設備的PLC和各種控制單元（CU）中就有嵌入式工業軟件，如各種固定的生產設備和移動的運載車輛，它們往往以固件的形式運行在機器設備的嵌入式系統中，打包在設備中整體銷售，不單獨計算或統計，因此大多不為人知。機器設備中的嵌入式工業軟件，可以算作是工業互聯網的一部分。或者說，工業互聯網邊緣層（終端）中的嵌入式軟件是工業軟件之一。

第三個相似之處，是筆者與朱鐸先合寫的“中國工業互聯網：高歌猛進為哪般？”文中（以下簡稱“該文”）指出的：“伴隨著軟件工具上云、業務系統上云、工業APP開發的過程，很多傳統架構的工業軟件已經開始有部分功能向云端遷移，同時，基于云的CAD、CAE、MES、PDM、ERP等軟件也不斷涌現。因此，新型架構的工業軟件進入工業互聯網平臺，加強工互聯網平臺的應用與服務，就成為了一個明顯的發展趨勢。”

如果僅僅從應用界面上來看，云化的工業軟件已經成為工業互聯網“軟件層”的一部分，如該文中筆者提出的工業互聯網平臺擴展圖所示，參見圖2。

圖2 工業互聯網平臺擴展圖（點擊看大圖，英諾維盛公司版權）

該文展望：大量基于局域網的傳統架構的工業軟件，正在加速向云架構遷移，未來一定會匯聚在工業互聯網平臺上，形成上圖中“軟件層”中的“云化CAD / CAE / CAM / CAPP / CAT / PDM / ERP / MES / SCADA / DCS / EAM / SCM / CRM / BI / MRO等”新型工業軟件。

如上一節所述，即使傳統架構的工業軟件經過云化遷移到了工業互聯網平臺上，形成了工業APP，形成了統一應用界面，但是其MBSE的天性，仍然要求工業APP必須按照MBSE的模式進行串行計算。

鋪就融合發展路。

7、小結

比較工業軟件和工業互聯網的異同之處，是一個很難做的工作，因為歷史和現實、傳統和前沿、獨立和融合，多種因素綜合、糾纏在了一起，任何的厘清和辨析嘗試，都既需要“博古通今，從頭說起”，也需要“專業貫通，跨界融合”。

傳統架構的工業軟件已經存在了60多年，而且因為工業的需要，看起來還將繼續存在很長時間，并不會因為部分工業軟件的云化和工業互聯網的蓬勃興起而被完全替代。尤其是，工業邏輯天生帶有MBSE的基因，不是融入一些新架構或新計算工具就可以輕易改變的。

現在，工業互聯網的高歌猛進，又讓很多不同專業的技術跨界融合在了一起，帶來了高度的技術復雜性和多元化的觀察視角。工業互聯網，既不是某些ICT領域所認知和定義的“罩在”工業要素（人機物）上面的一張電信互聯網，也不是某些工業領域所認知和定義的僅僅是機器設備物聯網，更不是傳統架構工業軟件領域所認知和定義的軟件集成和云化。可以說三者都有，但是都比三者要更綜合，更強大。

工業軟件與工業互聯網，從幾十年前到今天，二者都是長期獨立存在，但是其本身在變化，也正在發生部分交匯與融合：工業互聯網中包含了大部分嵌入式工業軟件，但是工業軟件中也加入了新型的基于微服務架構的工業互聯網APP。盡管如此，兩個領域仍然界限清晰，特色分明。“五不同三相似”是一個基本的現狀。

（完）

感謝北京和利時系統工程有限公司工控軟件系統架構師丁研先生對本文的支持與貢獻！

【作者簡介】

趙敏，走向智能研究院執行院長，中國發明協會常務理事，創新方法研究會常務理事，英諾維盛公司創始總經理。國內著名兩化融合/智能制造/工業互聯網/工業軟件專家，U-TRIZ創始人。正高級工程師。38年來一直致力于企業如何實現創新、轉型的研究與實踐，在國內外媒體和國際國內學術會議發表文章和論文百余篇，為企業解決200多技術難題。著有《創新的方法》、《TRIZ入門及實踐》、《知識工程與創新》、《TRIZ進階及實戰》、《三體智能革命》、《智能制造術語解讀》、《機·智：從數字化車間走向智能制造》、《鑄魂：軟件定義制造》等專著、合著。

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文章來源：英諾維盛公司