工业软件四大类包含哪些?

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生产制造类工业软件市场呈现出四大特征:第一,行业壁垒较高,用户粘性强;第二,制造业中小企业数字信息化程度低;第三,收集的数据利用率较低;第四,缺乏产品线或智能工厂整体解决方案。

1、研发设计类

三大基础设计软件:CAD/CAE/CAM

研发设计类工业软件包括CAD、CAE、CAM、PLM、BIM、EDA等。其中CAD、CAE、CAM分别是三大工业基础设计类软件,功能分别是利用计算机辅助设计、求解复杂工程和分析计算、生产准备到生产制造。

PLM(Product Lifecycle Management),即产品全生命周期管理系统,可以看做是CAD、CAE、CAM、PDM(Product Data Management)的集成,帮助扩展型企业整合数据、流程、业务系统以及人员信息,以经济高效的方式对产品的整个生命周期(创意、设计、制造到维修)的信息进行管理。

“基础科学”+“行业深耕”,工业软件很硬核

研发设计类工业软件需要四大科学知识:工程、数学、物理和计算机知识。因此,仅靠软件工程师是无法编写工业软件的,工业软件的开发需要软件工程师和工业领域的专家共同合作。

根据工业软件应用的领域大小和行业范围,其所需的技术知识也略有差异。例如达索的CATIA(CAD/CAE/CAM一体化软件)是基础通用型工业软件,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业。因为CATIA需要适用于大部分的工业产业,所以需要集成各大行业的基础知识。REFORM-3PC则是专门应用于烃蒸汽转化炉模拟,辅助氢,氨,羰基合成醇的生产。

“3C”应用场景广泛,制造业和重工业偏多

CAD、CAE、CAM应用广泛,目前主要在制造业和重工业应用较多,例如建筑设计、工程机械、能源化工等行业。根据达索官网信息,目前达索的软件已经覆盖了11个行业,下游客户包括雷诺、波音、克拉斯、安联保险、爱立信、宝洁、潘多拉、法国电力集团、中国船舶集团、中国铁路设计集团、美敦力等各个细分领域的龙头。

EDA:“芯片之母”,我国“卡脖子”关键技术之一

EDA(Electronics Design Automation)即电子设计自动化,是指利用计算机技术完成大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程的设计方法,由CAD、CAE、CAM衍生而来。EDA是集成电路产业的上游关键模块,对集成电路行业生产成本、生产效率和产品技术水平有着重要影响。

芯片设计大致可分为前端设计(逻辑设计)和后端设计(物理设计),从功能定义一直到版图生成和验证。

2、生产制造类

生产制造类工业软件包括生产控制类(DSC、SCADA、PLC等)和制造执行类(如MES等),主要是在工业产品生产和制造过程中进行数据采集、分析和决策,负责生产管理、物料管理、质量管理、设备管理、能耗管理等。

根据ISA-95(企业与控制系统集成标准),生产控制过程分为五个层级,从实体设备(工业设备/传感器)到底层控制系统到监控系统到生产系统一直到企业经营管理系统。其中,底层控制系统、监控系统和生产系统这三个层级都会应用到生产制造类工业软件。

DCS:分布式控制系统

DCS主要由三站一网构成:工程师站(综合控制站)、操作员站(值班子系统站)、现场控制站和系统网络。工程师站主要负责对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护;操作员站主要处理一切和运行操作有关的人机界面功能,例如HIS、OI、MMI;现场控制站是DCS的核心,对现场I/O处理并实现直接数字控制;系统网络是连接各个站的桥梁。

DCS的特点主要在于分散控制和集中管理。目前DCS被广泛应用于化工、石油、发电、建材、冶金等重工业产业。

SCADA:数据采集与监视控制系统

SCADA主要分为管理端和场站端,管理端包括SCADA应用和前端采集,场站端包括PLC控制柜和工控机。一般来讲,SCADA主要有三个功能:数据采集和存储、数据分析和过程报警功能。另外,基本上SCADA还会支持多种触发形式的脚本,用户可扩展系统功能。

由于电力行业对控制系统的精度和响应时间有着严格的要求,SCADA在电力行业应用最为广泛。石油、化工、冶金、燃气、交通等重工业产业应用也较为普遍。

MES:制造执行系统

MES主要是用来连接计划决策层和生产执行层,起着承上启下的作用,上接ERP软件,下启PLC、DCS、SCADA等软件,实现了设备和工装工单派发、人员派工、质量管理、在产品管理等功能的集成应用,打通制造环节的信息流通。

生产制造类工业软件市场呈现出四大特征:第一,行业壁垒较高,用户粘性强;第二,制造业中小企业数字信息化程度低;第三,收集的数据利用率较低;第四,缺乏产品线或智能工厂整体解决方案。

3、经营管理类

经营管理类工业软件包括传统的企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)、财务管理(Financial Management,FM)、营销管理(Customer Relationship Management,CRM)等传统经营管理类,也包括办公自动化(Official Automation,OA)等协作办公软件。

其中,ERP是目前用到最多的传统经营管理类工业软件。ERP软件提供集成、连续、及时的业务流程数据,管理整个业务流程,包括供应链管理、会计管理、项目管理、风险管理和控制等。一个完整的ERP软件还可管理企业绩效,包括财务规划、财务预算、财务分析等。

目前,ERP经过几十年的发展,行业已经进入了低速稳定增长期。

4、运维服务类

MRO:维护维修运行管理

MRO(Maintenance,Repair and Operations)是专门生产设备进行维修和保养的系统,最早源于航空领域,目前普遍应用于航空、军事、轨道交通、工程机械等领域。

PHM:故障预测与健康管理

PHM(Prognostic and Health Management),即故障预测与健康管理,通过采集数据和信息,然后通过人工智能算法与推理模型实现装备运行状态的监测、预测、判别以及管理。相比于传统的维修系统,PHM最有特点的是预测能力,通过对历史数据和维修记录的分析来预测故障、使用寿命、性能趋势等。

目前,PHM主要用于对安全和可靠性更看重的关键领域,例如航空、轨道交通、石油开采等。

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责编:高蝶
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