工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應用的關鍵技術

陳 輪，劉 瑤，黃海峰

（1.太極計算機股份有限公司，北京 100102；2.工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣州 510640）

0 引言

工業(yè)軟件是指用于支持工業(yè)生產并提升其生產效率的系統(tǒng)軟件，隨著科技水平的快速發(fā)展，工業(yè)軟件被廣泛地應用于工業(yè)領域，有著極強的產業(yè)滲透性和影響力，它是一個將工業(yè)流程以及制造工藝進行數(shù)字化、智能化展示的軟件應用大類[1]。在電子信息行業(yè)制造活動中，工業(yè)軟件對仿真等技術提供了重要支持，具有十分重要的應用價值，工業(yè)軟件的應用可以提高生產效率，提升產品質量并可以大幅減少人工操作的不確定性，在電子信息行業(yè)制造過程中具有非常廣闊的應用前景。文章對工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的關鍵技術進行介紹，希望能夠更好地促進工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的應用。

1 工業(yè)軟件應用特征分析

1.1 工業(yè)軟件研發(fā)成本高、周期長

相較于一般的應用軟件，工業(yè)軟件的研發(fā)體系更為復雜且研發(fā)難度也更高，在一定程度上導致了工業(yè)軟件的研發(fā)成本較高。相關數(shù)據(jù)顯示，大型的工業(yè)軟件的研發(fā)周期往往需要3～5年的時間，其研發(fā)周期較長，且當工業(yè)軟件投入市場后，往往需要經歷10年左右的時間才能被市場所認可。

1.2 工業(yè)軟件的技術門檻較高

工業(yè)軟件相比于一般的軟件而言具有更高的技術性與專業(yè)性。對于工業(yè)軟件開發(fā)而言，其技術門檻更高，例如一些關鍵的核心算法（如幾何建模引擎等）都具有較高的難度。在模型的構建優(yōu)化過程中，還需要大量的工業(yè)生產與運行數(shù)據(jù)作為支撐，而這些都需要經過長期的實踐積累。其中，應用于工業(yè)軟件中的人機交互等前端技術，對軟件的開發(fā)也有著重要影響。由于工業(yè)軟件的技術門檻較高，這就要求研發(fā)人員不僅要掌握軟件技能，還需要具備物理學、化學、數(shù)學等相關學科的專業(yè)知識，對于工業(yè)機理等內容也要有深刻的認識與理解，以此攻克工業(yè)軟件的技術壁壘[2]。

2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的關鍵技術介紹

2.1 工業(yè)軟件的定義和功能

工業(yè)軟件是指應用于工業(yè)生產、加工、分配、檢測、管理等領域的系統(tǒng)軟件，旨在幫助企業(yè)提高生產效率、降低成本、提高產品質量，并通過數(shù)字化管理和智能化控制實現(xiàn)對生產過程的優(yōu)化。在新時期背景下，工業(yè)制造逐漸智能化和數(shù)字化，而工業(yè)軟件是工業(yè)智能化制造的重要保障，是其“大腦和靈魂”[3]。作為現(xiàn)代工業(yè)技術軟件化的產物，工業(yè)軟件的本質就是以軟件系統(tǒng)的形式將工業(yè)制造中所應用的技術以及相關經驗知識進行收集并儲存，以此協(xié)助技術人員解決相應問題[4]。工業(yè)軟件可以分為研發(fā)設計類等類型，每一種軟件類型都有著其特有的應用優(yōu)勢和代表產品。如研發(fā)設計類工業(yè)軟件主要用以提升產品研發(fā)能力以及效率等，目前應用較為廣泛的該類軟件產品有計算機輔助工程（CAE）等。工業(yè)軟件的常用功能如圖1所示。

圖1 工業(yè)軟件的常用功能

由圖1可知，工業(yè)軟件的常用功能主要包括數(shù)據(jù)管理、生產計劃和調度、質量控制、流程管理、數(shù)據(jù)分析、智能化控制以及團隊協(xié)作七個部分。其中，數(shù)據(jù)管理功能是指工業(yè)軟件能夠實現(xiàn)生產過程中的數(shù)據(jù)采集、存儲、處理和分析，以支持生產決策和過程控制[5]。工業(yè)軟件的生產計劃和調度功能是指工業(yè)軟件可以通過生產計劃和調度系統(tǒng)實現(xiàn)生產計劃的制定和調度，以提高生產效率。工業(yè)軟件還擁有質量控制和流程管理功能，前者是指工業(yè)軟件可以通過質量控制模型實現(xiàn)質量控制，以確保產品質量；而后者是指工業(yè)軟件可以通過流程管理系統(tǒng)實現(xiàn)流程管理，以降低成本。工業(yè)軟件的多種功能通常需要多種技術的支持，如虛擬現(xiàn)實技術、人工智能技術等，這些技術可以根據(jù)具體的應用場景實現(xiàn)不同的功能，通過研究關鍵技術在工業(yè)軟件制造過程中的應用案例可知，不同的工業(yè)軟件在不同領域和行業(yè)制造過程中都具有各自的優(yōu)勢和特點。

2.2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應用的關鍵技術

工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中具有重要作用，它可以幫助企業(yè)提高生產效率、降低成本、優(yōu)化生產流程、提高產品質量和可靠性。工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應用的關鍵技術主要包括虛擬現(xiàn)實技術、人工智能技術、大數(shù)據(jù)技術、云計算技術以及區(qū)塊鏈技術等，其主要技術版塊如圖2所示。

圖2 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應用的關鍵技術

由圖2可知5項技術之間的關系。其中，虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)軟件中可以利用三維仿真模擬技術，對生產過程進行模擬和測試，以確保產品的性能和可靠性；人工智能技術在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)分析，以預測未來市場需求和產品銷售情況；大數(shù)據(jù)技術在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)采集、存儲和處理，以幫助企業(yè)進行生產計劃、質量控制和設備維護；云計算技術在工業(yè)軟件中可以完成分布式計算，以提高生產效率并降低成本；區(qū)塊鏈技術在工業(yè)軟件中可以完成數(shù)據(jù)管理，以保證數(shù)據(jù)的真實性和可靠性。隨著科技的不斷進步和發(fā)展，工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中應用的關鍵技術將會不斷得到提升和發(fā)展，這些技術將有助于提高工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的效率、質量和效益，從而推動整個電子信息行業(yè)的發(fā)展。

3 工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中的應用實踐

3.1 虛擬現(xiàn)實技術在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用

虛擬現(xiàn)實技術是一種用于創(chuàng)建模擬環(huán)境的技術，它在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用包括以下4個方面。一是在產品設計和開發(fā)過程中，可以幫助企業(yè)在產品設計和開發(fā)過程中減少試錯和浪費，并加速產品開發(fā)周期；二是在生產計劃和調度中可以幫助企業(yè)更好地管理生產資源，提高了生產效率并降低成本；三是可以使企業(yè)進行產品質量的控制，保證了產品質量的可靠性；四是還可以幫助企業(yè)進行環(huán)境模擬和優(yōu)化，從而優(yōu)化生產環(huán)境和提高生產效率。

3.2 人工智能技術在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用

人工智能技術是一種用于解決復雜問題的新興技術，其具體的應用包括實時控制、快速檢測和客戶服務。其中，實時控制是指在生產控制過程中，利用人工智能技術對生產過程進行實時控制，從而提高生產效率?？焖贆z測是指在產品檢測中，利用人工智能技術對產品進行快速檢測，從而提高產品質量?？蛻舴帐侵咐萌斯ぶ悄芗夹g進行客戶服務管理，從而提高客戶滿意度。隨著技術的不斷進步和發(fā)展，人工智能技術在電子信息行業(yè)制造過程中的應用將會越來越廣泛，可以幫助企業(yè)提高生產效率、降低成本、優(yōu)化物流管理以及提高客戶滿意度。

3.3 大數(shù)據(jù)技術在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用

大數(shù)據(jù)技術是一種用于處理海量數(shù)據(jù)的新興技術，它可以在電子信息行業(yè)制造過程中幫助企業(yè)提高生產效率、優(yōu)化產品質量、降低成本。首先，在電子信息行業(yè)制造過程中，應用大數(shù)據(jù)技術可以對生產過程中的數(shù)據(jù)進行采集，從而幫助企業(yè)對生產資源進行優(yōu)化配置，提高生產效率。其次應用大數(shù)據(jù)技術可以對數(shù)據(jù)進行分析，從而幫助企業(yè)對產品質量進行評估并及時發(fā)現(xiàn)問題。最后是應用大數(shù)據(jù)技術可以幫助企業(yè)進行產品預測，從而幫助企業(yè)做出更加準確的決策。

3.4 云計算技術在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用

云計算技術是一種用于在線處理海量數(shù)據(jù)的技術，它可以幫助企業(yè)提高生產效率、優(yōu)化生產流程并降低成本。在電子信息行業(yè)制造過程中，云計算技術已經被廣泛應用于生產計劃管理、產品設計、開發(fā)、驗證、生產控制、資源調度等方面。例如，云計算技術可以被用來建立分布式生產環(huán)境，通過虛擬服務器來承載生產資源，從而提高生產效率；可以用于建立產品數(shù)據(jù)中心，通過云存儲和大數(shù)據(jù)分析來處理和分析生產數(shù)據(jù)；還可以用于建立資源調度平臺，通過云調度來實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置[6]。

3.5 區(qū)塊鏈技術在電子信息行業(yè)制造過程中的具體應用

區(qū)塊鏈技術是一種用于存儲、驗證和公開透明的技術，它可以幫助企業(yè)提高生產效率、優(yōu)化生產流程、降低成本。在電子信息行業(yè)制造過程中，區(qū)塊鏈技術已經被廣泛應用于生產計劃管理、產品設計、開發(fā)、驗證、生產控制、資源調度等方面。例如，區(qū)塊鏈技術可以被用來建立去中心化的生產環(huán)境，通過去中心化的分布式網絡來承載生產資源，從而提高生產效率。區(qū)塊鏈技術還可以被用來建立去中心化的產品數(shù)據(jù)中心，通過云存儲來存儲和管理數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的真實性。區(qū)塊鏈技術也可以被用來建立去中心化的生產流程驗證平臺，通過去中心化的網絡實現(xiàn)對流程的驗證，幫助企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)問題并保證流程的穩(wěn)定性，提高了生產效率和產品質量。

3.6 工業(yè)軟件中各技術的實際應用效果分析

工業(yè)軟件在電子信息制造業(yè)制造過程中的應用效果非常顯著，各種技術都可以實現(xiàn)對生產過程的優(yōu)化和調整。本文介紹了電子信息行業(yè)制造過程中工業(yè)軟件的關鍵技術，通過對虛擬現(xiàn)實、人工智能、大數(shù)據(jù)分析、云計算以及區(qū)塊鏈技術展開研究，并分別根據(jù)研究結果進行實驗以驗證其準確性，如圖3所示。

圖3 工業(yè)軟件中各技術的實際應用評審團評分

由圖3得知工業(yè)軟件中所包含的各種技術的實際應用評分情況，總的來說，工業(yè)軟件中的各種技術的實際應用評分比較高，均在較好及以上，由此證明了它們對電子信息行業(yè)在生產過程的自動化控制、數(shù)據(jù)分析和人工智能等方面的優(yōu)化和提升做出了貢獻。

4 結束語

綜上所述，工業(yè)軟件在電子信息行業(yè)制造過程中發(fā)揮著重要的作用，尤其是與自動化技術、數(shù)據(jù)分析和人工智能技術等相關技術的應用。這些技術的應用，提高了生產效率，提升了產品質量，還減少了人工操作的不確定性。隨著自動化技術、數(shù)據(jù)分析技術和人工智能技術的不斷應用和發(fā)展，工業(yè)軟件在電子信息制造過程中的應用將會得到更廣泛、更深入、更有效的支持，這將是下一步研究的方向。