電子信息行業制造過程中的工業軟件應用創新發展趨勢研究

韓國權，黃海峰，周偉

（太極計算機股份有限公司，北京 100102）

近年來，我國電子信息產業發展迅速，但與國際先進水平比較，目前國內企業技術研發投入相對較少，核心技術仍主要依賴海外技術，這已成為制約該產業健康發展的瓶頸。為了促進電子信息產業的發展，必須在國家政策指引下逐步把工業軟件引入電子信息產業的生產制造全過程中。工業軟件作為支持工業生產、研發和管理等方面的技術支撐，它能夠在生產制造中起到很大的推動作用。在電子信息產業中，工業軟體對提升企業的產品研發、縮短研發時間、提高企業產能等都具有舉足輕重的作用。目前，國內的工業軟件行業存在核心技術不足，專業人才缺乏等一系列問題。所以，應持續加大對工業軟件的研發投資，加大專項人才的培養，促使電子信息產業的技術水平和核心競爭力得到實質提升。

1 工業軟件在電子信息行業中的應用現狀及技術設計

電子信息行業是國家經濟建設的重要組成部分，也是社會生產力發展的重要體現，是發展戰略性新興產業和未來產業的重點領域。電子信息行業制造涉及大量電子元器件、IC 芯片、連接器、傳感器、電路板等原材料和元器件，還涉及多個關鍵技術環節，這些都為工業軟件應用創新提供了良好的市場環境。在電子信息行業中，工業軟件的應用主要集中在企業研發設計、生產制造、運維管理等各個環節，具有較高的復雜性。其中以CAD軟件為例，它是電子信息行業中重要的應用軟件之一，被廣泛用于電子信息行業中的研發設計、工藝規劃和加工制造等環節。

當前，全球工業軟件已進入快速發展期，世界科技強國紛紛出臺了相關的支持政策，我國也發布了一系列支持發展的措施。工業軟件可以幫助企業實現生產過程的自動化、智能化、高效化和可追溯性，提高生產效率和工作質量，也能夠減少生產成本和人力資源投入。目前，我國自主研發的CAD 軟件仍然無法滿足企業的設計要求，也無法滿足電子信息行業用戶對產品設計的要求。隨著數字化技術的逐漸普及和工業行業對智能化、數字化轉型的需求不斷增強，工業軟件的需求和應用范圍也在不斷拓展。對于企業數字化轉型升級來說，工業軟件可以為企業提供全方位的數字化解決方案，實現信息的共享、協作與創新，同時也可以幫助企業構建可靠的數據管理系統和智能化的預測分析系統，提高了企業的綜合競爭力和持續發展能力。在軟件定義中，通常將軟件分為通用軟件和專用軟件，通用軟件是能應用于多個領域的軟件，而專用軟件則主要是針對特定領域的軟件。對于工業軟件而言，其主要是指能夠應用于工業領域的應用程序，可以實現對工業生產、研發和管理過程給予技術支撐。由于電子信息行業屬于新興產業，需要將其與傳統工業領域進行區分。

工業軟件的頂層設計主要包括對軟件功能的設計以及對軟件架構的設計兩個方面，工業軟件的功能設計主要是指將工業軟件的功能進行細化，以滿足不同層次用戶的需求。在對CAD 進行功能設計時，可將其劃分為二維圖形、三維模型以及二維設計等幾個主要模塊。對于三維模型而言，可根據用戶需求進行不同的建模方式，如使用UG 軟件可將三維模型進行實體化并通過布爾運算對模型進行優化，在滿足用戶需求的同時也實現了對模型的優化。其次，工業軟件架構設計主要是指對工業軟件系統進行規劃，以實現系統間的互聯互通。在進行架構設計時，應考慮系統中不同模塊間是否存在數據交換現象。在對產品CAD 系統進行架構設計時，要考慮是否存在數據交換等問題，實現對不同模塊之間信息的交互使用，工業軟件頂層設計流程如圖1 所示。

圖1 電子信息行業中工業軟件頂層設計圖

如圖1 所示，在電子信息行業中工業軟件的頂層設計主要包括兩方面內容：（1）將工業軟件分為不同級別；（2）對不同級別的軟件再進行功能劃分，通過將不同級別的軟件功能劃分到不同級別中，從而實現工業軟件應用系統的頂層設計。對于工業軟件的分類，常見的方法是按照其功能和應用范圍進行劃分?？梢詫⒐I軟件分為PLC 編程軟件、HMI 界面設計軟件、SCADA 監控軟件、CAD 繪圖軟件等，其中的每種軟件都有不同的應用場景和目標用戶，對于不同級別的工業軟件，其功能劃分也不盡相同。

2 電子信息行業制造過程中工業軟件發展趨勢與應用創新

隨著全球信息化的發展，工業軟件的應用已成為推動行業發展的重要驅動力，工業軟件的應用將會朝著智能化、綠色化、服務化的方向發展。智能化是指利用工業軟件對產品進行優化和升級，不斷提高產品的性能；綠色化是指在開發和應用工業軟件過程中，不斷減少資源消耗和環境污染，提升資源利用率；服務化是指將產品售后服務進行升級和優化，降低產品使用成本。未來，工業軟件將會與多種技術進行融合，從而實現技術升級并提高其應用效率。例如，利用云技術和大數據分析技術對產品進行優化和升級；利用人工智能和物聯網技術對產品進行實時監控和監測；利用先進的通信技術對產品數據進行處理和分析；利用大數據分析技術對產品的使用情況進行統計和分析。還可以將電子信息行業中的新工藝、新材料、新設備等納入工業軟件中，從而推動工業軟件的創新發展。工業軟件創新發展趨勢分析如圖2 所示。

圖2 電子信息行業中工業軟件創新發展趨勢

在產品設計過程中，人工智能技術可作為一個有效的輔助工具。人工智能技術對工業軟件的應用主要體現在產品設計方面：（1）可以應用于產品的材料選擇、結構優化等；（2）可以應用于產品的設計、工藝過程等。例如，利用人工智能技術對材料進行優選、結構優化以及工藝過程的控制等。在材料優選方面，可以利用人工智能技術對不同材料進行對比和選擇；在結構優化方面，可以利用人工智能技術對產品的外形進行優化；在工藝過程控制方面，可以利用人工智能技術對生產效率和產品質量進行優化，還可以應用于產品設計、仿真和生產過程優化等方面。

虛擬現實技術是一種綜合計算機科學、材料科學、生物學等多學科的綜合性技術，具有很強的交互性和沉浸性，能夠將用戶帶進一個虛擬世界中，實現與真實世界一樣的感受。通過對虛擬現實技術的應用，可對工業軟件進行升級，從而在電子信息行業中進行廣泛應用。例如，在汽車制造過程中，通過使用虛擬現實技術可以將汽車制造的各個環節進行仿真模擬，從而更好地掌握汽車制造過程中的各種參數。在醫療領域中，虛擬現實技術可用于醫療教學和培訓。例如，在醫學教學過程中，利用虛擬現實技術可以為學生創建一個虛擬的醫學場景，使學生可以在其中對疾病進行相關操作，從而幫助學生更好地掌握醫學知識。在工業設計領域中，利用虛擬現實技術可以幫助設計人員建立一個更加逼真的三維模型，并將其應用到設計過程中。在制造領域中，利用虛擬現實技術可以構建一個仿真環境，使制造人員能夠更好地模擬實際生產過程?？傊?，虛擬現實技術在電子信息行業中的應用是非常廣泛的。

在工業軟件發展過程中，其核心是將各種不同的軟件系統集成在一起，實現信息資源的共享和統一管理。具體可分為兩種，即數據集成和功能集成。數據集成是指不同的工業軟件系統之間進行數據交換和共享，實現數據資源的綜合應用。功能集成是指在不同的工業軟件系統之間實現相互調用，從而滿足用戶的需求。未來，將會出現更多的數據集成和功能集成的工業軟件，為用戶提供更多的服務。例如，在產品設計過程中，將CAD/CAM、PDM、CAPP、MES 等系統進行整合，實現數據共享和信息傳遞；在制造過程中將工業機器人、MES、ERP 等系統進行整合，實現生產信息共享和業務協同。最終形成了電子信息行業中應用較多的數據集成軟件主要包括SAP、ERP、PLM 等，具有較廣闊的應用前景。

3 結語

通過分析電子信息行業的生產制造和信息化深度融合的現狀，闡述了工業軟件對電子信息行業的重要作用，并結合其特點提出了在電子信息行業中工業軟件的應用創新與發展趨勢，具體為：在電子信息行業中應用工業軟件應從頂層設計入手，對系統進行開發、應用和維護；提供具有針對性的軟硬件技術，為工業軟件應用系統提供技術支撐；完善工業軟件人才培養機制，為電子信息行業提供人才支撐。在此基礎上，還提出了工業軟件發展趨勢與應用創新的具體路徑：（1）加大政策扶持力度；（2）加大對企業的資金支持力度；（3）推動企業實現信息化升級改造；（4）推進人工智能技術在工業軟件中的應用。