工業(yè)軟件是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心支撐，幾乎涉及現(xiàn)代化工廠的方方面面。然而，由于起步較晚，我國工業(yè)軟件市場基本被國外品牌占據(jù)，進口工業(yè)軟件又與硬件深度捆綁，核心技術(shù)受制于人，使相關(guān)技術(shù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

　　針對企業(yè)在研發(fā)生產(chǎn)過程中使用工業(yè)軟件所遭遇的實際問題，近年來，粵港澳大灣區(qū)國家技術(shù)創(chuàng)新中心相關(guān)團隊聚焦工業(yè)軟件底層共性技術(shù)和嵌入式基礎(chǔ)軟件進行研發(fā)，成果已先后服務(wù)南方電網(wǎng)、中國石化、廣州數(shù)控等標桿企業(yè)。

　　國產(chǎn)工業(yè)軟件的突圍，是廣州制造業(yè)與生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的典型案例。讓我們跟隨《廣州日報》科技周刊，前往這家位于黃埔的國家級科創(chuàng)平臺一探究竟。

　　制造業(yè)有了“國產(chǎn)腦” 不怕斷供 費用更低

　　談到iOS、安卓等手機操作系統(tǒng)，大家都十分熟悉。與之類似，在一所數(shù)字化工廠里，也需要有一套工業(yè)操作系統(tǒng)作為承載所有工業(yè)軟件與裝備的數(shù)字“地基”。

　　在粵港澳大灣區(qū)國家技術(shù)創(chuàng)新中心直屬創(chuàng)新平臺——工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心（以下簡稱“國創(chuàng)工軟”），嵌入式操作系統(tǒng)部門負責人柯賢富告訴記者：“過去，高端工業(yè)實時操作系統(tǒng)市場被國外巨頭壟斷，操作系統(tǒng)表面成熟，實則隱患重重：一是操作系統(tǒng)授權(quán)成本持續(xù)推高企業(yè)負擔，二是供應(yīng)鏈高度集中，一旦遭遇斷供，整條生產(chǎn)線可能瞬間停擺。”

　　隨著國創(chuàng)工軟團隊的持續(xù)攻關(guān)，這一局面正在被改寫。

　　記者在實驗室內(nèi)看到，一位研發(fā)工程師在機器人示教器界面上觸控操作，身旁一臺搭載“國創(chuàng)嵌入式操作系統(tǒng)”的拓斯達機器人應(yīng)聲啟動，機械臂精準拈起一枚細小元件，平穩(wěn)完成翻轉(zhuǎn)、對位，動作連貫如行云流水。這一幕，打破了記者對工業(yè)機器人“僵硬笨拙”的傳統(tǒng)印象，其背后，是一場正在發(fā)生的底層技術(shù)變革。

　　“工業(yè)機器人、數(shù)控機床等高端裝備的核心是控制器。長期以來，我國工業(yè)控制器嚴重依賴進口軟硬件——不僅授權(quán)費用高昂、運維成本居高不下，還遭遇響應(yīng)延遲、靈活性差等結(jié)構(gòu)性短板。而我們自主研發(fā)的‘國創(chuàng)嵌入式操作系統(tǒng)’，正是從根上破解這些難題。”柯賢富介紹，該操作系統(tǒng)通過底層算法重構(gòu)與內(nèi)核深度優(yōu)化，將以往毫秒級的運動控制周期精準提升至微秒級，實現(xiàn)工業(yè)機器人操作精度提升40%、控制器整體成本降低30%以上，幫助國產(chǎn)工業(yè)機器人、數(shù)控機床操作更快、更精準、更靈活。

　　操控能力的躍升，也助力國產(chǎn)工業(yè)機器人、數(shù)控機床能夠進入精密裝配、高端加工等嚴苛的工業(yè)場景，“以往這些場景幾乎都是進口產(chǎn)品的天下，而我們的嵌入式操作系統(tǒng)，正幫助企業(yè)實現(xiàn)‘高性能、低成本’的雙重躍升?！?/p>

　　“根技術(shù)”在手 推動“根生態(tài)”生長

　　值得一提的是，經(jīng)過多年技術(shù)迭代，國創(chuàng)嵌入式操作系統(tǒng)已深度適配海思、瑞芯微、飛騰、龍芯、全志、芯馳等國產(chǎn)主流芯片，兼容工業(yè)連接、工業(yè)運控、工業(yè)智能、工業(yè)圖形交互等十大工業(yè)中間件，構(gòu)建起從芯片、操作系統(tǒng)到中間件的全棧國產(chǎn)化解決方案。

　　“操作系統(tǒng)是工業(yè)軟件的‘根’，我們不是在做一個孤立的產(chǎn)品，而是在構(gòu)建一個安全、開放、智能的國產(chǎn)‘根’生態(tài)?！笨沦t富介紹，目前，該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機器人、高端裝備制造、能源電力、石油化工、醫(yī)療器械、軌道交通等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)，服務(wù)客戶包括拓斯達、華數(shù)、廣州數(shù)控、南方電網(wǎng)、中國石化、廣州實驗室、佳都科技等標桿單位。

　　“只有當?shù)讓印夹g(shù)掌握在自己手中，中國工業(yè)才能真正立于不敗之地?！笨沦t富說，如今，國創(chuàng)嵌入式操作系統(tǒng)正以“高安全、高可靠、高性能”三大核心優(yōu)勢和特性，深入工業(yè)控制、機器人、能源電力等關(guān)鍵場景，為工業(yè)裝備裝上供應(yīng)鏈安全且自主可控的“智能中樞”，成為支撐我國工業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的新一代智能數(shù)字化底座。

　　軟件系統(tǒng)硬件打通 “天級”研發(fā)升級至“小時級”

　　“根”基筑牢后，“枝繁葉茂”同樣重要，這些“枝葉”就包括CAD（輔助設(shè)計）、CAM（輔助制造）、CAE（仿真模擬）、CAPP（輔助工藝設(shè)計）等具體功能的“CAX”工業(yè)軟件。這些年，國創(chuàng)工軟團隊在CAX底層共性技術(shù)的研發(fā)上也取得了重要進展。

　　舉個例子——服務(wù)器如何設(shè)計才能更快、更好地散熱？汽車如何設(shè)計才能更好地降低風(fēng)阻、風(fēng)噪？通過大量計算，仿真模擬（CAE）軟件可以為工程師提供重要參考。

　　“以往，我國企業(yè)主要使用國外的CAE軟件，軟件也要在國外的操作系統(tǒng)和硬件底座上運行。若使用全棧國產(chǎn)化方案，性能只有國外的1/5，大大影響企業(yè)生產(chǎn)效率。因此，從2022年起，我們便開啟了國產(chǎn)工業(yè)軟件的全棧性能垂直優(yōu)化?！眹鴦?chuàng)工軟垂直優(yōu)化團隊研發(fā)負責人楊名冠表示，如今，隨著團隊對CAE軟件、中間件、操作系統(tǒng)、芯片硬件的縱向深度協(xié)同調(diào)優(yōu)，國產(chǎn)軟件性能已超越國外同類仿真模擬軟件性能。

　　“我們的工業(yè)軟件垂直優(yōu)化解決方案已成功應(yīng)用于超聚變數(shù)字技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的服務(wù)器液冷散熱設(shè)計上，綜合仿真時長從以往的6小時降至1.2小時?！睏蠲诟嬖V記者，散熱設(shè)計已成為決定服務(wù)器性能、可靠性與能耗的核心。

　　此前，超聚變公司采用國外軟硬件方案進行設(shè)計，面臨諸多困境：軟硬件初始投入達百萬元級；使用國外軟件進行一次復(fù)雜的液冷系統(tǒng)仿真需耗費約6小時，工程師每天最多只能獲取一兩輪結(jié)果，設(shè)計迭代緩慢；版權(quán)費用每年遞增；面臨“斷供”風(fēng)險；核心數(shù)據(jù)的安全性難以保障。

　　了解到企業(yè)痛點，國創(chuàng)工軟聯(lián)合國內(nèi)主流工業(yè)軟件廠商、操作系統(tǒng)廠商及硬件供應(yīng)商共同研發(fā)了全棧國產(chǎn)化的“電子散熱仿真垂直優(yōu)化解決方案”，“我們讓研發(fā)流程從‘天級迭代’升級至‘小時級迭代’，工程師一天內(nèi)可完成四五次完整的‘設(shè)計—仿真—分析’循環(huán)，大幅縮短了設(shè)計周期?！?/p>

　　“目前，我們還與數(shù)控、模具、汽車等龍頭企業(yè)開展深度合作，通過垂直優(yōu)化，在顯示動力學(xué)、通用結(jié)構(gòu)、流體等仿真場景效率提升了3~5倍，實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的自主可控和加速迭代。仿真模擬性能優(yōu)化可以大幅縮短產(chǎn)品的整體研發(fā)和上市周期，不僅避免了國外軟件的高額授權(quán)費，全棧自主方案還消除了潛在供應(yīng)鏈風(fēng)險。”楊名冠介紹。

　　建立基礎(chǔ)資源庫 減少企業(yè)重復(fù)勞動

　　現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)除了大量使用工業(yè)軟件，也會產(chǎn)生大量工業(yè)數(shù)據(jù)，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，這些數(shù)據(jù)正成為寶貴的資源。

　　國創(chuàng)工軟工業(yè)基礎(chǔ)資源庫負責人蘭雙泉介紹，工業(yè)軟件與工業(yè)數(shù)據(jù)如同生產(chǎn)線的兩端，軟件解決“怎么設(shè)計”，數(shù)據(jù)則可以解決“如何更快地設(shè)計”。以往，缺乏高質(zhì)量、標準化、可共享的工業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源，一直是企業(yè)研發(fā)鏈條中的痛點。為此，團隊專門建立了“國創(chuàng)基礎(chǔ)資源庫”，致力于補齊數(shù)據(jù)側(cè)的“短板”，為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型筑牢數(shù)據(jù)底座。

　　“找模型、轉(zhuǎn)格式、重建模，過去，企業(yè)的工程師都在為這三件事反復(fù)‘折返跑’，而‘國創(chuàng)基礎(chǔ)資源庫’則建立了一套覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈上下游的規(guī)則體系——對上游的元器件廠商、零部件制造商等供給方，以互惠機制引導(dǎo)數(shù)據(jù)開放；對制造企業(yè)、科研院所等需求方，提供‘即拿即用’的高質(zhì)量模型數(shù)據(jù)。隨著供需兩端數(shù)據(jù)的高效打通，企業(yè)的生產(chǎn)研發(fā)效率悄然大幅提升。”蘭雙泉說。

　　“工業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫本質(zhì)上屬于公共基礎(chǔ)設(shè)施，必須具備高度公信力，堅持中立、無利益沖突的基本底線?！碧m雙泉介紹，利用該數(shù)據(jù)庫，企業(yè)可以用幾何相似性搜索，將數(shù)據(jù)檢索從“大海撈針”變?yōu)椤胺置腈i定”；利用AI生成技術(shù)，元器件的建模已從“天級”壓縮至“分鐘級”，同時，數(shù)據(jù)庫還配套參數(shù)化選型、智能推薦等技術(shù)，精準匹配需求方的要求。蘭雙泉介紹，該資源庫已幫助相關(guān)企業(yè)在制造研發(fā)設(shè)計效率上提升了35%。

　　“我們堅持以解決制造業(yè)企業(yè)真實痛點為出發(fā)點，瞄準國際標桿，不斷提升工業(yè)軟件的競爭力，持續(xù)為制造業(yè)企業(yè)創(chuàng)造價值?！眹鴦?chuàng)工軟中心主任全一介紹，團隊組建了一支300余人的專業(yè)團隊，并孵化了泊滄數(shù)據(jù)與泊川軟件兩家產(chǎn)業(yè)化公司，為企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型保駕護航。

　　科技企業(yè)談創(chuàng)新 廣州工業(yè)數(shù)智技術(shù)出海又出圈

　　廣州科技企業(yè)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也取得了一系列重要成果。在廣東省高質(zhì)量發(fā)展大會上，樹根科技相關(guān)負責人介紹，公司聚焦數(shù)智化技術(shù)，結(jié)合工業(yè)智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能機器人等領(lǐng)先的數(shù)智技術(shù)，圍繞智能制造、智慧運營、智慧管理三個關(guān)鍵場景構(gòu)建了核心能力和軟硬一體的解決方案。

　　“目前，企業(yè)不斷強化跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的服務(wù)能力，足跡遍布上百個國家和地區(qū)，贏得了國際市場的廣泛信任與高度認可；為裝備制造、汽車整車、零部件、化工材料、消費品、現(xiàn)代服務(wù)等數(shù)十個行業(yè)超千家企業(yè)提供工業(yè)智能轉(zhuǎn)型服務(wù)。”該負責人介紹，企業(yè)正為工業(yè)裝備和制造設(shè)備構(gòu)建“最聰明大腦”。

　　據(jù)介紹，公司自主研發(fā)的智能焊接機器人，通過具身智能技術(shù)克服了傳統(tǒng)焊接機器人感知手段受限、作業(yè)僵化無法自主調(diào)整、不能積累老焊工經(jīng)驗等痛點，實現(xiàn)了高精度的全流程無人焊接，一次探傷合格率由90%提升至97%左右。目前，智能焊接機器人已完成了300多根重型起重機臂架的焊接。

　　此外，公司還構(gòu)建“企業(yè)大腦”，集合生產(chǎn)與運營等眾多智能體，重構(gòu)企業(yè)組織管理方式。公司研發(fā)的售后智能體Agent（設(shè)備維修助手智能體）聚焦多語種、專業(yè)資料、故障推理三大挑戰(zhàn)，解決通用大模型聽不懂、看不明、答不準的問題，跨越語言、技能、數(shù)據(jù)鴻溝，讓工程師更快定位故障根因，按步驟維修。其幫助故障診斷時長縮短50%，維修效率提升30%。