电子信息行业制造过程中的工业软件应用创新发展趋势研究

韩国权，黄海峰，周伟

（太极计算机股份有限公司，北京 100102）

近年来，我国电子信息产业发展迅速，但与国际先进水平比较，目前国内企业技术研发投入相对较少，核心技术仍主要依赖海外技术，这已成为制约该产业健康发展的瓶颈。为了促进电子信息产业的发展，必须在国家政策指引下逐步把工业软件引入电子信息产业的生产制造全过程中。工业软件作为支持工业生产、研发和管理等方面的技术支撑，它能够在生产制造中起到很大的推动作用。在电子信息产业中，工业软体对提升企业的产品研发、缩短研发时间、提高企业产能等都具有举足轻重的作用。目前，国内的工业软件行业存在核心技术不足，专业人才缺乏等一系列问题。所以，应持续加大对工业软件的研发投资，加大专项人才的培养，促使电子信息产业的技术水平和核心竞争力得到实质提升。

1 工业软件在电子信息行业中的应用现状及技术设计

电子信息行业是国家经济建设的重要组成部分，也是社会生产力发展的重要体现，是发展战略性新兴产业和未来产业的重点领域。电子信息行业制造涉及大量电子元器件、IC 芯片、连接器、传感器、电路板等原材料和元器件，还涉及多个关键技术环节，这些都为工业软件应用创新提供了良好的市场环境。在电子信息行业中，工业软件的应用主要集中在企业研发设计、生产制造、运维管理等各个环节，具有较高的复杂性。其中以CAD软件为例，它是电子信息行业中重要的应用软件之一，被广泛用于电子信息行业中的研发设计、工艺规划和加工制造等环节。

当前，全球工业软件已进入快速发展期，世界科技强国纷纷出台了相关的支持政策，我国也发布了一系列支持发展的措施。工业软件可以帮助企业实现生产过程的自动化、智能化、高效化和可追溯性，提高生产效率和工作质量，也能够减少生产成本和人力资源投入。目前，我国自主研发的CAD 软件仍然无法满足企业的设计要求，也无法满足电子信息行业用户对产品设计的要求。随着数字化技术的逐渐普及和工业行业对智能化、数字化转型的需求不断增强，工业软件的需求和应用范围也在不断拓展。对于企业数字化转型升级来说，工业软件可以为企业提供全方位的数字化解决方案，实现信息的共享、协作与创新，同时也可以帮助企业构建可靠的数据管理系统和智能化的预测分析系统，提高了企业的综合竞争力和持续发展能力。在软件定义中，通常将软件分为通用软件和专用软件，通用软件是能应用于多个领域的软件，而专用软件则主要是针对特定领域的软件。对于工业软件而言，其主要是指能够应用于工业领域的应用程序，可以实现对工业生产、研发和管理过程给予技术支撑。由于电子信息行业属于新兴产业，需要将其与传统工业领域进行区分。

工业软件的顶层设计主要包括对软件功能的设计以及对软件架构的设计两个方面，工业软件的功能设计主要是指将工业软件的功能进行细化，以满足不同层次用户的需求。在对CAD 进行功能设计时，可将其划分为二维图形、三维模型以及二维设计等几个主要模块。对于三维模型而言，可根据用户需求进行不同的建模方式，如使用UG 软件可将三维模型进行实体化并通过布尔运算对模型进行优化，在满足用户需求的同时也实现了对模型的优化。其次，工业软件架构设计主要是指对工业软件系统进行规划，以实现系统间的互联互通。在进行架构设计时，应考虑系统中不同模块间是否存在数据交换现象。在对产品CAD 系统进行架构设计时，要考虑是否存在数据交换等问题，实现对不同模块之间信息的交互使用，工业软件顶层设计流程如图1 所示。

图1 电子信息行业中工业软件顶层设计图

如图1 所示，在电子信息行业中工业软件的顶层设计主要包括两方面内容：（1）将工业软件分为不同级别；（2）对不同级别的软件再进行功能划分，通过将不同级别的软件功能划分到不同级别中，从而实现工业软件应用系统的顶层设计。对于工业软件的分类，常见的方法是按照其功能和应用范围进行划分。可以将工业软件分为PLC 编程软件、HMI 界面设计软件、SCADA 监控软件、CAD 绘图软件等，其中的每种软件都有不同的应用场景和目标用户，对于不同级别的工业软件，其功能划分也不尽相同。

2 电子信息行业制造过程中工业软件发展趋势与应用创新

随着全球信息化的发展，工业软件的应用已成为推动行业发展的重要驱动力，工业软件的应用将会朝着智能化、绿色化、服务化的方向发展。智能化是指利用工业软件对产品进行优化和升级，不断提高产品的性能；绿色化是指在开发和应用工业软件过程中，不断减少资源消耗和环境污染，提升资源利用率；服务化是指将产品售后服务进行升级和优化，降低产品使用成本。未来，工业软件将会与多种技术进行融合，从而实现技术升级并提高其应用效率。例如，利用云技术和大数据分析技术对产品进行优化和升级；利用人工智能和物联网技术对产品进行实时监控和监测；利用先进的通信技术对产品数据进行处理和分析；利用大数据分析技术对产品的使用情况进行统计和分析。还可以将电子信息行业中的新工艺、新材料、新设备等纳入工业软件中，从而推动工业软件的创新发展。工业软件创新发展趋势分析如图2 所示。

图2 电子信息行业中工业软件创新发展趋势

在产品设计过程中，人工智能技术可作为一个有效的辅助工具。人工智能技术对工业软件的应用主要体现在产品设计方面：（1）可以应用于产品的材料选择、结构优化等；（2）可以应用于产品的设计、工艺过程等。例如，利用人工智能技术对材料进行优选、结构优化以及工艺过程的控制等。在材料优选方面，可以利用人工智能技术对不同材料进行对比和选择；在结构优化方面，可以利用人工智能技术对产品的外形进行优化；在工艺过程控制方面，可以利用人工智能技术对生产效率和产品质量进行优化，还可以应用于产品设计、仿真和生产过程优化等方面。

虚拟现实技术是一种综合计算机科学、材料科学、生物学等多学科的综合性技术，具有很强的交互性和沉浸性，能够将用户带进一个虚拟世界中，实现与真实世界一样的感受。通过对虚拟现实技术的应用，可对工业软件进行升级，从而在电子信息行业中进行广泛应用。例如，在汽车制造过程中，通过使用虚拟现实技术可以将汽车制造的各个环节进行仿真模拟，从而更好地掌握汽车制造过程中的各种参数。在医疗领域中，虚拟现实技术可用于医疗教学和培训。例如，在医学教学过程中，利用虚拟现实技术可以为学生创建一个虚拟的医学场景，使学生可以在其中对疾病进行相关操作，从而帮助学生更好地掌握医学知识。在工业设计领域中，利用虚拟现实技术可以帮助设计人员建立一个更加逼真的三维模型，并将其应用到设计过程中。在制造领域中，利用虚拟现实技术可以构建一个仿真环境，使制造人员能够更好地模拟实际生产过程。总之，虚拟现实技术在电子信息行业中的应用是非常广泛的。

在工业软件发展过程中，其核心是将各种不同的软件系统集成在一起，实现信息资源的共享和统一管理。具体可分为两种，即数据集成和功能集成。数据集成是指不同的工业软件系统之间进行数据交换和共享，实现数据资源的综合应用。功能集成是指在不同的工业软件系统之间实现相互调用，从而满足用户的需求。未来，将会出现更多的数据集成和功能集成的工业软件，为用户提供更多的服务。例如，在产品设计过程中，将CAD/CAM、PDM、CAPP、MES 等系统进行整合，实现数据共享和信息传递；在制造过程中将工业机器人、MES、ERP 等系统进行整合，实现生产信息共享和业务协同。最终形成了电子信息行业中应用较多的数据集成软件主要包括SAP、ERP、PLM 等，具有较广阔的应用前景。

3 结语

通过分析电子信息行业的生产制造和信息化深度融合的现状，阐述了工业软件对电子信息行业的重要作用，并结合其特点提出了在电子信息行业中工业软件的应用创新与发展趋势，具体为：在电子信息行业中应用工业软件应从顶层设计入手，对系统进行开发、应用和维护；提供具有针对性的软硬件技术，为工业软件应用系统提供技术支撑；完善工业软件人才培养机制，为电子信息行业提供人才支撑。在此基础上，还提出了工业软件发展趋势与应用创新的具体路径：（1）加大政策扶持力度；（2）加大对企业的资金支持力度；（3）推动企业实现信息化升级改造；（4）推进人工智能技术在工业软件中的应用。