中国制造2025中互联网+计算软件的探索
iFEPG在制造业信息化时代的初步发展
设计的最终目标是生产。CAD技术的发展及普及为设计工程师提供了先进的设计手段。然而,传统的加工技术及工具已不能适应设计技术的发展。CAM不是一个孤立的系统,它是企业的CAD/CAE/CAM系统乃至整个企业信息网络中的一个重要组成部分,有限元仿真CAE技术是CAD的必要伙伴。
1980年我作为访问学者的身份前往美国加州大学继续研究有限元知识,在此期间我在有限元知识和软件编制方面都受到了很大的影响,我想如果能自动生成CAE软件所需要的程序,这将节省大量的人力和时间,对制造业自动化将产生无法估计的意义。1983年我开始投身于有限元程序自动生成系统(Finite Element Program Generator, FEPG)的开发研究中。FEPG最终成为一个平台,一个开放的平台,不受使用者输入的方程和算法类型的限制,涉及各种有限元计算的使用者都能够通过这个平台获得所需求解的全部Fortran语言程序或C语言程序,所以通过有限元语言可以节省软件工程师大量的工作。
在继续推广和完善的过程中,FEPG被越来越多的科研单位和高校以及各种各样涉及有限元计算的机构使用。2000年我们推出互联网+计算平台(Internet Finite Element Program Generator, iFEPG),供用户可以随时随地使用有限元语言。
iFEPG创新点滴
研制iFEPG时我们得到美国Playless创业者、中国台湾的著名企业家陈荣课先生的资助,成立北京飞箭软件有限公司。“创新”来源于智慧,而智慧除了先天的赐予之外,还来源于信念和勤奋及人文环境等机遇。飞箭软件当时凝聚了一些在CAE领域要创新,并已做出了一些成绩的老中青,本书作者栾玲正是这群人中的一个。
当时栾玲作为企业网站设计师提出iFEPG电子商务化策略:通过网络平台实现新的有限元方法电子商务化模式,拓宽有限元市场,发展成为全球性的网上计算服务性及个性化工程与科学计算软件提供商。并且栾玲参与到设计与策划iFEPG的推广活动中,那时她的企业经营思维、理念以及互联网思维初显朝露。
FEPG在线下已经拥有国内外用户200多家,并且仍然为众多高校、企业和研究院所用。FEPG支持或协助用户出色完成多项“863项目”“973项目”“国家自然科学基金项目”及“国家高性能计算项目”。基于FEPG的应用领域有:石油领域、地球物理领域、流体领域、水利领域、材料领域、高能物理领域、建筑结构领域、岩土领域、电磁领域、传热传质领域、交通运输领域、半导体领域、生物医学领域、焊接领域、多尺度领域、热处理领域、铸造工艺领域、优化领域、冶金钢铁工业领域、机械领域、压力容器领域等。同时这些领域也可以通过线上iFEPG来定制自己的行业软件,但更多行业用户对有限元语言望而生畏。
有限元仿真技术在中国制造业产品设计与开发中的作用是不可取代的,如果缺少了仿真技术的应用,中国制造业很难赶超世界制造强国,中国定制的发展也会受到很大限制。可在任何时候、任何地点通过互联网使用iFEPG,只需数秒钟就可获得您所需的全部有限元源程序,能快速实现行业定制软件,这应当是有限元仿真技术的最好状态,是中国制造业的福音,也是我进行技术创新的心愿。我更希望越来越多的软件工程师通过有限元语言即点即用程序,拥有自动生成的源代码,马上解决问题。
FEPG平台在中国制造2025的展望
通过阅读本书我展望一下FEPG平台的明天。
当前社会正逢各种新概念出现的时代,但总趋势是传统企业也将两化融合成为IT企业,如何与互联网相结合,在万物互联的社会中发展成为众多企业的焦点。那么与互联网+计算有关的概念介绍如下。
工业4.0:在“工业4.0”的理念中,产品本身就是生产过程中一个十分活跃的元素。这个理念用“智能工厂”来解释,也就是说在这个工厂中,数字世界与物理世界无缝融合。在这些产品中,包含有全部必需的生产信息,通过一种软件与硬件高度整合的物理信息融合系统,企业不仅可以清晰地识别产品,定位产品,而且还可全面掌握产品的生产经过、实际状态以及至目标状态的可选路径。
简而言之,“工业4.0”指出软件控制下的数字化企业为传统企业转型后的目标,两化融合对于传统企业的转型非常重要,其中离不开CAE软件。
智慧的地球:“智慧的地球”为众多智能产品互联后的社会圈,这里不仅仅会在物与物之间形成物联网,也会在人与物之间,人与人之间形成联网关系,即万物互联。包括智慧城市、智慧建筑、智能小区、智能家居。IBM智慧的地球着重于企业供应链的打造,而且提供非常周密详细的服务,为美国经济打造稳定的后备军。在通用电气的倡导下,IBM与其他知名企业一起成立工业互联网联盟IIC,以期打破技术壁垒,促进物理世界和数字世界的融合,支持美国工业互联网概念。其中离不开CAE软件。
物联网、车联网与CAE:物联网就是物物相连的互联网,其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息,所以车与车相连成为车联网。物联网研发部门需要CAE仿真分析,车联网研发部门也需要CAE仿真分析,如果可以通过FEPG生成自身需要的行业CAE仿真分析软件,应该会使工作更加有效率。
工业组态软件:北京世纪长秋科技有限公司开发的组态软件产品为世纪星通用工业自动化监控组态软件。10年内已有4万多套组态软件应用于相关行业,包括电力、石油、化工、冶金、矿山、工业民用水处理、环保污水处理、储备粮库、铁路隧道信号监控、交通信号监控、食品及饮料自动化监控等。什么是组态软件?通俗地理解,可以将组态软件当作工业制造厂的一个可自由组装,以实现某项特定功能的软件。如果与CAE软件结合,实现特定计算功能的CAE分析功能,也应当会给工程师送去福音。
两化融合与中国定制:随着信息化和工业化高层次的深度结合,即两化融合,一家制造业企业只需几台服务器就可以掌控整个公司销售中心的流程;企业产品物料、营销、生产、电子商务等可进行全方位的信息化管理;企业车间数字化作业,大大减少人力与物力,实行自动化生产;同时还有相关监控软件,管理销售与生产流程。两化融合就是这样一种将IT信息技术广泛应用到工业生产的各个环节的过程,这也是德国提出的“工业4.0”的核心思想。所以在移动互联网时代,中国即将面对从“中国制造”到“中国创造”再到“中国定制”的快速转型这一严峻历程。
这其中也需要FEPG的源代码生成行业定制软件。另外智能产品即硬件产品,在个性定制的情况下也需要源代码自动生成。
本书作者栾玲即从宏观角度智慧的地球出发,指出中国制造业从“中国制造”到“中国创造”快速进入“中国定制”阶段,小米作为“智慧工厂”的前例,层层指出小米企业如何经营新的企业模式C2B的积极一面,是互联网经济时代的企业经营案例一次精准的总结,更是对制造业创新与开发产品一次新颖且有较大可行性的指导。工业4.0的产品将发生本质性改变,不仅仅是经营上的互联网思维,更是技术上的拓展思维。本书不仅适合制造业高端行业,也适合小产品制造加工行业,甚至适合各行各业在移动互联网时代的经营管理,是互联网+技术时代下一本非常好的参考书。
中国科学院数学与系统科学研究院/博士生导师:梁国平
2016年1月10日于北京