數據來源：數字化企業(yè)

隨著我國正加快由制造大國向制造強國轉變，作為智能制造的關鍵支撐，工業(yè)軟件對推動制造業(yè)轉型升級具有重要戰(zhàn)略意義。這其中，以MES為代表的生產控制類軟件作為車間級、工廠級信息化的核心系統(tǒng)，既可以實現生產可視化、生產過程管控、產品追溯和追蹤，還能夠承接上層運營決策和底層自動化控制，成為企業(yè)數字化、智能化轉型升級的關鍵環(huán)節(jié)之一。2022年9月底，國內領先的工業(yè)軟件廠商北京亞控科技發(fā)展有限公司（下文簡稱“亞控科技”）推出了全新的WellinOS云操作系統(tǒng)。歷經十二載研發(fā)投入，WellinOS背后蘊含了“云操作系統(tǒng)、時空數據庫、元語言和新數字孿生”四大創(chuàng)新技術，被業(yè)內專家冠以新“四大發(fā)明”美譽。日前，e-works記者采訪了亞控科技總經理鄭炳權，就WellinOS的研發(fā)歷程、角色定位和市場戰(zhàn)略進行了深入交流，探索WellinOS獲評信息技術時代新“四大發(fā)明”背后的技術創(chuàng)新。

圖1 亞控科技總經理鄭炳權

1

工業(yè)軟件

破浪數字經濟的基礎底座

工業(yè)軟件是支撐制造企業(yè)生產運行的基礎，廣泛應用于工業(yè)生產的各個環(huán)節(jié)，伴隨著產品從研發(fā)，生產，再到銷售及售后服務的全生命周期。中國工程院院士李培根曾指出，發(fā)展工業(yè)軟件，關鍵是要“硬碰硬”，讓它解決制造業(yè)實際問題，破解生產“痛點”。因此，生產控制類工業(yè)軟件一直被業(yè)內認為是助力智能制造的先行賽道。

雖然近年來，國內以MES、MOM為代表的生產控制類工業(yè)軟件應用逐漸成熟，不少自主軟件在市場嶄露頭角，但整體呈現出“多而不強”的特點。一方面，由于大部分產品是基于客戶需求所定制化出來的解決方案，并不具備行業(yè)通用型，因此細分行業(yè)解決方案市場碎片化特征明顯。另一方面，從國內市場環(huán)境看，產品標準化這條路必然會比走代理系統(tǒng)集成商要困難，不僅僅是因為前期研發(fā)投入巨大，還包括技術門檻高等一系列因素制約。

“亞控科技之前接觸的不少制造企業(yè)，或多或少都存在著系統(tǒng)架構龐大、業(yè)務耦合性高、系統(tǒng)相對封閉、項目實施周期長等問題。”鄭總坦言如今的生產控制系統(tǒng)不僅僅是簡單的對工業(yè)設備和產線進行生產管理、數據采集、集中控制。伴隨著先進制造技術、信息化技術和智能技術等的集成和融合應用，企業(yè)提出了對生產制造過程的動態(tài)感知、實時分析與科學決策，提升生產效率和產品質量，提高資源能源利用率與生產安全水平，實現數據驅動的智能化生產等一系列新要求。由此也產生了以下三大挑戰(zhàn)：

首先，是企業(yè)基于自身業(yè)務需求研發(fā)的應用難以集中管控。受限于自身發(fā)展歷程，目前不少企業(yè)在生產管控過程中，基于自身需求開發(fā)了諸多“小而美”的系統(tǒng)，但這些APP與自身的整體信息化系統(tǒng)并沒有互聯(lián)互通，彼此也相互獨立，導致在具體業(yè)務規(guī)則轉換、數據格式轉換、權限統(tǒng)一、協(xié)議轉化時會非常繁瑣，企業(yè)很難對其進行平臺化集中管理。

其次，是企業(yè)研發(fā)的生產管控APP/系統(tǒng)難以配置并進行持續(xù)變更。由于企業(yè)各個APP和系統(tǒng)采用不同的操作系統(tǒng)和高級語言，這也導致開發(fā)過程中會頻繁使用到各種數據庫、關系庫、實時文件庫等，因此每個APP從交付、調試到最后迭代的難度都非常大。

最后，是企業(yè)生產管控數據無法支撐決策。目前，企業(yè)很多底層數據并沒有被有效利用，部分軟件工具也不是為了處理這些數據而設計的。伴隨企業(yè)信息化、數字化程度越來越高，包括云平臺和數據中心的投入使用，企業(yè)采集和積累的數據將越來越多，如何以更好的方式利用生產數據，讓數據創(chuàng)造價值將是軟件工具未來重點考慮的問題。

鄭總舉例某新能源材料集團CIO曾與其交流，想將自身MES為代表的生產控制軟件向云端遷移，并使用統(tǒng)一的框架和單一的數據源進行集中管控。但由于其業(yè)務覆蓋面廣，包括鋰電池負極材料、正極材料以及磷酸鐵鋰材料多個領域，其中負極材料出貨量連續(xù)9年位列全球第一，僅江蘇制造基地共建設10個廠房，擁有幾十條產線，而整個集團在全國共有八個制造基地，近百條產線。如果采用傳統(tǒng)的方式搭建云平臺PaaS，不僅難度大、工作量大，還需要各色各樣的技術和軟件支持，基本上就是一個不可能完成任務。

2

一脈相承

堅守初心的背后是組態(tài)化理念延伸

在鄭總看來，上述情況是國內傳統(tǒng)制造企業(yè)數字化轉型升級的一個典型代表?！皝喛乜萍家恢敝铝τ趯⒔M態(tài)的理念融入到生產控制系統(tǒng)中，采用完全圖形化配置模式，讓普通設備或工藝工程師能夠隨時將自己know-how轉化成實際應用，從而解決MES系統(tǒng)開發(fā)難的問題?！睆?996年致力于開發(fā)自主可控的SCADA軟件“組態(tài)王”開始，亞控科技就矢志創(chuàng)新，從根本上解決生產管控系統(tǒng)的難開發(fā)問題。

經過多年的持續(xù)研發(fā)和超過數億資金投入，亞控科技在2016年推出了KingFusion3.0管控一體化全組態(tài)平臺，助力企業(yè)快速完成MES相關解決方案的開發(fā)與應用。從產品形態(tài)上看，KingFusion3.0是亞控科技云操作系統(tǒng)WellinOS平臺的低階版本，它主要是打通企業(yè)內部縱向和橫向各系統(tǒng)層級間的數據流，并具備靈活的應用開發(fā)和柔性化部署能力，降低MES、EMS等管控系統(tǒng)開發(fā)門檻，以工業(yè)互聯(lián)網平臺的方式為企業(yè)提供數據采集、業(yè)務計算應用、客戶端應用開發(fā)、系統(tǒng)部署等功能。

圖2 KingFusion系列管控一體化全組態(tài)平臺（3.6版本）

鄭總強調生產控制軟件作為數字化工廠的基礎，如何能夠面向制造車間，對執(zhí)行層進行有效的生產信息化管理，成為平臺建設的重中之重。“KingFusion3.0最大的意義，就是奠定了將組態(tài)理念延伸至生產管控各個環(huán)節(jié)?！痹卩嵖偪磥恚ㄟ^工藝流程和業(yè)務流程的可組態(tài)，KingFusion3.0可以簡單、方便的實現生產過程透明化，滿足生產管控實時性及產品與設備全生命周期管理。

但不可否認的是，盡管KingFusion3.0采用組態(tài)配置式開發(fā)模式，用戶無需掌握網頁開發(fā)前后端知識，通過組態(tài)拖拽式便可完成整個開發(fā)過程，讓懂得工藝的現場工程師和管理人員能夠短時間內掌握。但是這種傳統(tǒng)平臺仍然保持的是從底層逐步開發(fā)的方式，存在行業(yè)解決方案難以沉淀、難以實現業(yè)務對象化、難以實現業(yè)務快速封裝和復用的現實難題。

“這也是為什么亞控科技選擇在2022年9月底推出WellinOS云操作系統(tǒng)的原因之一。”鄭總介紹WellinOS云操作系統(tǒng)的推出，彌補了之前版本在業(yè)務對象化、快速封裝、組合和復用的短板。以WellinOS云操作系統(tǒng)為基礎的全新KingFactory3.8數字工廠管控平臺具有全配置化的開發(fā)環(huán)境和支持云邊端三層網絡架構的運行環(huán)境。開發(fā)環(huán)境支持快速配置從而構建各業(yè)務系統(tǒng)所需的工廠模型、組織人員模型、產品模型、客戶端界面模型，以及各類業(yè)務活動單元模型，支持配置化的方式部署APP到云邊端三層網絡架構的運行環(huán)境中。

圖3 WellinOS云操作系統(tǒng)結構圖

值得一提的是，KingFactory3.8還采用全配置數字工廠后臺業(yè)務模型，用于構建全局業(yè)務的孿生工廠，內置大量UI組件和豐富的功能模板，一改傳統(tǒng)開發(fā)模式中需要資深工程師對于每個畫面和邏輯進行定義和繪制的繁瑣過程。用戶基于WellinOS開發(fā)KingFactory時，覆蓋了企業(yè)運營和生產過程中的銷售訂單管理、產品工藝設計管理、生產排產排程管理、物料管理、庫房管理、車間管控、質量管控、設備管理、能源管理等全業(yè)務系統(tǒng)，實際操作時沒有任何實際編程經驗的“小白”只需要簡單的拖拽式配置開發(fā)客戶端，就可以實現快速配置自定義風格，產品提供各類觸發(fā)事件，實現系統(tǒng)靈活交互。

可以看到，通過亞控科技給出的最新思路，用戶只需要根據自身需求梳理業(yè)務、內部流程，在系統(tǒng)內把工廠建模、產品建模、組織和人員建模后即可完成系統(tǒng)構建。此外，KingFactory3.8同樣采用元語言編程，無需第三方開發(fā)語言，業(yè)務工程師可以隨時隨地根據業(yè)務需求開發(fā)、調整和部署個性化APP。在實際項目實踐中，APP的開發(fā)周期被大大縮短，能夠做到“指周可待”甚至是“指日可待”，為企業(yè)低成本、高靈活性、可持續(xù)地進行MES等生產管控系統(tǒng)開發(fā)維護提供了有力支撐。

圖4 KingFactory3.8配置系統(tǒng)操作步驟

3

用戶至上

新“四大發(fā)明”盛譽下是對價值落地的肯定

國內著名工業(yè)軟件專家、走向智能研究院執(zhí)行院長趙敏曾指出：軟件設計思想和體系架構背后，隱藏的是設計者/企業(yè)的發(fā)展理念和工業(yè)思想。軟件開發(fā)企業(yè)會把自己的理念寫入軟件中，由此形成無處不在但是難以捕捉的工業(yè)思想，而工業(yè)思想又在用戶的人機交互使用過程中傳達給更多的人。

可以看到，從最初的SCADA系統(tǒng)“組態(tài)王”到KingFusion3.0再到如今以WellinOS為基礎的KingFactory3.8，亞控科技一直將模型化、可組態(tài)、開放性的理念貫穿其中，并持續(xù)進行技術創(chuàng)新和產品迭代。目前，KingFusion系列已經升級到3.6版本，而最新的KingFactory3.8不僅繼承了時空數據庫、模型技術、元語言等技術創(chuàng)新，還融合應用了新數字孿生、云操作系統(tǒng)、人工智能等技術，獲得了信息技術時代新“四大發(fā)明”的美譽：

云操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)一直是基礎軟件的核心，沒有操作系統(tǒng)，上層應用便是“空中樓閣”。WellinOS云操作系統(tǒng)扮演的就是一個“控制大腦”的角色。對于用戶而言，WellinOS支持一鍵安裝云邊端運行環(huán)境，業(yè)務工程師在開發(fā)應用程序時不需要考慮底層資源的使用和調度，具有應用開發(fā)與單機操作系統(tǒng)無關性的特點，而且基于其開發(fā)APP的難度更小、工作量更低，周期縮短為原來的十分之一。

時空數據庫：時空數據庫作為新一代時空對象數據庫，不僅支持天然的空間數據庫，還支持工廠各類結構化和非結構化數據的對象化存儲和查詢能力，通過數據的多份存儲保證系統(tǒng)的高可用性，其獨特的端邊云一體化架構支持“全局對象本地訪問”的功能特性，而且時空數據庫的性能規(guī)?？梢暂p易擴展。

元語言：通過計算機標識化、外設對象化、對象創(chuàng)建及部署等功能大大降低了軟件開發(fā)難度，讓業(yè)務工程師專注于知識經驗的沉淀。元語言作為一種亞控獨創(chuàng)的編譯型語言，兼顧解釋型語言的簡單和編譯型的高效率，具有“防崩潰”、“止越界”、“一次開發(fā)四處運行”、低準入門檻和低學習成本等技術特點。通過元語言這些“新”特性，可以推進企業(yè)開發(fā)重點難題，工程師應用中的困境。

圖5 元語言解決開發(fā)工業(yè)APP難題

新數字孿生技術：解決工廠生產過程數字孿生難題。相較于其它廠商而言，亞控科技不僅將工廠的車間/產線/設備物理對象，而且對于加工/運輸/檢驗/包裝/排產等各種事件、相關人員、組織架構都可以進行數字孿生，可實現物理工廠生產過程的全生命周期、全業(yè)務流程建模，幫助企業(yè)實現數字工廠對物理工廠的感知與控制。

圖6  WellinOS打造數字化建模的全生命周期

鄭總介紹這些創(chuàng)新技術聽上去可能比較抽象，但內涵都可以總結為打造基礎底座完全替代現在IT的能力。通過“云操作系統(tǒng)、時空數據庫、元語言、新數字孿生”技術加持，哪怕是專注于車間、產線的自動化工程師都可以簡易、敏捷的開發(fā)應用程序，企業(yè)數字化轉型速度大幅加快，建設成本及維護成本大幅降低。

例如上述提到的新能源材料集團就是WellinOS的首批用戶，基于“平臺+APP”的建設思路上線KingFactory3.8后，整個集團在3個月內就開發(fā)完成了400余個APP，其中80%覆蓋了主要數字工廠生產管控應用場景，剩余20%個性化需求則采用聯(lián)合開發(fā)模式滿足集團和分子公司信息化需求，確保項目短期內上線和產品培訓交付的無縫對接。其IT團隊通過“按需選購和裝配”實現與企業(yè)內部已有的軟件系統(tǒng)無縫集成，通過全組態(tài)開發(fā)，積木式配置構建企業(yè)的數字工廠生產管控系統(tǒng)，在極短的時間就完成了集團與分子公司的信息化融合和平臺部署工作，并且未來可以互相協(xié)同根據各地業(yè)務實際需求完成個性化APP的開發(fā)、調整和部署。

4

開放合作

開拓國產工業(yè)軟件新格局

在中國廣闊的市場上，軟件產業(yè)就像一棵參天大樹，上層應用的枝繁葉茂，更需要大地之下基礎軟件的強勁發(fā)達。在當前錯綜復雜的國際環(huán)境和新技術迭代的變革下，基礎軟件的關鍵性日益凸顯。鄭總認為雖然國產工業(yè)軟件真正的發(fā)展壯大還需要時間，但智能制造和數字化轉型浪潮下新的工業(yè)需求也給國產工業(yè)軟件帶來了新的發(fā)展機會。對此，亞控科技從2020年就提出了針對智能制造領域的“平臺軟件+合作伙伴”計劃，堅持“平臺+解決方案+用戶生態(tài)”發(fā)展模式。

鄭總一直認為，行業(yè)的Know-How只有這些身處細分行業(yè)的人在深耕，才可以給企業(yè)賦能創(chuàng)造價值，所以亞控科技不變的初心是給企業(yè)做好平臺和服務，構建好生態(tài)，讓真正懂工業(yè)Know-How的人幫助制造企業(yè)實現數字化轉型升級。為了讓三方實現共贏，亞控科技將平臺商、行業(yè)解決方案商以及用戶進行了分離，通過KingFactory3.8數字化應用平臺既能開發(fā)出行業(yè)產品也能交付給客戶，實現自身躍遷。

圖7  亞控科技“平臺軟件+合作伙伴”計劃

目前，亞控科技已為全球接近10萬余家企業(yè)提供軟件授權服務，在軍工、航天、公共設施、供熱、市政、石油、煤炭、電子制造、機械加工、設備配套等行業(yè)均保持高占有率，被廣泛應用于國家的三十余萬個大小工程中，國內裝機量和用戶數上均名列第一。制造企業(yè)可以快速通過KingFactory3.8中的標準模塊來構建用戶所屬行業(yè)中的一些自定義版本，例如汽車，機加，電子，軍工，煙草，半導體、新能源材料、動力電池、食品飲料等行業(yè)。

鄭總強調，未來生產管控的建設重點和發(fā)展方向肯定是朝著數字化轉型方向發(fā)展，不斷實現高質量發(fā)展作為終極目標。眼下共性問題已經解決差不多，真正的難點是業(yè)務模式進一步創(chuàng)新，提升自己的核心競爭力。“面對歷史性的發(fā)展機遇，亞控科技將持續(xù)以高開放、全組態(tài)、平臺化的模式幫助工業(yè)從業(yè)者降低軟件開發(fā)門檻，為國產工業(yè)軟件發(fā)展貢獻自己的一份力量。”鄭總總結道。

后記:

道阻且長，行則將至。在國內智能制造發(fā)展的新階段，亞控科技將組態(tài)化的理念一脈相承，貫穿到全系產品解決方案中，其應用優(yōu)勢與特色也日漸鮮明。對于亞控科技而言，WellinOS云操作系統(tǒng)的發(fā)布只是其發(fā)展歷程上的又一座里程碑。未來，亞控科技將通過自身創(chuàng)新實踐，加速智能化技術與IT能力融合應用，推進數字產業(yè)化和產業(yè)數字化轉型，為中國制造業(yè)搶占國際競爭制高點爭取主動權。