数据来源：数字化企业
随着我国正加快由制造大国向制造强国转变，作为智能制造的关键支撑，工业软件对推动制造业转型升级具有重要战略意义。这其中，以MES为代表的生产控制类软件作为车间级、工厂级信息化的核心系统，既可以实现生产可视化、生产过程管控、产品追溯和追踪，还能够承接上层运营决策和底层自动化控制，成为企业数字化、智能化转型升级的关键环节之一。2022年9月底，国内领先的工业软件厂商北京亚控科技发展有限公司（下文简称“亚控科技”）推出了全新的WellinOS云操作系统。历经十二载研发投入，WellinOS背后蕴含了“云操作系统、时空数据库、元语言和新数字孪生”四大创新技术，被业内专家冠以新“四大发明”美誉。日前，e-works记者采访了亚控科技总经理郑炳权，就WellinOS的研发历程、角色定位和市场战略进行了深入交流，探索WellinOS获评信息技术时代新“四大发明”背后的技术创新。
图1 亚控科技总经理郑炳权
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工业软件
破浪数字经济的基础底座
工业软件是支撑制造企业生产运行的基础，广泛应用于工业生产的各个环节，伴随着产品从研发，生产，再到销售及售后服务的全生命周期。中国工程院院士李培根曾指出，发展工业软件，关键是要“硬碰硬”，让它解决制造业实际问题，破解生产“痛点”。因此，生产控制类工业软件一直被业内认为是助力智能制造的先行赛道。
虽然近年来，国内以MES、MOM为代表的生产控制类工业软件应用逐渐成熟，不少自主软件在市场崭露头角，但整体呈现出“多而不强”的特点。一方面，由于大部分产品是基于客户需求所定制化出来的解决方案，并不具备行业通用型，因此细分行业解决方案市场碎片化特征明显。另一方面，从国内市场环境看，产品标准化这条路必然会比走代理系统集成商要困难，不仅仅是因为前期研发投入巨大，还包括技术门槛高等一系列因素制约。
“亚控科技之前接触的不少制造企业，或多或少都存在着系统架构庞大、业务耦合性高、系统相对封闭、项目实施周期长等问题。”郑总坦言如今的生产控制系统不仅仅是简单的对工业设备和产线进行生产管理、数据采集、集中控制。伴随着先进制造技术、信息化技术和智能技术等的集成和融合应用，企业提出了对生产制造过程的动态感知、实时分析与科学决策，提升生产效率和产品质量，提高资源能源利用率与生产安全水平，实现数据驱动的智能化生产等一系列新要求。由此也产生了以下三大挑战：
首先，是企业基于自身业务需求研发的应用难以集中管控。受限于自身发展历程，目前不少企业在生产管控过程中，基于自身需求开发了诸多“小而美”的系统，但这些APP与自身的整体信息化系统并没有互联互通，彼此也相互独立，导致在具体业务规则转换、数据格式转换、权限统一、协议转化时会非常繁琐，企业很难对其进行平台化集中管理。
其次，是企业研发的生产管控APP/系统难以配置并进行持续变更。由于企业各个APP和系统采用不同的操作系统和高级语言，这也导致开发过程中会频繁使用到各种数据库、关系库、实时文件库等，因此每个APP从交付、调试到最后迭代的难度都非常大。
最后，是企业生产管控数据无法支撑决策。目前，企业很多底层数据并没有被有效利用，部分软件工具也不是为了处理这些数据而设计的。伴随企业信息化、数字化程度越来越高，包括云平台和数据中心的投入使用，企业采集和积累的数据将越来越多，如何以更好的方式利用生产数据，让数据创造价值将是软件工具未来重点考虑的问题。
郑总举例某新能源材料集团CIO曾与其交流，想将自身MES为代表的生产控制软件向云端迁移，并使用统一的框架和单一的数据源进行集中管控。但由于其业务覆盖面广，包括锂电池负极材料、正极材料以及磷酸铁锂材料多个领域，其中负极材料出货量连续9年位列全球第一，仅江苏制造基地共建设10个厂房，拥有几十条产线，而整个集团在全国共有八个制造基地，近百条产线。如果采用传统的方式搭建云平台PaaS，不仅难度大、工作量大，还需要各色各样的技术和软件支持，基本上就是一个不可能完成任务。
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一脉相承
坚守初心的背后是组态化理念延伸
在郑总看来，上述情况是国内传统制造企业数字化转型升级的一个典型代表。“亚控科技一直致力于将组态的理念融入到生产控制系统中，采用完全图形化配置模式，让普通设备或工艺工程师能够随时将自己know-how转化成实际应用，从而解决MES系统开发难的问题。”从1996年致力于开发自主可控的SCADA软件“组态王”开始，亚控科技就矢志创新，从根本上解决生产管控系统的难开发问题。
经过多年的持续研发和超过数亿资金投入，亚控科技在2016年推出了KingFusion3.0管控一体化全组态平台，助力企业快速完成MES相关解决方案的开发与应用。从产品形态上看，KingFusion3.0是亚控科技云操作系统WellinOS平台的低阶版本，它主要是打通企业内部纵向和横向各系统层级间的数据流，并具备灵活的应用开发和柔性化部署能力，降低MES、EMS等管控系统开发门槛，以工业互联网平台的方式为企业提供数据采集、业务计算应用、客户端应用开发、系统部署等功能。
图2 KingFusion系列管控一体化全组态平台（3.6版本）
郑总强调生产控制软件作为数字化工厂的基础，如何能够面向制造车间，对执行层进行有效的生产信息化管理，成为平台建设的重中之重。“KingFusion3.0最大的意义，就是奠定了将组态理念延伸至生产管控各个环节。”在郑总看来，通过工艺流程和业务流程的可组态，KingFusion3.0可以简单、方便的实现生产过程透明化，满足生产管控实时性及产品与设备全生命周期管理。
但不可否认的是，尽管KingFusion3.0采用组态配置式开发模式，用户无需掌握网页开发前后端知识，通过组态拖拽式便可完成整个开发过程，让懂得工艺的现场工程师和管理人员能够短时间内掌握。但是这种传统平台仍然保持的是从底层逐步开发的方式，存在行业解决方案难以沉淀、难以实现业务对象化、难以实现业务快速封装和复用的现实难题。
“这也是为什么亚控科技选择在2022年9月底推出WellinOS云操作系统的原因之一。”郑总介绍WellinOS云操作系统的推出，弥补了之前版本在业务对象化、快速封装、组合和复用的短板。以WellinOS云操作系统为基础的全新KingFactory3.8数字工厂管控平台具有全配置化的开发环境和支持云边端三层网络架构的运行环境。开发环境支持快速配置从而构建各业务系统所需的工厂模型、组织人员模型、产品模型、客户端界面模型，以及各类业务活动单元模型，支持配置化的方式部署APP到云边端三层网络架构的运行环境中。
图3 WellinOS云操作系统结构图
值得一提的是，KingFactory3.8还采用全配置数字工厂后台业务模型，用于构建全局业务的孪生工厂，内置大量UI组件和丰富的功能模板，一改传统开发模式中需要资深工程师对于每个画面和逻辑进行定义和绘制的繁琐过程。用户基于WellinOS开发KingFactory时，覆盖了企业运营和生产过程中的销售订单管理、产品工艺设计管理、生产排产排程管理、物料管理、库房管理、车间管控、质量管控、设备管理、能源管理等全业务系统，实际操作时没有任何实际编程经验的“小白”只需要简单的拖拽式配置开发客户端，就可以实现快速配置自定义风格，产品提供各类触发事件，实现系统灵活交互。
可以看到，通过亚控科技给出的最新思路，用户只需要根据自身需求梳理业务、内部流程，在系统内把工厂建模、产品建模、组织和人员建模后即可完成系统构建。此外，KingFactory3.8同样采用元语言编程，无需第三方开发语言，业务工程师可以随时随地根据业务需求开发、调整和部署个性化APP。在实际项目实践中，APP的开发周期被大大缩短，能够做到“指周可待”甚至是“指日可待”，为企业低成本、高灵活性、可持续地进行MES等生产管控系统开发维护提供了有力支撑。
图4 KingFactory3.8配置系统操作步骤
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用户至上
新“四大发明”盛誉下是对价值落地的肯定
国内著名工业软件专家、走向智能研究院执行院长赵敏曾指出：软件设计思想和体系架构背后，隐藏的是设计者/企业的发展理念和工业思想。软件开发企业会把自己的理念写入软件中，由此形成无处不在但是难以捕捉的工业思想，而工业思想又在用户的人机交互使用过程中传达给更多的人。
可以看到，从最初的SCADA系统“组态王”到KingFusion3.0再到如今以WellinOS为基础的KingFactory3.8，亚控科技一直将模型化、可组态、开放性的理念贯穿其中，并持续进行技术创新和产品迭代。目前，KingFusion系列已经升级到3.6版本，而最新的KingFactory3.8不仅继承了时空数据库、模型技术、元语言等技术创新，还融合应用了新数字孪生、云操作系统、人工智能等技术，获得了信息技术时代新“四大发明”的美誉：
云操作系统：操作系统一直是基础软件的核心，没有操作系统，上层应用便是“空中楼阁”。WellinOS云操作系统扮演的就是一个“控制大脑”的角色。对于用户而言，WellinOS支持一键安装云边端运行环境，业务工程师在开发应用程序时不需要考虑底层资源的使用和调度，具有应用开发与单机操作系统无关性的特点，而且基于其开发APP的难度更小、工作量更低，周期缩短为原来的十分之一。
时空数据库：时空数据库作为新一代时空对象数据库，不仅支持天然的空间数据库，还支持工厂各类结构化和非结构化数据的对象化存储和查询能力，通过数据的多份存储保证系统的高可用性，其独特的端边云一体化架构支持“全局对象本地访问”的功能特性，而且时空数据库的性能规模可以轻易扩展。
元语言：通过计算机标识化、外设对象化、对象创建及部署等功能大大降低了软件开发难度，让业务工程师专注于知识经验的沉淀。元语言作为一种亚控独创的编译型语言，兼顾解释型语言的简单和编译型的高效率，具有“防崩溃”、“止越界”、“一次开发四处运行”、低准入门槛和低学习成本等技术特点。通过元语言这些“新”特性，可以推进企业开发重点难题，工程师应用中的困境。
图5 元语言解决开发工业APP难题
新数字孪生技术：解决工厂生产过程数字孪生难题。相较于其它厂商而言，亚控科技不仅将工厂的车间/产线/设备物理对象，而且对于加工/运输/检验/包装/排产等各种事件、相关人员、组织架构都可以进行数字孪生，可实现物理工厂生产过程的全生命周期、全业务流程建模，帮助企业实现数字工厂对物理工厂的感知与控制。
图6 WellinOS打造数字化建模的全生命周期
郑总介绍这些创新技术听上去可能比较抽象，但内涵都可以总结为打造基础底座完全替代现在IT的能力。通过“云操作系统、时空数据库、元语言、新数字孪生”技术加持，哪怕是专注于车间、产线的自动化工程师都可以简易、敏捷的开发应用程序，企业数字化转型速度大幅加快，建设成本及维护成本大幅降低。
例如上述提到的新能源材料集团就是WellinOS的首批用户，基于“平台+APP”的建设思路上线KingFactory3.8后，整个集团在3个月内就开发完成了400余个APP，其中80%覆盖了主要数字工厂生产管控应用场景，剩余20%个性化需求则采用联合开发模式满足集团和分子公司信息化需求，确保项目短期内上线和产品培训交付的无缝对接。其IT团队通过“按需选购和装配”实现与企业内部已有的软件系统无缝集成，通过全组态开发，积木式配置构建企业的数字工厂生产管控系统，在极短的时间就完成了集团与分子公司的信息化融合和平台部署工作，并且未来可以互相协同根据各地业务实际需求完成个性化APP的开发、调整和部署。
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开放合作
开拓国产工业软件新格局
在中国广阔的市场上，软件产业就像一棵参天大树，上层应用的枝繁叶茂，更需要大地之下基础软件的强劲发达。在当前错综复杂的国际环境和新技术迭代的变革下，基础软件的关键性日益凸显。郑总认为虽然国产工业软件真正的发展壮大还需要时间，但智能制造和数字化转型浪潮下新的工业需求也给国产工业软件带来了新的发展机会。对此，亚控科技从2020年就提出了针对智能制造领域的“平台软件+合作伙伴”计划，坚持“平台+解决方案+用户生态”发展模式。
郑总一直认为，行业的Know-How只有这些身处细分行业的人在深耕，才可以给企业赋能创造价值，所以亚控科技不变的初心是给企业做好平台和服务，构建好生态，让真正懂工业Know-How的人帮助制造企业实现数字化转型升级。为了让三方实现共赢，亚控科技将平台商、行业解决方案商以及用户进行了分离，通过KingFactory3.8数字化应用平台既能开发出行业产品也能交付给客户，实现自身跃迁。
图7 亚控科技“平台软件+合作伙伴”计划
目前，亚控科技已为全球接近10万余家企业提供软件授权服务，在军工、航天、公共设施、供热、市政、石油、煤炭、电子制造、机械加工、设备配套等行业均保持高占有率，被广泛应用于国家的三十余万个大小工程中，国内装机量和用户数上均名列第一。制造企业可以快速通过KingFactory3.8中的标准模块来构建用户所属行业中的一些自定义版本，例如汽车，机加，电子，军工，烟草，半导体、新能源材料、动力电池、食品饮料等行业。
郑总强调，未来生产管控的建设重点和发展方向肯定是朝着数字化转型方向发展，不断实现高质量发展作为终极目标。眼下共性问题已经解决差不多，真正的难点是业务模式进一步创新，提升自己的核心竞争力。“面对历史性的发展机遇，亚控科技将持续以高开放、全组态、平台化的模式帮助工业从业者降低软件开发门槛，为国产工业软件发展贡献自己的一份力量。”郑总总结道。
后记:
道阻且长，行则将至。在国内智能制造发展的新阶段，亚控科技将组态化的理念一脉相承，贯穿到全系产品解决方案中，其应用优势与特色也日渐鲜明。对于亚控科技而言，WellinOS云操作系统的发布只是其发展历程上的又一座里程碑。未来，亚控科技将通过自身创新实践，加速智能化技术与IT能力融合应用，推进数字产业化和产业数字化转型，为中国制造业抢占国际竞争制高点争取主动权。
