数字化网络化智能技术：工业互联网平台与工业APP 课件 第7章 工业APP

第7章工业APP教师：******CATALOGUE目录7.1工业APP概述7.1.1工业APP的定义与分类7.1.2工业APP的典型特征7.1.3工业APP辨析7.1.4工业APP的价值CATALOGUE目录7.2工业APP开发7.2.1工业APP开发的基本流程7.2.2工业APP开发层次、技术路径与技术架构7.2.3工业APP开发关键技术7.3实验:产品信息追溯APP的开发017.1工业APP概述工业app的定义工业APP是指应用于工业领域的应用程序，旨在帮助企业实现智能化、数字化和高效化的生产和管理。工业app的作用工业APP通过提供各种工具和功能，可以帮助企业优化生产流程、提高产品质量、降低生产成本等。7.1工业APP概述027.1.1工业APP的定义与分类工业APP定义工业APP是基于松耦合、组件化、可重构、可重用思想，为特定工业场景提供解决方案，将工业机理、技术、知识、算法与最佳工程实践按照系统化组织、模型化表达、可视化交互、场景化应用、生态化演进原则而形成的应用程序，是工业软件发展的一种新形态。工业APP强调解耦、标准化与体系化强调解耦是要解决知识的沉淀与重用，通过工业技术要素的解耦才能实现工业技术知识的有效沉淀与重用。强调标准化是要解决数据模型和工业技术知识的重用及重用效率，通过标准化使得工业APP可以被广泛重用。强调体系化是要解决完整工业技术体系的形成。7.1.1工业APP的定义与分类工业APP的特殊性工业APP是一种特殊的工业应用程序，是可运行的工业技术知识的载体，承载了解决特定问题的具体业务场景、流程、数据与数据流、经验、算法、知识等工业技术要素，可以让工业技术经验与知识得到更好的保护与传承、更快地运转、更大规模地应用。7.1.1工业APP的定义与分类工业APP依托的平台工业APP所依托的平台，可以是工业互联网平台、公有云或私有云平台，也可以是大型工业软件平台，还可以是通用的操作系统平台，例如用于工业领域的移动端操作系统、通用计算机操作系统、工业操作系统和工业软件操作系统等。工业APP的分类工业APP分类是各项活动的基础，可以从业务环节、适用范围和知识类型3个维度进行分类，分为研发设计工业APP、生产制造工业APP、运维服务工业APP、经营管理工业APP。7.1.1工业APP的定义与分类037.1.2工业APP的典型特征特定适应性每个工业APP承载针对某项具体问题的工业技术知识，通过表达一项或多项特定功能，解决特定的具体问题，具有典型的特定适应性。工业APP的特性工业APP借鉴了消费APP方便灵活的特性，承载了工业技术软件化的理念，作为工业软件的新形态，具有软件的特性，也具有生态化的特征。特定工业技术知识载体工业APP是特定或若干具体的工业技术知识的软件形态的载体，体现了其独特的本质特征。7.1.2工业APP的典型特征可解耦/可重构每个组件化的工业APP均拥有明确的边界和接口，这使得工业APP不再被紧耦合约束到某一个具体的应用软件中，而是与其他应用程序或APP通过接口交互实现松耦合应用。小轻灵/易操作工业APP针对特定问题或少数几项任务进行设计，功能明确且专一，工业APP的体量相对较小，可通过简洁直观的操作完成工作。依托平台工业APP自概念提出到开发、应用及生态的构建与形成，均依托平台进行，每个工业APP旨在解决特定的具体问题，需要一个庞大的生态系统作为支撑。7.1.2工业APP的典型特征047.1.3工业APP辨析工业APP的概述工业APP作为一种新兴的工业软件形态，借鉴了消费APP的表述方式，兼具多种工业软件的属性，但又与传统的工业软件存在显著差异。7.1.3工业APP辨析工业APP与消费APP的区别工业APP与消费APP在概念、应用场景、用户群体和功能等方面存在显著区别，主要表现在工业机理、信息交换、用户专业性和应用服务等方面。工业APP的作用工业APP聚焦于专业用户，提供企业产品设计、生产制造、维修维护等专业领域的应用支持，承载着设计、生产等专业领域内的工业技术知识。057.1.4工业APP的价值7.1.4工业APP的价值工业APP的价值作为工业技术知识的载体，工业APP不仅承载着工业的基础，更预示着工业的未来发展趋势，通过不同层面展现出多样化的价值和深远意义。工业APP对中国制造的价值在宏观层面，从中国制造和数字工业的视角来看，工业APP对中国制造和数字工业的发展起到了核心驱动作用。工业APP是制造业的核心驱动力中国经济正由消费驱动型数字经济向工业驱动型数字经济转变，中国制造已步入数字工业时代，工业APP是工业驱动的数字中国的核心驱动力。7.1.4工业APP的价值工业APP对产业的价值从产业的角度来看，工业APP的应用能够极大地解放人力，特别是解放制造业中的高端人才，从而能够将更多的精力聚焦于创新活动，进而推动制造业的创新发展。工业APP将人解放出来以APP为代表的工业技术知识应用日臻成熟和高效。在实际工作场景中，APP作为人机交互的媒介，将复杂工具下沉至后台，可以帮助工程师完成过去需要花费大量时间和精力来完成的事务性、重复性工作。工业APP提高中国制造业的起点根据新产品开发的一般规律，约70%的工作涉及对已有产品要素的重新利用，20%则需要对原设计进行修改，仅有10%属于真正的创新范畴。工业APP在新产品开发过程中显著提升了产品研发的起点。030201067.2工业APP开发工业APP的开发过程是将工业技术与信息技术融合的过程，通过工业技术软件化的技术途径实现两者的融合。工业APP开发过程基于特定工业场景和应用目标，将特定的工业技术知识软件化，通过结构化描述、系统化组织和模型化表达完成软件化过程。工业技术知识软件化工业APP开发过程中的软件化过程包括结构化描述、系统化组织、模型化表达和可视化交互等。软件化过程的内容7.2工业APP开发077.2.1工业APP开发的基本流程7.2.1工业APP开发的基本流程软件生命周期软件生命周期是依据软件工程方法开发一款APP的全过程。它由软件定义、软件开发和运行维护三个时期组成，每个时期又进一步划分成若干个阶段。软件定义时期核心任务是明确软件开发工程所需实现的总目标，评估工程的可行性，制定达成工程目标的策略，并明确系统必须具备的功能。估算资源与成本软件定义时期需估算完成工程所需的资源和成本，制定相应的工程进度计划，以确保项目顺利进行，达到预期的目标。7.2.1工业APP开发的基本流程01关键在于明确所开发软件需解决的问题。若在未明确问题的情况下盲目进行软件开发，将难以取得有意义的成果，并导致人力、物力和财力的浪费。针对问题定义阶段所确定的问题，研究该问题的范围和解决此问题的价值，同时探讨是否存在可行的解决方案。技术可行性分析旨在确定现有技术是否足以实现该系统。经济可行性分析则评估系统的预期经济效益是否超过其开发成本。0203问题定义阶段可行性分析阶段技术可行性分析任务是准确地确定目标系统为解决问题所必须具备的功能。需与用户合作，进行充分的信息交流，以确保得出的系统模型得到用户的确认。需求分析阶段需求分析阶段的另一个关键任务是将用户对目标系统的需求以正式文档的形式准确记录下来，以确保后续开发工作的顺利进行。记录需求7.2.1工业APP开发的基本流程087.2.2工业APP开发层次、技术路径与技术架构7.2.2工业APP开发层次、技术路径与技术架构IT实现层涵盖了传统的服务导向架构SOA、CORBA、COM+等技术，以及微服务技术架构，专注于集成和应用各种IT实现技术，是IT技术的集中汇聚。工业技术与信息技术融合的组件层融合了信息技术（IT）、运营技术（OT）、数据技术（DT）以及工业机理，需要既掌握工业技术又精通IT技术的人员来完成。工业APP开发层次工业APP的开发至少涵盖三个层次，包括IT实现层、工业技术与信息技术融合的组件层和面向工程技术人员的APP开发层。0302017.2.2工业APP开发层次、技术路径与技术架构面向工程技术人员的APP开发层01工程技术人员可以使用各种预制的组件，通过低代码化的开发方法，迅速完成工业APP的开发工作。工业APP开发技术路径02包括四个阶段，分别是获取/掌握与描述工业技术、系统化与模型化、软件化、应用及数据挖掘，形成了一个完整的闭环。工业APP开发涉及的关键主体03工业人、IT人和数据科学家，他们参与工业APP开发的四个阶段，运用各自的专业工具和技术，将工业技术融合到软件载体中。工业APP开发的技术路径04可以分解为两条主线，第一条主线是基于现有工业技术知识的软件化转换，从而形成工业APP。097.2.3工业APP开发关键技术微服务架构微服务架构的特征微服务架构的重要性微服务架构的优点微服务架构是将单体应用程序分割为更小的、与项目相关联的独立服务，每个服务都在自己的进程中运行，并通过轻量级的通信机制进行通信。微服务架构具有分解为多个子进程、根据业务范围或领域进行垂直拆分、微服务之间通过网络调用相互通信等重要特征。微服务架构将大型应用分解成多个独立的组件，每个组件都有各自的责任领域，实现一组独立的特性或功能，包含自己的业务逻辑和适配器。微服务架构通过将单体应用分解为一组服务，有效地解决了复杂性问题，提高了应用的模块化水平，促进了独立开发和维护。7.2.3工业APP开发关键技术107.3实验:产品信息追溯APP