1. 我想要一個關於《數控畢業的論文》
第一部分：數控機床應用調查
一、 品正數控深孔鑽床外型及簡介
品正數控深孔鑽床外型如圖1-1
圖1-1
品正數控深孔鑽床簡介：
深孔鑽 : 自1982年生產以來， 一直占據生產的重要位置。 現市場對模具生產交期需求迫切， 深孔加工機快捷，便利， 不需要鉸孔， 一步到位， 成了不可或缺的工具。更兼投資回收成本快速， 是搶占市場的利器。
二、深孔鑽在設計上的優點
合運水道，熱流道，頂針孔，油泵深孔，軋輥孔等深孔加工。 敝司深孔鑽在設計上有以下的優點 :
1. 工作台， 底座機身， 立柱， 升降台， 全部 FC30鑄鐵成型， 加工時達至最佳的吸震效果。
2. 床身工作台底座一體成型， 結構一致， 筋骨強壯， 沒有立柱與工作台分開的設計。
3. 滑軌， 工作台導軌， 採用V型導軌， 保證准確的導向性， 無方軌之側間隙。滑動時無蛇行現象， 亦能維持滑動之順暢。在強壓下承載座與滑動座更緊密結合。兩者接觸而能平均受力。長時間運動能維持穩定之動靜態精度， 而能達到增長機件壽命及提高加工品質。
4. 滑軌經熱處理研磨， 更能保證耐用與剛性。
5. 採用良好的油壓泵設計， 控制流量與壓力， 確保使用壽命。
6. 另外更採用CNC 換刀系統裝置， 只用輕輕按下控制鍵， 氣動鎖刀系統。 更換刀具方便。
7. 紙帶與磁鐵過濾裝置， 能將鋼材加工中鐵屑與切削油廢棄的微量元素過濾， 循環再用。
三、品正深孔鑽規格表
深孔鑽規格表
型號 MGD-813 MGD-1015 MGD-1520 MGD-1525
Table (單位 mm)
工作台尺寸 400x1500 600x2000 800x2300 800x2800
作業面積 1300x600x800(z1)x400(z2) 1500x600x1000 2000x1000x1500 2500x1000x1500
T型槽 18mmx63mmx5 22x34x5 22x34x7 22x34x7
主軸
主軸進給行程 800 1000 1250 1500
主軸進給速度 (mm/min) 20-5000mm
主軸直徑 Φ120
主軸端至檯面距離 70 mm
電動機
主軸(kw) 7.5kw
磁力分離器(W) 25W
紙帶過濾器 25W
鐵削排除機 (W) 0.375
油壓泵 10HPx6P
潤滑油泵 150Wx2
加工能力
加工深度 800 1000 1250 1500
鑽孔能力 Φ3-25mm(32)
油壓系統
切削油桶 (L) 1800LT
高壓泵壓力 (kg/cm2 ) 0-120
高壓泵吐出量 (L/min) 5-70
最大載重 (kg) 1000 3000 5000 7000
機械凈重 (kg) App.9000 App.10500 App.14500 App.16500
佔地面積 App.3125x2046 App.5000x5000 App.5500x5500 App.6000x6000
第二部分：數控加工工藝分析
要求：能夠根據圖紙的幾何特徵和技術要求，運用數控加工工藝知識，選擇加工方法、裝夾定位方式、合理地選擇加工所用的刀具及幾何參數，劃分加工工序和工步，安排加工路線，確定切削參數。在此基礎上，能夠完成中等復雜零件數控加工工藝文件的編制（至少兩個零件的工藝分析）。一、加工平面凸輪零件上的槽與孔，外部輪廓已加工完，零件材料為HT200。 圖2.1
1、零件圖工藝分析
凸輪槽形內、外輪廓由直線和圓弧組成，幾何元素之間關系描述清楚完整，凸輪槽側面與 、 兩個內孔表面粗糙度要求較高，為Ra1.6。凸輪槽內外輪廓面和 孔與底面有垂直度要求。零件材料為HT200，切削加工性能較好。
根據上述分析，凸輪槽內、外輪廓及 、 兩個孔的加工應分粗、精加工兩個階段進行，以保證表面粗糙度要求。同時以底面A定位，提高裝夾剛度以滿足垂直度要求。
2、確定裝夾方案
根據零件的結構特點，加工 、 兩個孔時，以底面A定位（必要時可設工藝孔），採用螺旋壓板機構夾緊。加工凸輪槽內外輪廓時，採用「一面兩孔」方式定位，既以底面A和 、 兩個孔為定位基準。
3、確定加工順序及走刀路線
加工順序的擬定按照基面先行、先粗後精的原則確定。因此應先加工用做定位基準的 、 兩個孔，然後再加工凸輪槽內外輪廓表面。為保證加工精度，粗、精加工分開，其中 、 兩個孔的加工採用鑽孔—粗鉸—精鉸方案。走刀路線包括平面進給和深度進給兩部分。平面進給時，外凸輪廓從切線方向切入，內凹輪廓從過渡圓弧切入。為使凸輪槽表面具有較好的表面質量，採用順銑方式銑削。深度進給有兩種方法：一種是在XOY平面（或YOX平面）來回銑削逐漸進刀到既定深度；另一種方法是先打一個工藝孔，然後從工藝孔進刀到既定深度。
4、刀具選擇
根據零件特點選用8把刀具，如下表：
序號 刀具號 刀具 加工表面 備注
規格名稱 數量 刀長/mm
1 T01 ￠5中心鑽 1 鑽￠5mm中心孔
2 T02 ￠19.6鑽頭 1 45 ￠20孔粗加工
3 T03 ￠11.6鑽頭 1 30 ￠12孔粗加工
4 T04 ￠20鉸刀 1 45 ￠20孔精加工
5 T05 ￠12鉸刀 1 30 ￠12孔精加工
6 T06 90°倒角銑刀 1 ￠20孔倒角1.5×45°
7 T07 ￠6高速鋼立銑刀 1 20 粗加工凸輪槽內外輪廓 底圓角R0.5
8 T08 ￠6硬質合金立銑刀 1 20 精加工凸輪槽內外輪廓
5、切削用量選擇
凸輪槽內、外輪廓精加工時留0.1㎜銑削餘量，精鉸 、 兩個孔時留0.1㎜鉸削餘量。主軸轉數是1000r/min。二、軸類零件的加工工藝分析與實例
一滲碳主軸（如圖2-2），每批40件，材料20Cr，除內外螺紋外S0.9～C59。滲碳件工藝比較復雜，必須對粗加工工藝繪制工藝草圖（如圖）。
主軸加工工藝過程
工 序 工種 工步 工序內容及要求 機床設備（略） 夾具 刀具 量具
1 車 按工藝草圖車全部至尺寸
工藝要求：（1）一端鑽中心孔φ2。（2）1：5錐度及莫氏3＃內錐塗色檢驗，接觸面＞60%。（3）各需磨削的外圓對中心孔徑向跳動不得大於0.1
CA6140 莫氏3號鉸刀 莫氏3號塞規1：5環規
檢查
2 淬 熱處理S0.9－C59
3 車 去碳。一端夾牢，一端搭中心架
<1> 車端面，保證φ36右端面台階到軸端長度為40
<2> 修鑽中心孔φ5B型
<3> 調頭
車端面，取總長340至尺寸，繼續鑽深至85，60°倒角
檢查
4 車 一夾一頂 CA6140
<1> 車M30×1.5–6g左螺紋大徑及ф30js5處至
Φ30
<2> 車φ25至φ25 、長43
<3> 車φ35至φ35
<4> 車砂輪越程槽
5 車 調頭，一夾一頂
<1> 車M30×1.5–6g螺紋大徑及φ30JS5處至φ30
<2> 車φ40至φ40
<3> 車砂輪越程槽
6 銑 銑19 二平面至尺寸
7 熱 熱處理HRC59
8 研 研磨二端中心孔
9 外磨 二頂尖，（另一端用錐堵） M1430A
<1> 粗磨φ40外圓，留0.1～0.15餘量
<2> 粗磨φ30js外圓至φ30t （二處）台階磨出即可
<3> 粗磨1:5錐度，留磨餘量
10 內磨 用V型夾具（ф30js5二外圓處定位） M1432A
磨莫氏3＃內錐（重配莫氏3＃錐堵）精磨餘量
0.2～0.25
11 熱 低溫時效處理（烘），消除內應力
12 車 一端夾住，一端搭中心架
<1> 鑽φ10.5孔，用導向套定位，螺紋不攻 Z–2027
<2> 調頭，鑽孔φ5攻M6–6H內螺紋
<3> 鍃孔口60°中心孔
<4> 調頭套鑽套鑽孔ф10.5×25（螺紋不改）
<5> 鍃60°中心孔，表面精糙度0.8 60°鍃鑽
檢查
13 鉗 <1> 錐孔內塞入攻絲套
<2> 攻M12–6H內螺紋至尺寸
14 研 研中心孔Ra0.8
15 外磨 工件裝夾於二頂尖間
<1> 精磨φ40及φ35φ25外圓至尺寸
<2> 磨M30×1.5 M30×1.5左螺紋大徑至30
<3> 半精磨ф30js5二處至ф30
<4> 精磨1:5錐度至尺寸,用塗色法檢查按觸面大於85% 1:5環規
16 磨 工件裝夾二頂尖間，磨螺紋
<1> 磨M30×1.5–6g左螺紋至尺寸 M33×1.5左環規
<2> 磨M30×1.5–6g螺紋至尺寸 M33×1.5環規
17 研 精研中心孔Ra0.4
18 外磨 精磨、工件裝夾於二頂尖間 M1432A
精磨2-φ30 至尺寸,注意形位公差
19 內磨 工件裝在V型夾具中，以1–ф30外圓為基準，精磨莫氏3號內錐孔（卸堵，以2–ф30js5外圓定位），塗色檢查接觸面大於80%,注意技術要求「1」「2」 MG1432A
檢查
20 普 清洗塗防銹油，入庫工件垂直吊掛 該軸類零件加工過程中幾點說明：
1．採用了二中心孔為定位基準，符合前述的基準重合及基準統一原則。
2．該零件先以外圓作為粗基準，車端面和鑽中心孔，再以二中心孔為定位基準粗車外圓，又以粗車外圓為定位基準加工錐孔，此即為互為基準原則，使加工有一次比一次精度更高的定位基準面。3號莫氏圓錐精度要求很高。因此，需用V型夾具以2－ф30js5外圓為定位基準達到形位公差要求。車內錐時，一端用卡爪夾住，一端搭中心架，亦是以外圓作為精基準。
3．半精加工、精加工外圓時，採用了錐堵，以錐堵中心孔作為精加工該軸外圓面的定位基準。
對錐堵要求：
① 錐堵具有較高精度，保證錐堵的錐面與其頂尖孔有較高同軸度。
② 錐堵安裝後不宜更換，以減少重復安裝引起的安裝誤差。
③ 錐堵外徑靠近軸端處須制有外螺紋，以方便取卸錐堵。
4．主軸用20Cr低碳合金鋼滲碳淬硬，對工件不需要淬硬部分發（M30×1.5－6g左、M30×1.5－6g、M12－6H、M6－6H）表面留2.5－3mm去碳層。
5.螺紋因淬火後，在車床上無法加工，如先車好螺紋後再淬火，會使螺紋產生變形。因此，螺紋一般不允許淬硬，所以在工件中的螺紋部分的直徑和長度上必需留去碳層。對於內螺紋，在孔口也應留出3mm去碳層。
6.為保證中心孔精度，工件中心孔也不允許淬硬，為此，毛坯總長放長6mm。
7.為保證工件外圓的磨削精度，熱處理後須安排研磨中心孔的工序，並要求達到較細的表面粗糙度。外圓磨削時，影響工件的圓度主要是由於二頂尖孔的同軸度，及頂尖孔的圓度誤差。
8.為消除磨削應力，粗磨後安排低溫時效工序（烘）。
9.要獲高精度外圓，磨削時應分粗磨、半精磨、精磨工序。精磨安排在高精度磨床上加工。第三部分：編制數控加工程序
要求：能夠根據圖紙的技術要求和數控機床規定的指令格式與編程方法，正確地編制中等復雜典型零件的加工程序，或應用CAD/CAM自動編程軟體編制較復雜零件的加工程序。（至少兩個零件）。
一、 編制軸類零件（1）數控加工程序
如圖3.1所示的零件。
毛坯為 42㎜的棒料，從右端至左端軸向走刀切削;粗加工每次進給深度1.5㎜，進給量為0.15㎜/r;精加工餘量X向0.5㎜，Z向0.1㎜，切斷刀刃寬4㎜。工件程序原點如圖 圖3.1所示。
該零件結構較為簡單，屬典型軸類零件，軸向尺寸80㎜，採用三爪卡盤裝夾即可，選工件回轉軸線及右側面的交點為加工坐標系原點。
1． 選擇刀具編號並確定換刀點
根據加工要求選用3包刀具：1號為外圓左邊偏粗車刀，2號為外圓左偏精車刀，3號刀為外圓切斷刀，換刀點與對刀點重合
2．確定加工路線
1）粗車外圓。從右至左切削外輪廓，採用粗車循環。
2）精車外圓。左端倒角→ 20㎜外圓→倒角→ 30㎜外圓→倒角→ 40㎜外圓。
（3）切斷
3選擇切削用量
選擇切削用量參數見表3.1.
表3.1 選擇切削用量參數轉數指令 進給速度（mm/r） 刀具
粗車外圓 M43 0.15 1號
精車外圓 M44 0.1 2號
切斷 M43 0.1 2號編寫程序
O0001
M03T0101 M43 F0.15
G00 X43.Z0.
G01X0.
G00X42.Z0.
G71 U2.R0.3
G71 P1 Q2 U0.25 W0.1 F0.15
N1 G01 X18.
X20.Z-1.
Z-20.
X28.
X30.Z-21.
Z-50.
X38.
X40.Z-51.
Z-82.
N2 X44.
G00Z0
M00
M03 M44 T0202
G70 P1 Q2
G00Z5.
M00
M03 M43 T0303
G00 Z-44.
G01X0.
X44.
G00Z5.
M30 二、 編制軸類零件（2）數控加工程序
加工如圖3-2所示零件，材料45鋼，坯料 60×122。
1、刀具：T1——硬質合金93°右偏刀；
T2——寬3mm硬質合金割刀，D1——左刀尖。加工工序 材料 刀具
車外圓 硬質合金 T1
切槽 硬質合金 T2
該零件結構較為簡單，屬典型軸類零件，軸向尺寸120㎜，採用三爪卡盤裝夾即可，選工件回轉軸線及右側面的交點為加工坐標系原點。
2、 選擇刀具編號並確定換刀點
根據加工要求選用2包刀具：1號為外圓左邊偏粗車刀，2號刀為外圓切斷刀和切槽刀，換刀點與對刀點重合 3、程序編寫
程序指令 說明
N10 G56 S300 M3 M7 T1； 選擇刀具，設定工藝數據
N20 G96 S50 LIMS=3000 F0.3； 設定粗車恆線速度
N30 G0 X65 Z0； 快速引刀接近工件，准備車端面
N40 G1 X-2； 車端面
N50 G0 X65 Z10； 退刀
N60 CNAME=「LK2」； 輪廓調用
N70 R105=1 R106=0.2 R108=4 R109=0
R110=2 R111=0.3 R112=0.15； 毛坯循環參數設定
N80 LCYC95； 調用LCYC95循環輪廓粗加工
N90 G96 S80 LIMS=3000 F0.15； 設定精車恆線速度
N100 R105=5； 調整循環參數
N110 LCYC95； 調用LCYC95循環輪廓精加工
N120 G0 X100 Z150； 快速退刀，准備換割刀
N125 G97； 取消恆線速度
N130 T2 F.1 S250； 換T2割刀D1有效，調整工藝數據
N140 G0 X42 Z-33； 快速引刀至槽Z向左側
N150 LCEXP2 P8； 調用子程序8次割8槽
N160 G0 X100 Z150 M9； 快速退刀，關冷卻
N170 M2； 程序結束
LK2
N10 G1 X0 Z0；
N20 G3 X20 Z-10 CR=10；
N30 G1 Z-20；
N40 G2 X30 Z-25 CR=5；
N50 G1 X39.98 CHF=2.818；
N60 Z-100；
N70 X60 Z-105；
N80 M17；
LCEXP2
N10 G91 G1 X-14；
N20 G4 S2；
N30 G1 X14；
N40 G0 Z-8；
N50 G90 M17； 第四部分：繪制CAD零件圖
2. MES的功能模塊
1. 資源分配和狀態管理（Resource Allocation and Status）（MES系統）
管理機床、工具、人員、物料、其它設備以及其它生產實體（例如進行加工必須准備的工藝文件、數控加工程序等文檔資料），用以保證生產的正常進行。它還要提 供資源使用情況的歷史記錄，確保設備能夠正確安裝和運轉，以提供實時的狀態信息。對這些資源的管理，還包括為滿足作業排程計劃目標對其所作的預定和調度。
2. 運作/詳細調度（Operations/Detail Scheling）
在具體生產單元的操作中，根據相關的優先順序（Priorities）、屬性（Attributes）、特徵（Characteristics）以及配方 （Recipes），提供作業排程功能。例如，當根據形狀和其他特徵對顏色順序進行合理排序時，可最大限度減少生產過程中的准備時間。這個調度功能的能力 有限，主要是通過識別替代性、重疊性或並行性操作來准確計算出時間、設備上下料，以做出相應調整來適應變化。
3. 生產單元分配（Dispatching Proction Units）
以作業、訂單、批量、成批和工作單等形式管理生產單元間工作的流動。分配信息用於作業順序的定製以及車間有事件發生時的實時變更。生產單元分配功能具有變更車間已制定的生產計劃的能力，對返修品和廢品進行處理，用緩沖區管理的方法控制任意位置的在製品數量。
4. 文檔管理（Document Control）
管理生產單元有關的記錄和表格，包括工作指令、配方、工程圖紙、標准工藝規程、零件的數控加工程序、批量加工記錄、工程更改通知以及班次間的通訊記錄，並 提供了按計劃編輯信息的功能。它將各種指令下達給操作層，包括向操作者提供操作數據或向設備控制層提供生產配方。此外它還包括對環境、健康和安全制度信 息、以及ISO信息的管理與完整性維護，例如糾正措施控製程序。當然，還有存儲歷史信息功能。
5. 數據採集（Data Collection/Acquisition）
能通過數據採集介面來獲取生產單元的記錄和表格上填寫的各種作業生產數據和參數。這些數據可以從車間以手工方式錄入或自動從設備上獲取按分鍾級實時更新的數據。
6. 勞務管理（Labor Management）
提供按分鍾級更新的內部人員狀態，作為作業成本核算的基礎。包括出勤報告、人員的認證跟蹤、以及追蹤人員的輔助業務能力，如物料准備或工具間工作情況。勞務管理與資源分配功能相互作用，共同確定最佳分配。
7. 質量管理（Quality Management）
對生產製造過程中獲得的測量值進行實時分析，以保證產品質量得到良好控制，質量問題得到確切關注。該功能還可針對質量問題推薦相關糾正措施，包括對症狀、 行為和結果進行關聯以確定問題原因。質量管理還包括對統計過程式控制制（SPC）和統計質量控制（SQC）的跟蹤，實驗室信息管理系統（LIMS）的線下檢修 操作和分析管理。
8. 過程管理（Process Management）
監控生產過程、自動糾錯或向用戶提供決策支持以糾正和改進製造過程活動。這些活動具有內操作性，主要集中在被監控的機器和設備上，同時具有互操作性，跟蹤 從一項到另外一項作業流程。過程管理還包括報警功能，使車間人員能夠及時察覺到出現了超出允許誤差的過程更改。通過數據採集介面，過程管理可以實現智能設 備與製造執行系統之間的數據交換。
9. 維護管理（Maintenance Management）
跟蹤和指導作業活動，維護設備和工具以確保它們能正常運轉並安排進行定期檢修，以及對突發問題能夠即刻響應或報警。它還能保留以往的維護管理歷史記錄和問題，幫助進行問題診斷。
10. 產品跟蹤和系譜（Proct Tracking and Genealogy）
提供工件在任一時刻的位置和狀態信息。其狀態信息可包括：進行該工作的人員信息；按供應商劃分的組成物料、產品批號、序列號、當前生產情況、警告、返工或與產品相關的其它異常信息。其在線跟蹤功能也可創建一個歷史記錄，使得零件和每個末端產品的使用具有追溯性。
11. 性能分析(Performance Analysis)
提供按分鍾級更新的實際生產運行結果的報告信息，對過去記錄和預想結果進行比較。運行性能結果包括資源利用率、資源可獲取性、產品單位周期、與排程表的一 致性、與標準的一致性等指標的測量值。性能分析包含SPC/SQC。該功能從度量操作參數的不同功能提取信息，當前性能的評估結果以報告或在線公布的形式 呈現。
3. 開發環境指的是什麼工業軟體的內涵和發展趨勢
「 1.工業應用軟體的內涵」
工業軟體主要包括工業應用軟體和嵌入式工業軟體。工業應用軟體主要分三大類，包含范疇如圖1所示。
圖1 工業應用軟體包含的范疇
（1）產品創新數字化軟體領域：支持工業企業進行研發創新的工具類和平台類軟體。具體包括：計算機輔助設計（CAD，主要包括計算機輔助機械MCAD和電氣設計ECAD）、工程模擬（CAE）、計算機輔助製造（CAM，主要指數控編程軟體）、計算機輔助工藝規劃（CAPP）、電子設計自動化（EDA）、數字化製造（digital manufacturing）、產品數據管理/產品全生命周期管理（PDM/PLM，涵蓋了產品研發與製造、產品使用和報廢回收再利用三個階段），以及相關的專用軟體。例如公差分析、軟體代碼管理或應用生命周期管理（CASE/ALM）、大修維護管理（MRO）、三維瀏覽器、試驗數據管理、設計成本管理、設計質量管理、三維模型檢查、可製造性分析等。AEC行業（建築與施工行業）也廣泛應用CAD、CAE軟體。CAD軟體還包括工廠設計、船舶設計，以及焊接CAD、模具設計等專用軟體，CAD軟體經歷了從二維工程圖甩圖板，到轉向三維特徵建模，進而實現基於模型的產品定義（model based definition，MBD）的過程。數字化製造主要包括工廠的設備布局模擬、物流模擬、人因工程模擬等功能。CAE軟體包含的門類很多，可以從多個維度進行劃分，主要包括運動模擬、結構模擬、動力學模擬、流體力學模擬、熱力學模擬、電磁場模擬、工藝模擬（涵蓋鑄造、注塑、焊接、增材製造、復合材料等多種製造工藝）、振動模擬、碰撞模擬、疲勞模擬、聲學模擬、爆炸模擬等，以及設計優化、拓撲優化、多物理場模擬等軟體，另外還有模擬數據、模擬流程和模擬知識管理軟體。近年來，在三維建模技術、三維可視化技術、虛擬模擬技術和工業物聯網技術的發展與交叉融合的背景下，數字孿生技術（digital twin）應運而生，成為當前學術界和工業界關注的熱點。創成式設計（genrative design）則因引入全新的設計方式，融合人工智慧技術，也成為了業界關注的熱點。
（2）管理軟體領域：支持企業業務運營的各類管理軟體。具體包括：企業資源計劃（ERP）、製造執行系統（MES）、客戶關系管理（CRM）、供應鏈管理（SCM）、供應商關系管理（SRM）、企業資產管理（EAM）、人力資產管理（HCM）、商業智能（BI）、高級計劃與排程/先進生產排程（APS）、質量管理系統（QMS）、項目管理（PM）、能源管理（EMS）、主數據管理（MDM）、實驗室管理（LIMS）、業務流程管理（BPM）、協同辦公與企業門戶等。ERP是從物料需求計劃（MRP）、製造資源計劃（MRPII）發展起來的。CRM、HCM、BI、PM、協同辦公和企業門戶應用於各行各業，但工業企業對這些系統有特定的功能需求。例如，人力資產管理具體包括人力資源管理、人才管理和勞動力管理，其中，工業企業對勞動力管理有特定需求。隨著移動通信技術的普及，越來越多的管理軟體支持手機APP、基於角色分配許可權、集成位置信息，能夠將相關信息推送到不同類型的用戶。
（3）工控軟體領域：支持對設備和自動化產線進行管控、數據採集和安全運行的軟體。具體包括：先進過程式控制制（APC）、集散控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數據採集與監視控制系統（SCADA）、組態軟體、分布式數控與機器數據採集（DNC/MDC），以及工業網路安全軟體等。其中，DCS、PLC和SCADA的控制軟體與硬體設備緊密集成，是工業物聯網應用的基礎。
工業應用軟體的特質是包含復雜的演算法和邏輯、融合工程實踐的Know-how、與硬體系統和設備集成、具有鮮明的行業特點、能夠滿足客戶的個性化需求、提供二次開發平台、實現端到端的集成應用才能發揮預期價值等。因此，很多工業軟體企業將軟體進行配置，形成行業解決方案，以便縮短實施與交付周期。
「 2.工業軟體的發展趨勢」
工業軟體具有鮮明的行業特質，不同行業、不同生產模式、不同產品類型的製造企業，對工業軟體的需求差異很大。因此，工業軟體需要很強的可配置性，並具備二次開發的能力。工業軟體蘊含著業務流程和工藝流程，包含諸多演算法，因此，需要結合企業的實際需求進行實施和落地。製造企業需要應用的工業軟體類型眾多，要取得實效，需要實現工業軟體的集成，構建集成平台。
工業軟體正在從以下7個方面進行演進：
1）工業軟體正在重塑製造業
工業軟體的重要程度不斷提升，軟體成為體現產品差異化的關鍵。例如，70%的汽車創新來自汽車電子，而60%的汽車電子創新屬於軟體創新；智能手機的核心差異化主要體現在操作系統和應用軟體，直接影響用戶體驗。另外，工業互聯網的應用也涉及到諸多工業軟體，為工業設備插上了智慧的翅膀。
「軟體定義」成為業界共識，如軟體定義的產品、軟體定義的機器（圖2）、軟體定義的數據中心、軟體定義的網路，軟體定義的業務流程，數據驅動智能決策等。對工業軟體的開發與應用效果和掌控程度，已成為製造企業體現差異化競爭優勢的關鍵。工業軟體的應用貫穿企業的整個價值鏈，從研發、工藝、采購、製造、營銷、物流供應鏈到服務，打通數字主線（digital thread）；從車間層的生產控制到企業運營，再到決策，建立產品、設備、產線到工廠的數字孿生模型（digital twin）；從企業內部到外部，實現與客戶、供應商和合作夥伴的互聯和供應鏈協同，企業所有的經營活動都離不開工業軟體的全面應用。因此，工業軟體正在重塑製造業，成為製造業的數字神經系統。
圖2 軟體定義的機器（來源：GE）
2）工業軟體的應用模式走向雲端和設備端
工業軟體的應用模式已經從單機應用、客戶端/伺服器（C/S）、瀏覽器/伺服器（B/S），逐漸發展到走向雲端部署和邊緣端部署（嵌入式軟體）。早期的工業軟體是基於PC的單機應用，很多軟體帶有「加密狗」。後來，軟體應用出現了網路版。ERP、SCM等管理軟體的應用是基於C/S的應用模式，需要在客戶機和伺服器都安裝軟體，在伺服器安裝資料庫。隨著互聯網的興起，越來越多的工業軟體轉向B/S架構，不再需要在客戶端安裝軟體，直接在瀏覽器上輸入網址即可登錄，這使得軟體升級和遷移變得更加便捷。伺服器虛擬化、桌面虛擬化等技術則可以幫助企業更好地利用伺服器資源。
此外，很多智能裝備，例如無線通信基站和程式控制交換機內部，部署了諸多嵌入式的控制、檢測、計算、通訊等軟體。近年來，設備端的邊緣計算能力迅速增強，一些原來PC上部署的軟體也移植到設備端，實現邊緣計算，更高效地進行數據處理和分析。
3）工業軟體的部署方式從企業內部轉移到外部
工業軟體的部署模式從企業內部部署（on premise）轉向私有雲、公有雲以及混合雲。雲計算技術的發展，使得企業可以更高效、安全地管理自己的計算能力和存儲資源，建立私有雲平台；中小企業可以直接應用公有雲服務，不再自行維護伺服器；大型企業則可以將涉及關鍵業務和數據的應用系統放在私有雲，而將其他面向客戶、供應商及合作夥伴，以及安全級別要求不高的應用系統放在外部的數據中心，實現混合雲應用。
國外管理軟體公司紛紛加速向雲部署轉型，並購基於公有雲的應用系統。向雲服務轉型，成為眾多管理軟體公司最大的增長點。如Salesforce提供完全基於公有雲的CRM系統，取得了巨大的成功；原SolidWorks創業團隊創建的Onshape（圖3）是一個完全基於公有雲的三維CAD系統，可以在任何終端進行三維設計，方便地進行協作，已累計獲得1.69億美元的融資，2019年被PTC公司以4.7億美元並購；甲骨文公司已提供支持多租戶的資料庫，能夠確保運行在公有雲平台的應用系統能夠彼此獨立。另外，已有很多軟體公司支持軟體的靈活部署，可以在On Premise、私有雲、公有雲和混合雲的模式之間動態調整。
隨著雲應用的不斷深入，越來越多的企業用戶開始接受基於公有雲的部署方式，將復雜的IT運維工作交給大型的互聯網IT公司，例如亞馬遜雲（AWS）、微軟Azure雲平台等，其最大的優勢是管理專業且方便。我國的阿里雲、華為雲、騰訊雲、京東雲以及三大電信運營商也都提供了多種形式的雲服務。有的公司還推出了託管服務（managed service），幫助製造企業管理部署在企業內部的應用系統。
圖3 完全基於公有雲平台的三維設計軟體Onshape
4）工具類軟體從銷售許可證轉向訂閱模式
工具類軟體的銷售方式從銷售許可證（license）轉向訂閱模式（subscription）。例如，Autodesk公司的CAD軟體已經不再銷售License，只支持訂閱方式；PTC的Creo軟體也在大力轉向訂閱模式。訂閱模式的軟體並不一定都是基於雲部署，可以仍然是在企業內部安裝，但是通過訂閱模式定期獲得授權密碼。
訂閱模式是一種對於用戶企業和軟體公司而言雙贏的模式。用戶企業可以根據應用需求，靈活地增減用戶數，還可以即時獲得最新的軟體版本。而對於軟體公司，則可以確保用戶產生持續的現金流。雖然當期某個用戶企業帶來的收入可能減少，但是幾年下來，訂閱服務的收入通常會超過銷售固定License的營收。同時，由於用戶企業已經產生了大量數據，也不可能輕易更換軟體。正因為如此，有的軟體企業在向訂閱模式轉型的過程中，盡管有幾年時間營業收入下降，甚至出現虧損，但股票價格卻反而節節攀升。
5）工業軟體走向平台化、組件化，解構為工業APP
工業軟體的架構從緊耦合轉向松耦合，呈現出組件化、平台化、服務化，PaaS+SaaS的特點。早期的工業軟體是固化的整體，牽一發動全身，修改起來很麻煩。後來出現了面向對象的開發語言，進而產生了面向服務的架構（SOA），軟體的功能模塊演化為Web Service組件，通過對組件進行配置，將多個組件連接起來，完成業務功能。
互聯網的浪潮催生了應用服務提供商（application service provider，ASP），後來演化為SaaS服務。然而，單純將軟體服務化並不能滿足企業客戶差異化的需求，只有將軟體開發的平台也遷移到互聯網平台，才能授之以漁。PaaS平台是否強大，成為工業軟體能否向雲模式成功轉型的關鍵。
近年來，又出現了微服務架構，每個微服務可以用不同的開發工具開發，獨立進行運行和維護，通過輕量化的通信機制將微服務組合起來，完成特定功能。管理軟體，尤其是電商平台在前台和後台之間，增加了中台系統，以便能夠及時處理海量的並發需求和數據。
工業軟體正在解構為運行於工業雲平台或者工業互聯網平台上的工業APP（其參考模型見圖4），可以實現即插即用，操作簡便易用，隨需而變。工業APP蘊含了工業技術和Know-how。隨著工業PaaS的標准不斷完善，不同企業開發的工業APP將可以實現互操作，從而催生工業APP Store，方便地進行交易和應用。
圖4 工業APP參考模型（來源：工業互聯網APP白皮書，工業技術軟體化聯盟，2018.4）
6）工業軟體的開發環境轉向開放、開源
工業軟體的開發環境已從封閉、專用的平台走向開放和開源的平台。Linux操作系統的廣泛應用顯著降低了企業的IT成本；Java以其跨平台應用的特點，得到了工業軟體開發商的青睞；在人工智慧領域，Google推出了Tensorflow開源引擎，使得企業可以快速開展相關應用；智能機器人領域的開源操作系統ROS，使得IT專家能夠快速開發機器人應用；ARM公司發布了開源的物聯網操作系統Mbed OS。在CAD軟體領域，Intellicad Technology Consortium（ITC組織）提供了一個類似AutoCAD的CAD開源平台，也在全球吸引了很多軟體開發商。
7）工業軟體的運行平台從PC轉向移動端
工業軟體的運行平台從以PC為主，走向支持多種移動操作系統（安卓、蘋果、微信小程序等）。如果要開發支持多個移動操作系統的APP，對於工業軟體開發商而言，無疑需要並行維護多套系統。因此，很多工業軟體開發商選擇了基於HTML5來開發適應Windows和多種移動操作系統的軟體。