MWORKS API与工业应用开发 课件 第1章-工业应用与MWORKS平台

第1章工业应用概述2024.04MWORKSAPI与工业应用开发工业应用的定义和内涵01主要内容CONTENTS02基于科学计算与系统仿真的工业应用技术MWORKS开放平台架构03科学计算API及其技术架构04建模仿真API及其技术架构05工业应用的定义和内涵01工业应用的定义工业应用工业应用是基于松耦合、组件化、可重构、可重用思想，面向特定工业场景，旨在解决具体的工业问题。通过平台的技术引擎、资源、模型和业务组件，工业应用将工业机理、技术、知识、算法与最佳工程实践组织起来，形成一种应用程序。工业应用的特点系统化组织、模型化表达、可视化交互、场景化应用、生态化演进工业应用的定义屠龙

刀倚天剑工业应用是一种特殊的工业应用程序，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，每一个工业应用都是一些具体工业技术与知识要素的集合与载体。工业应用开发的三类主体三类主体IT人：负责软件开发、测试和维护工业人员：提供行业特定的需求和问题解决方案数据科学家：基于对海量工业数据的处理分析和数据建模工业应用的国内外现状《工业应用白皮书（2020）》截至2020年4月，重点工业互联网平台的平均工业应用数量为2329个由平台自己开发的工业应用平均数为622个，由其他企业或用户上传的工业应用平均数为1707个一般平台的工业应用平均数量为132个由平台自己开发的工业应用平均数为99个工业应用的国内外现状《工业应用白皮书（2020）》工业应用的国内外现状工业应用环节分布工业应用的国内外现状--工业应用生态系统中国航发集团商发公司基于民用航空发动机研发设计体系，将工业应用作为今后企业数字化转型的关键，构建了完整的民用航空发动机研发应用体系，经过几年的积累，已经开发出航空发动机研发设计不同专业领域的600多个工业应用支撑发动机研发设计郑州机械研究所开发了一系列齿轮系列工业应用，涵盖齿轮研发的全流程设计、校核及分析等业务。这些工业应用可以改变传统的齿轮研发方式，提高齿轮研发效率及产品质量，为齿轮设计行业提供应用。工业应用的国内外现状--工业应用生态系统航天云网基于多年在航天领域的积累和央企的技术优势，积极完善工业应用生态。目前，该生态系统形成涵盖研发设计、生产制造、经营管理和运维服务等全生命周期2000多款工业应用。这些工业应用能够帮助企业提高效率、降低成本，提高产品质量。在这个生态系统中，用户可以方便地找到所需的工业应用，并根据自己的需要进行使用，使得生产过程更加智能化、高效化、可持续化。工业应用的国内外现状美国GE的Predix平台Predix平台已经在全球部署了四个数据中心，装备了超过1000万个传感器，每天采集超过5000万条数据。Predix采用多租户“封闭式社区”模型，确保云租户属于工业生态系统工业应用的国内外现状德国西门子的MindSphere平台MindSphere是一款基于云的操作系统，支持全球访问基于云的应用程序和解决方案，并通过在边缘或云端执行高级流分析，快速跟踪关键和非关键流程的洞察力。通过将物联网数据与来自PLM、CRM、ERP、SCM、SLM和MES系统的信息相结合和分析，MindSphere可以为用户提供新的见解，访问基于工业的应用程序，并从物联网收集的大量数据中获得即时价值。工业应用的发展趋势趋势1：线下定制向线上模式转变线下定制开发的模式正在向“平台+软件”的线上模式转变。这为工业应用的开发和流通带来了新的机遇。海尔COSMOPlat作为一家领先的工业互联网平台，已经构建了一个以大规模定制为主线的开放生态体系。这个体系不仅包含了门户、开发者平台、应用市场等基础设施，还设立了开源社区和应用用户自主配置中心CUBA等高级服务，为工业应用的开发、流通和应用提供全流程赋能。工业应用的发展趋势趋势2：开发者社区成为工业应用开发主要推动力在开放的第三方开发方式下，工业应用开发已不再局限于平台运营者和客户，而是可以吸引更多有创造力和想象力的开发者加入其中，从而为工业应用的发展注入新的活力。阿里云推出的“物联网创客计划”，就是鼓励开发者基于阿里云IoT平台，构建更加智能、高效的工业应用解决方案。该计划为开发者提供了云资源、技术支持和市场推广等服务，吸引了大量有创意的开发者加入其中，共同开发出了许多优秀的工业应用解决方案。工业应用的发展趋势趋势2：开源为工业应用提供基础、部署和技术支持首先，开源技术提供了工业应用开发的基础和支持，这使得开发者可以利用这些成熟的技术来快速搭建自己的应用。在工业应用的部署和运维过程中，开源技术可以帮助开发者更加轻松地部署、管理和监控应用程序。开源技术还可以提供持续的技术支持，这意味着开发者可以获取来自全球开发者社区的技术支持和维护。工业应用的发展趋势趋势3：工业企业逐渐成为工业应用开发一大主体工业企业具备丰富的行业经验和资源，可以更好地理解行业内部的需求和发展趋势。工业企业在应用开发中拥有更多的技术优势和资源，可以更好地掌握应用开发的核心技术，提升应用的质量和性能。工业应用的发展趋势趋势4：结合应用所产生的大数据实现应用优化大数据还可以帮助企业更好地理解自己的业务和生产过程，从而提高效率和质量。在工业应用的开发和应用过程中，企业越来越注重数据的收集和分析，充分利用数据的价值，实现应用优化和效率提升。工业应用的发展趋势趋势5：传统工业软件微服务化重构工业软件在微服务化改造的推动下，逐渐向由一系列工业应用集组成的可解耦工业软件转变，这是工业应用开发的新趋势。在传统的工业软件，如CAD、CAE、ERP、MES、设备管理、绩效管理等，通过微服务化改造，变成了更加灵活、高效的工业应用，为工业生产提供了更为便捷的解决方案。工业应用的分类从业务环节和适用范围两个维度出发工业应用的分类按照业务环节分类研发设计类工业应用生产制造类工业应用运维服务类工业应用经营管理类工业应用工业应用的分类按照适用范围分类基础共性工业应用行业通用工业应用企业专用工业应用基于科学计算与系统仿真的工业应用技术02什么是科学计算科学计算是一项利用计算机技术来还原、预测和探索客观世界运动规律和演化特性的全过程。这个过程包括建立物理模型、研究计算方法、设计并行算法、开发应用程序以及进行模拟计算和分析计算结果等环节什么是科学计算首先需要确定研究对象，并深入了解其主要特征，抓住主要矛盾，进而建立相应的物理模型。在有了物理模型之后，科学家需要采用与其相适应的计算方法和算法，然后研制相应的应用程序来实现模型的计算和分析科学计算是一项高度复杂和多步骤的过程，需要科学家充分理解其研究对象，精通计算机技术，掌握计算方法和算法，以及具备良好的编程能力什么是系统仿真系统仿真也译作系统模拟，泛指基于实验或以训练为目的，将原本真实或抽象的系统、事务、流程，建立成模型以表征其行为、功能等关键特性，并予以系统化与公式化，以便对关键特征做出模拟。仿真是使用模型来研究系统性能的过程。仿真模型是现有或拟建系统的数学逻辑形式，用于生成人工历史和观察该历史模型，该模型构建了描述系统的概念框架。基于科学计算与系统仿真的工业应用发展意义工业应用的价值基于科学计算与系统仿真的工业应用发展意义工业应用是我国发展工业软件的新路径工业应用可以促进地方经济发展工业应用是促进企业数字化转型的有效手段基于科学计算与系统仿真的工业应用发展意义工业应用的应用可以改善企业效益工业应用可以实现个人价值MWORKS科学计算和系统仿真MWORKS平台是一款基于建模规范Modelica的系统建模仿真软件，它全面支持各种基础数学、函数及矩阵计算，具备微分代数方程、插值运算、概率与统计算法、逻辑运算等数学运算模型针对大规模复杂的数学计算问题，同元软控推出了科学计算环境MWORKS.Syslab，通过与同元软控系统建模仿真环境MWORKS.Sysplorer的一体化集成，形成完整的科学计算与系统建模仿真底座平台MWORKS科学计算和系统仿真该平台还提供一个支持脚本开发和调试的环境，通过脚本驱动系统建模仿真环境，实现科学计算与系统建模仿真过程的自动化运行。该平台还提供一个面向现代信息物理融合系统的设计、建模与仿真环境，支持基于模型的CPS开发。M