知识自动化，一画可两得

1、思想理念的创新

工业软件是工业技术工具，应当用工业（物理的）方式而非IT算法方式去创造；工业思想方法即机理、本构、模块化、端到端集成及画图等等；工业软件的应用者也是工业品的创造者，新的创新辅助设计技术应当支撑设计师在设计物理系统的同时，同步创成相关的计算分析程序；新一代工业软件应当具有模型可复用、系统易重构的技术特征，以适应复杂多变的工业个性化需求。

2、原理与技术创新

为了完备地实现多学科融合，须建立统御各单学科原理的工程物理系统原理。

工程物理系统集成是以组件端口连接集组而成，端口连接的作用机理可归纳为能量流、物质流、信息流，“三流合一”是工程物理系统的基本原理。

对于集中参数多学科集成系统，可以建立基于模型的数学自动演绎体系，以端到端的模式实现系统数学体系的自动建立，进而自动生成系统计算程序，形成知识自动化技术体系。如此，基于统一模型的知识自动化技术体系以工业的、物理的方式（绘制系统构型）实现了“画出系统构型，生成计算程序，体验系统性能”的工业软件创造与应用的新模式，以“一画两得”支撑“两化融合”，画出原理模型，即可自动生成代码，编出软件程序。

所幸有布局，技术已验证

十一五以来，科技部863先进制造领域及时把握了国际数字化设计领域技术创新发展趋势，及时布局开展了多领域物理统一建模语言Modelica基础理论和共性技术研究，在基础理论方法及使能技术方面取得较全面的突破，形成的研究成果在航空航天等领域的重点型号工程，如中国空间站全系统功能样机、嫦娥5号电总体设计及仿真、航天液体动力系统、大型民用飞机着陆及飞控系统仿真等，得到初步验证。

由于国家及时布局，我国目前已成为全面掌握多领域物理统一建模语言Modelica规范及技术体系的原创国，在基于模型的基础理论方法和软件实现方面目前处于国际先进水平（从跟跑进入并跑），但在形成全面的工业能力方面危机与机遇并存。

建议与构想

基于统一模型规范的全系统建模、分析、仿真优化及软件自动生成技术是国际智能系统与产品研发技术的重要创新方向。中国必须有所作为。

目前商用的“分科而制”单领域建模分析软件工具90%以上为国外掌控，其发展积淀长达数十年，如果我们仍然以传统方式追赶，可以说中国工业应用软件机会渺茫。

多领域物理统一建模理论方法与技术所创造的知识自动化技术体系创新了工业软件生成方式，在技术上形成了后发优势，可形成“一张白纸可以画出最新、最美的图画”的态势，是我国自主可控的高端分析建模技术和工业应用软件创新发展难得的机遇。

经过十一五、十二五科技部前期工作，中国已经突破了国际多领域物理统一建模核心技术，从技术“跟跑”进入“并跑”阶段，我们应当抓住中国创新的历史机遇，大力推动中国多领域物理统一建模技术体系研究和应用推广，完全有可能在系统建模分析软件领域全面突破，在技术上“并跑”保持第一梯队，在应用上实现“领跑”。

为此需要重视一下几方面工作：

1、深入持续的开展工业知识（模型）的表达与互联研究，建立完整的基于模型驱动的知识自动化技术体系，以知识自动化为技术手段，以设计智能化技术使命，与工业应用深度融合，逐步推进体系建设。

2、建立模型标准研究、领域模型创造与重用、基于模型的知识自动化系统软件以及模型应用的协作机制和体系，营造工业领域基于模型知识的新生态，开创中国工业系统智能协同新局面。

3、重视工业软件研究、开发、应用的人才培养，特别是在新工科教育中强化工业软件的基础作用。

4、针对面向CPS的智能产品系统建模与仿真技术体系，国家应当倡导自主可控，打通相关专项单点技术和资源（软件、硬件研发与工业应用联动），融入中国创新，强化应用迭代，为此组织力量（产、研、用）在重大创新工程中设立专题技术指标，形成技术创新联盟，在创新实践中迭代实现自主技术的可持续发展。

5、制定相关产业联动政策，鼓励工业界采用国产替代技术，结合中国创新工程，整合现有成果和资源，明确技术和应用指标，在本领域实现全面的可持续创新能力，掌握新一代工业软件技术体系可期可待。

作者：华中科技大学机械学院CAD中心陈立平教授