百年來，圖紙定義產(chǎn)品，工藝約束制程，說明書描述功能，已成工程慣例。一旦產(chǎn)品造好，若想改動其功能和性能極其困難。工業(yè)軟件的誕生，逐漸改變了一切。 工業(yè)軟件是工業(yè)化的頂級產(chǎn)物。它如容器一般盛裝了人類工業(yè)知識，給制造業(yè)帶來兩大巨變：第一，改變了傳統(tǒng)的設計、工藝、生產(chǎn)和運維方式，產(chǎn)品隨時在賽博空間迭代優(yōu)化，使制造過程敏捷精準；第二，塑造了產(chǎn)品的“五官”和“大腦”，產(chǎn)品在物理空間的行為隨場景而自動調(diào)整。兩大巨變?nèi)趨R，形成一種新工業(yè)智能模式——軟件定義制造，并由此創(chuàng)造了一個制造新范式：智能制造。 智能制造，顧名思義，一是智能，二是制造。制造乃經(jīng)濟之源，立國之本，作用于物質(zhì)原子；智能乃基于軟件所蘊含的人類智力成果和知識精粹，承載于比特數(shù)據(jù)。比特和原子攜手，賽博系統(tǒng)和物理系統(tǒng)融合，其結果就是賽博物理系統(tǒng)（CPS）。作為使能系統(tǒng)，CPS讓賽博中的數(shù)字虛體在軟件定義的作用下，更精準地控制物理實體的形狀和運動。 作者預測，未來的智能制造，是每一個原子都可以被軟件給出的比特數(shù)據(jù)精準控制的制造。這種控制體現(xiàn)在機器、材料的構成上，比特數(shù)據(jù)將會恰當?shù)匕才藕涂刂泼恳粋�原子的位置，以及原子之間的相對位置，會精準地控制每一個零件的形狀和屬性，精準地控制各個零件的所在位置，還會精準地控制這些零件之間的相對運動以及耗能等。 作者梳理了以智能制造為主攻方向的新工業(yè)革命內(nèi)涵，總結了五個基本特征： ①“人智”轉“機智”——人類知識不斷進入軟件，知識載體由以碳基知識為主轉向以硅基知識為主，數(shù)字生產(chǎn)力激增； ②傳感器低價普及——傳感器為產(chǎn)品增添了“五官”，極大增強了產(chǎn)品和設備的感知能力，物理信息加速數(shù)字化； ③軟件定義制造——工業(yè)軟件成為設備和企業(yè)的“大腦”，算法/算力急劇增加，軟件定義了材料/零件/系統(tǒng)的時空表現(xiàn)； ④真正兩化融合（軟件閉環(huán)）——比特擁抱原子，IT攜手OT，賽博融合物理，軟件給出的數(shù)字指令跨時空精準操控物理設備； ⑤大范圍優(yōu)化配置制造資源——基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)多域而非單域、大范圍而非小范圍優(yōu)化配置制造資源。 上述五個基本特征中，每一個都是依靠工業(yè)軟件來實現(xiàn)的。 軟件定義制造，是一個略有爭議的話題，爭議焦點在于對“定義”的理解。本書所討論的“定義”，是基于工業(yè)軟件作為數(shù)字化手段的兩個基本特點：一個是基于軟件形成的“研發(fā)與管理手段數(shù)字化”，即用軟件作為輔助手段，與設計者的思考形成交互，以“軟件定義產(chǎn)品形/態(tài)/質(zhì)地/行為”的方式開發(fā)復雜產(chǎn)品——因為復雜產(chǎn)品已經(jīng)無法用傳統(tǒng)的人工手段來很好地完成；另一個是基于軟件形成的“產(chǎn)品本身數(shù)字化”，即將軟件嵌入芯片，芯片嵌入產(chǎn)品/設備之中，讓軟件成為其中的“軟零件”“軟裝備”，以“軟件定義數(shù)據(jù)自動流動規(guī)則”的方 式，根據(jù)工作場景自主決策，以精確的動作指令操控物理設備。 以上兩種語境下的“軟件定義制造”，是有著充分的意義的，是經(jīng)過實踐檢驗的，是可以持續(xù)發(fā)展的。 工業(yè)軟件極其重要，是新工業(yè)革命的關鍵要素，但是作者不認同“軟件定義一切”等過分夸大軟件作用的說法。作者認為：軟件、芯片、互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化軟/硬件設備，都是新型工業(yè)要素，是服務于工業(yè)的配角。以工業(yè)為主體，以數(shù)字化/信息化手段為輔助，這是工業(yè)轉型升級、繁榮發(fā)展的基本定位。鑒于工業(yè)天量般的體量和必須以物質(zhì)產(chǎn)品支撐國民經(jīng)濟發(fā)展的基本屬性，軟件賦能作用再強大，也不能決定工業(yè)，更不能替代工業(yè)，而是讓工業(yè)發(fā)展更快，工業(yè)產(chǎn)品更精良，工業(yè)過程更精準，工業(yè)經(jīng)濟更強勁，工業(yè)發(fā)展更宜人。 本書名為“鑄魂：軟件定義制造”�！拌T”有金字旁，本意是把熔化的金屬倒在模子里制成器物，解構原料，重構質(zhì)地及器形，從而形成鑄造這門既古老又現(xiàn)代的生產(chǎn)制造工藝。說它古老，是因為大約6000年前，人類就已經(jīng)掌握了鑄造青銅器的技術，開創(chuàng)了金屬時代的器具制造；說它現(xiàn)代，是因為層出不窮的新鑄造工藝仍在支撐制造業(yè)迅猛發(fā)展。在本書封面設計中，銅鏡代表了青銅器時代的物理實體，與創(chuàng)造并記憶了銅鏡的意識人體和電腦里刻畫銅鏡的數(shù)字虛體彼此交匯，再次重申了作者首創(chuàng)的“三體智能模型”的內(nèi)涵。 在中國古人眼里，魂，主管人之精神靈氣，魄，主管人之肉體生理。類比到產(chǎn)品上，顯然軟件是今日產(chǎn)品之魂，是機器自治之本和智能之源。如果沒有軟件，無數(shù)先進的機床、儀器、設備等都會癱瘓，成為沒有靈魂、失去價值、無法使用的廢銅爛鐵。 《鑄魂》的本意，就是要強調(diào)軟件對于制造業(yè)的極其重要性，就是要厘清軟件定義的實質(zhì)及其對制造的關鍵使能/賦能作用。 軟件定義制造正在成為制造業(yè)新的發(fā)展趨勢，并且獲得了政府部門的有力支持。我國工業(yè)和信息化部（以下簡稱“工信部”）在2016年12月18日發(fā)布了《軟件和信息技術服務業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》，其中“軟件定義制造”被列為一種重要發(fā)展趨勢，進行了特別的描述：“軟件定義制造激發(fā)了研發(fā)設計、仿真驗證、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理等環(huán)節(jié)的創(chuàng)新活力，加快了個性化定制、網(wǎng)絡化協(xié)同、服務型制造、云制造等新模式的發(fā)展，推動生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)服務型制造轉變�！� 軟件定義制造理念由誰率先提出，難以考證。但是在具體的工業(yè)實踐中，在以德國工業(yè)4.0、美國國家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡（NNMI）/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、日本工業(yè)價值鏈為代表的工業(yè)強國的國家/企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中，該理念已經(jīng)體現(xiàn)得淋漓盡致。德美日各自采用的包含了軟件+硬件平臺+標準規(guī)范+技術體系等內(nèi)容的復雜系統(tǒng)，其核心使能技術就是工業(yè)軟件。工業(yè)軟件是建立工業(yè)生態(tài)體系的關鍵要素，是聯(lián)接了各種工具、機器、設備等工業(yè)“軀體”的“大腦和靈魂”。誰掌握了更多、更好的工業(yè)軟件，誰就擁抱了工業(yè)發(fā)展的未來。 在西方發(fā)達國家，既有諸如微軟、IBM、SAP、谷歌等IT公司大力發(fā)展數(shù)字信息技術，也有空客、波音、GE、洛克希德·馬丁等工業(yè)企業(yè)在不斷推行工業(yè)技術軟件化。從代碼行數(shù)看，洛克希德·馬丁公司已經(jīng)超過微軟成為世界最大的軟件公司。大眾汽車公司2019年宣稱要成為一家軟件公司。NASA聯(lián)合GE、普惠等公司發(fā)展NPSS軟件已有20余年，該軟件內(nèi)嵌大量航空發(fā)動機設計方面的知識、方法和技術參數(shù)，用其一天之內(nèi)就可以完成發(fā)動機的一輪方案設計。美國AVM計劃在2013年取得驗證項目成功，并將成功經(jīng)驗轉入NNMI，成為美國數(shù)字化設計與制造創(chuàng)新中心的重要支撐。AVM所涉及的核心技術雖然未像工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、工業(yè)軟件等信息化技術一樣被大規(guī)模宣傳，但它們代表了美國工業(yè)的核心邏輯，是美國再工業(yè)化進程中最有價值的東西。波音787研制過程用了8000多種軟件，其中約1000種是商業(yè)軟件，其他軟件都是波音公司自用軟件，包含了波音多年積累的核心工業(yè)技術。這7000多種自用軟件，成為其他企業(yè)難以企及波音飛機研制水平的高門檻。 軟件定義，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)的一種技術現(xiàn)象：軟件不僅定義了零件，定義了材料，也定義了產(chǎn)品，定義了工裝，定義了工藝，定義了裝配，定義了產(chǎn)線，定義了生產(chǎn)流程，定義了供應鏈，定義了產(chǎn)品使用場景，定義了產(chǎn)品維護與升級，定義了客戶，定義了銷售，定義了企業(yè)，定義了所有可以定義的一切。 定制造之義，鑄工業(yè)之魂，強工業(yè)之軀。工業(yè)是一個國家的立國之本，制造業(yè)是一個國家的強國之基�！败浖�定義制造”，如同一把閃閃發(fā)亮的金鑰匙，正在幫助我們打開智能制造、兩化深度融合和中國工業(yè)轉型升級的三重大門。 2019年11月18日