操作系統與工業軟件

操作系統與工業軟件是制造業數字化網絡化智能化的基石，是新一輪工業革命的核心要素。發展桌面/服務器和手機操作系統及高端制造業嵌入式操作系統，以工業大數據系統、工業互聯網平臺與制造業核心軟件為代表的基礎工業軟件，面向先進軌道交通裝備、電力裝備、農業裝備、高檔數控機床與機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備與高技術船舶等重點領域的工業應用軟件，對我國工業領域高質量可持續發展具有重要意義。

需求

新一代科技革命與產業變革以數字化網絡化智能化為特征，其核心是將以云計算、物聯網、大數據、人工智能為代表的新一代信息技術與現代制造業深度融合，以推動產業轉型升級。為提高我國操作系統和工業軟件核心技術水平，依托我國作為“制造大國”的戰略必爭和優勢產業，利用中國互聯網生態與應用的全球領先者地位，緊緊抓住新科技革命與產業變革提供的歷史機遇，實現操作系統安全可靠，結合新一代信息技術推動工業軟件的重構與跨越發展。

目標

到2020年，突破部分關鍵核心技術，聚焦生產效率提升與制造服務轉型，工業大數據軟件與工業互聯網平臺在重點行業基本應用普及。

到2025年，基本形成安全可靠的工業操作系統與軟件標準體系。突破三維幾何引擎、CAE求解器等工業軟件關鍵核心技術，CAD、CAE等研發設計類核心工業軟件實現突破。形成3~5個達到國際水準的工業互聯網平臺，培育30萬個以上的工業App。

到2030年，打造出具有良好市場化應用效果的工業操作系統及軟件生態。嵌入式操作系統、CAD、CAE等研發設計類核心工業軟件在高端裝備制造等行業基本可用。形成1~2個國際領先的工業互聯網，工業App數量超過百萬個。

發展重點

1. 重點產品

操作系統

銜接“核高基”等重大專項形成的成果，面向工業、商業和個人應用，研制安全可信、交互友好、兼容性強的桌面/服務器操作系統、手機操作系統，并在此基礎上進行軟件的開發、遷移和適配，構建應用軟件生態。研制高端制造業嵌入式操作系統及智能化邊緣計算系統與應用，并在先進軌道交通裝備、電力裝備、農業裝備等關鍵領域推廣應用。

工業大數據系統

面向終端與云端數據的交換融合與智能協同，重點突破多源設備、異構系統、運營環境等海量工業數據的泛在采集、協議轉換、存儲轉發與邊緣計算技術。研制設備端的嵌入式數據管理平臺與實時數據智能處理系統，開發云端具有海量處理能力的工業數據采集、存儲、查詢、分析、挖掘與應用的工業數據處理軟件棧，以及完整的工業數據安全管控體系。構建覆蓋產品全生命周期和制造全業務活動的工業大數據系統與應用，支持企業多源異構數據的整合集成與統一訪問，推進人工智能技術落地，實現“數據驅動”的智能化應用。

工業互聯網平臺與工業App

研發工業以太網等網絡連接層軟件，構建工業互聯網平臺體系架構與標準體系，搭建工業互聯網管理服務平臺（工業PaaS），開發一批多語言開發工具、工業機理模型、微服務功能組件及工業資源庫（包括知識庫、零件庫、工藝庫、標準庫等）。推動開發者圍繞特定行業、特定場景的云應用需求，開發工業App，形成行業專用App構件庫。打造平臺功能豐富與海量用戶使用的雙向迭代、互促共進的工業互聯網平臺生態體系。

核心工業軟件

圍繞工業關鍵基礎支撐與核心重大需求，突破三維幾何引擎、求解器等關鍵核心技術，構建研發設計（CAD/CAE/PLM）、經營管理（ERP/SCM）、生產控制（DCS/SCADA）、運維服務（MRO/CRM）等核心工業軟件，打造支持工業互聯網的工業軟件體系化解決方案，推進工業軟件的產用融合迭代推進，發展支撐智能制造的工業應用軟件體系。

2. 關鍵技術

“端到端”的工業軟件安全技術

研究從設備端到云端的控制系統安全、硬件安全、網絡通信安全、系統安全、數據安全、信息與系統安全、本質安全等技術。研究開發安全、高可信工業軟件系統的安全標準、驗證技術與認證體系。

工業基礎資源庫與標準化技術

重點構建與工業軟件相配套的工業基礎資源庫接口標準化體系。研究工業基礎資源庫的分類標準，布局適應中國制造環境特點的工業基礎資源庫架構與生態體系。研究工業基礎資源庫的標準化評估與認證體系。

操作系統微內核技術

研究高穩定性、高可擴展性、高可移植性的可信操作系統微內核架構，突破微內核系統調度技術、微內核虛擬存儲管理技術、微內核計時技術，構建微內核代碼形式化驗證技術，開發基于微內核的操作系統。

設備端智能化技術

研究小容量的嵌入式數據庫系統，以及數據緩存與數據同步、交換技術。加快研究終端的環境語義建模技術，以及實時數據動態采集、變頻傳輸、視覺理解、單機智能分析與控制、區域協同等終端智能化新技術。

工業大數據管理與分析技術

研發工業數據的實時采集、高吞吐量存儲、數據壓縮、數據索引、查詢優化、數據緩存等關鍵技術。研究時空關聯與機理模型下的數據質量檢查與修復關鍵技術。研究前端裝備實時數據與后臺信息系統關系型數據的集成技術。突破工業大數據并行分析處理技術、機制模型建模技術、知識推理技術與仿真模型。

工業互聯網平臺關鍵技術

研究工業互聯網平臺組態式低代碼開發技術、透明化數據服務構建技術、安全的跨平臺協同技術，實現數據集成、分析與應用開發支撐。圍繞平臺功能、兼容性、可靠性、安全性、負載壓力等方面開展測試驗證關鍵技術研究，構建一批測試驗證工具，建立工業互聯網平臺測試驗證環境。

戰略支撐與保障

1. 推動開源社區建設

鼓勵中國企業參與到國際主流開源社區，成為具有投票權的理事單位。建立一批能夠融入國際化發展的開源社區，加強開源社區建設，提供良好的開發環境，共享開源技術、代碼和開發工具。

2. 構建標準體系

建立重點領域工業軟件體系與標準，加強操作系統與工業軟件標準的制修訂工作，鼓勵有實力的單位牽頭制定國際標準。建立操作系統與工業軟件的國家評測與認證標準體系。

技術路線圖

操作系統與工業軟件發展技術路線圖如圖1-3所示。