一文详解：工业软件“低代码开发平台”技术架构研究与分析

摘要：围绕目前工业软件低代码开发平台的机遇与挑战，提出了基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台技术架构。该架构主要由工具链、引擎库、模型库、组件库、工业数据网关和应用门户等组成，并阐述了各部分功能与作用，同时探讨了其应用模式和应用价值，旨在为我国工业软件产业的发展提供有力的参考和支持。

引言：

工业软件作为制造业数字化转型的关键支撑，已经愈发受到社会各界高度重视。在制造业数字化转型过程中，企业需要构建更加智能、高效、协同的工业软件系统，以满足市场不断变化的需求，低代码平台(Low-Code Development Platforms,LCAP)提供了一种快速开发、快速迭代、快速测试的开发模式，助力企业快速实现数字化转型，缩短产品上线周期和降低开发成本。

1、工业软件低代码开发平台发展现状

1.1 工业软件低代码开发平台的机遇

目前，低代码开发模式持续受到关注。

在国家层面，2021年11月，工信部印发《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》，提出突破知识工程、低代码化等生产体系和生产关系优化的关键核心技术。2022年11月，工信部印发《中小企业数字化转型指南》，提出研发推广低代码产品服务，助力中小企业自行创建、部署、使用和调整数字化应用，提升中小企业二次开发能力和需求响应能力。2024年12月，国家发展改革委等部门印发《关于促进数据产业高质量发展的指导意见》，提出聚焦一体化算力、公有云、低代码平台，以及可信数据空间等数据流通利用基础设施，重点培育一批具有国际竞争力的数据基础设施企业。

在地方层面，吉林、江苏、深圳、上海、山东等地陆续发布相关政策，均将低代码开发平台作为重要技术路径进行推广应用。根据 Gartner 调查研究，到 2029 年，企业低代码开发平台将用于全球 80% 的企业的关键任务应用程序开发高于 2024 年的 15%。

1.2 工业软件低代码开发平台的挑战

目前，国内外各大工业软件厂商纷纷投入到工业软件低代码技术的研发中，然而，现有低代码开发平台仍然存在着无法满足复杂业务场景需求、不兼容传统开发模式、难以对接已有工业设备和系统等问题。因此，构建基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台将是下一步重点发展方向，对提高开发效率、促进创新、简化部署和维护、实现设备和系统的无缝集成以及支持数据智能分析等具有重要意义。

1.3 工业软件低代码开发平台的认识

Gartner 认为：“低代码开发平台是一种使业务人员能够快速易用地创建软件应用程序的开发工具。这些平台提供了图形化界面和可视化组件，支持少量或无需编写代码的方式，用于创建应用程序的用户界面、代码逻辑和系统集成。”

Forrester 提出：“低代码开发平台是一种支持快速应用程序开发和交付的工具集合。它们提供了可视化的界面、预构建的组件和模板，以及少量编码功能，帮助开发者能在较短的时间内创建应用程序并满足业务需求。”

根据中国电子技术标准化研究院牵头制定《低代码开发平台能力要求》，低代码开发平台是面向开发者，采用模型驱动和数据驱动等方法，基于组件、模块和模板等方式，通过使用可视化界面进行拖拽、配置，并结合少量代码可以使开发者快速开发应用的一类软件系统。

2、工业软件低代码开发平台技术架构

基于对工业软件低代码开发平台的应用需求，本文提出一套可供工业软件领域快速应用的基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台技术架构。该架构主要由工具链、引擎库、模型库、组件库、工业数据网关、应用门户等组成，形成了一个完整的工业软件低代码开发平台，如下图所示。

2.1 工具链

工具链为低代码开发者提供一套完整的工具集，能快速实现自定义数据模型接入、自定义组件开发、应用调试/测试、应用自动化部署以及应用进程监控，旨在为开发者提供完备的技术支撑，便于开发者聚焦应用开发。

工具链由四大基础工具构成：插件接入工具、代码生成工具、调试/测试工具、运维监控工具。四大基础工具各司其职，围绕兼容适配集成、代码自动生成、应用质量保障，敏捷部署，易维护、易迭代的版本控制以及应用监控等多方面，聚力协助低代码开发者在使用可视化拖拉拽的工业软件应用设计器时提供自动化能力支撑。

2.2 引擎库

引擎库为开发者提供各类生产工艺的逻辑模板，旨在为用户提供可视化设计的驱动力，还原工业场景的业务逻辑，加速工业软件应用开发。以软件工程知识作为方法论，将特定行业、特定领域、特定场景的工艺进行输入，对业务数据、设备数据和函数库的业务加工数据、设备加工数据进行集成，通过业务解耦、元数据管理、事件驱动和服务化的技术手段抽象组合成引擎库。

引擎库分为事件订阅引擎、计划任务引擎、代码生成引擎以及接口引擎对业务数据、设备数据进行数据集成，对函数库的业务加工数据、设备加工数据进行流程化处理，并为应用门户开展拖拉拽开发应用提供流程驱动能力，为传统信息系统升级、工业软件应用开发提供技术支撑。

2.3 模型库

模型库是汇聚“人机料法环”各项工业要素和要素间关联关系的仓库，主要包括设备模型、机理模型、工业算法、工业函数等，其致力于为用户提供可视化的工业数据建模和模型管理能力，降低工业生成环节中人员、机器、原料、方法、环境数字化管理难度，更好地支撑与工业软件的融合应用；通过对工业设备信息整合和对工艺、流程、场景、环境等工业精益制造经验进行抽象，从而进行工业生产模型化沉淀，便于工业软件应用拖拉拽开发管理，支持以物模型形式接入工业设备。

2.4 组件库

组件库是构建可视化拖拽拼装的基石，致力于为用户提供可视化设计能力，降低复杂工业软件应用构建难度，提升工业软件开发效率。通过半自动、可视化的开发模型，以模型驱动、业务解耦、元数据的组件设计工艺为基础，利用抽象表达方法，将特定行业、特定领域、特定场景的工业知识封装。组件库分为UI组件、界面逻辑组件、后台逻辑组件工作流组件等，对模型库、引擎库中的对象进行可视化封装，并为应用门户开展可视化拖拉拽搭建应用提供支持。

2.5 工业数据网关

工业数据网关作为低代码开发平台与工业设备的连接通道，不仅确保了设备的顺利连接和高效使用，而且还承担着将低代码平台与传统工业信息系统接口进行有效对接和集成管理的重任。通过工业数据网关，低代码开发平台得以扩展其功能，通过API功能实现对工业设备接入的全面支持，并为工业自动化和智能化的发展提供技术基础。

2.6 应用门户

应用门户是专门设计用于构建工业软件的生产流水线，能够提供一个全面的解决方案，涵盖了从软件设计、开发、测试、部署到发布、维护的整个生产过程。通过应用设计器，用户可以进行应用管理，利用拖拉拽的开发方式，实现快速的应用开发管理。

此外，应用门户还提供应用测试管理能力，确保软件在发布前的质量和性能达到预期标准。应用部署环境则使得软件的上线过程变得简单快捷。同时，应用门户还为用户提供了强大的可视化管理能力，显著降低了构建复杂工业软件应用的难度，同时大幅提升了工业软件应用开发的效率。

3、工业软件低代码开发平台应用模式

3.1 工业软件快速开发

通过构建可视化拖拉拽的开发管理、应用测试管理、应用部署环境、应用管理等模块，其中，可视化拖拉拽的开发管理在于构建一套支持“拖拉拽的图形化设计器，定义复杂的界面模型、动作流模型表达式模型、业务逻辑模型和工作流模型；

应用测试管理通过调试/测试工具提供的可视化的管理能力，实现接口调试、界面调试、压力测试和接口测试应用部要环境管理通过应用部要工具提供的可视化管理能力，实现打包管理、应用部署、多环境管理和集群管理；

图源：织信Informat低代码平台

应用管理通过可视化的界面进行工业应用生命周期管理：运维中心基于运维监控工具和版本控制工具，提供可视化的日志中心、链路监控和版本管控、异常管理等运维管理能力。工业软件低代码开发平台通过上述各模块协同运作，支持工业企业快速搭建如生产管理、设备监控、供应链协同等应用，能够大幅降低开发门槛与成本，缩短应用上线周期，高效满足工业场景多样化、个性化的数字化转型需求。

3.2 传统信息系统升级

由于业务流程变更，需求场景新增，传统信息系统将会被要求系统升级改造。而由于传统信息系统拥有较为复杂的架构和设计，使得系统的灵活性和可扩展性受限，当需要新增功能或进行系统升级时，需要对大量的代码进行修改和重构，增加了开发的复杂性和风险，同时升级过程更加冗长。

因此，基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台引擎可以提供可视化的开发工具和模板，针对传统信息系统新增需求，让开发人员通过拖拉拽和配置的方式快速创建应用，并通过服务集成、嵌入式集成、代码融合等3种主要方式与传统信息系统集成，以轻量化迭代模式替代大规模代码重构，帮助传统信息系统快速实现系统升级。

4、工业软件低代码开发平台应用价值

4.1 缩短创新周期

在传统的研发设计过程中，企业的各业务部门在研发技术创新方面，为实现自己的创意和想法需要大量的沟通成本，经历包括需求提出、需求理解:评审、立项、招标等繁杂的流程，实现周期长、响应慢，通过使用基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台提供的可视化的开发环境，使得非技术人员也能够参与应用程序的构建，能显著地降低创新周期。

4.2 降低试错成本

在传统的技术框架下，研发的创新应用都需要大量人力、物力成本，一旦失败，责任重大。基于工业软件低代码开发平台即开即用的优势，通过可视化拖放和配置的方式，使得开发过程更简单，减少了对专业开发人员的需求，省去大量中间流程及资源，用户能用较低的成本来试错，从而提升创新成效。

4.3 解决资源缺乏问题

在传统开发过程中，常常因为软件开发资源，数据资源、T硬件资源获取的及时性问题，创新点无法及时有效地付诸于应用开发过程，阻碍了应用创新。基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台直接与Paas、laas平台融合对接，软件和硬件资源按需随时申请，立即分配、马上使用，将直接规避资源获取的问题，为创新型研发提供有力支撑。

4.4 提升创新结果可复制性

以工业应用场景为例，各用户单位之间往往缺乏创新创意的沟通渠道，创新成果难以复制，推广成本高，因而导致基地之间数字化水平出现巨大差距。基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台可以将业务创新表单或应用直接存储为应用模版，实现在不同基地之间进行复用，便捷提升创新的价值推广。

5、结语

工业软件产业发展需要各方共同努力，同时需要创新技术路线。

本文针对当前工业软件低代码开发所面临的机遇和挑战，系统分析相关需求，提出套基于自动化引擎的工业软件低代码开发平台技术架构，为工业软件相关方开展研发和应用提供相关借鉴，从而为我国工业软件产业发展作出积极贡献。

参考文献：

工信部：十四五软件和信息技术服务业发展规划
工信部：中小企业数字化转型指南
Gartner：中国低代码应用平台竞争格局报告
Forrester：中国低代码平台市场现状分析报告