先进制造技术小论文

云制造

一：引言：

云制造，是在“制造即服务”理念的基础上，借鉴了云计算思想发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉融合的产品，是制造即服务理念的体现。采取包括云计算在内的当代信息技术前沿理念，支持制造业在广泛的网络资源环境下，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。

云制造是一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式。它融合现有信息化制造、云计算、物联网、语义Web、高性能计算等技术，通过对现有网络化制造与服务技术[13-14]进行延伸和变革，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，并进行统一、集中的智能化管理和经营，实现智能化、多方共赢、普适化和高效的共享和协同，通过网络为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用、安全可靠、优质廉价的服务。制造全生命周期过程包括制造前阶段（如论证、设计、加工、销售等）、制造中阶段（如使用、管理、维护等）和制造后阶段（如拆解、报废、回收等）。 二：发展历程

三：关键技术：云制造的关键技术主要包括以下5个方面：

模式、体系架构、标准、规范

制造资源和制造能力的云端化技术

制造云服务的综合管理技术

云制造安全与可信制造技术

云制造业务管理模式与技术

云制造体系架构包括物理资源层、云制造虚拟资源层、云制造核心服务层、应用接口层、云制造应用层等5个层次。云制造体系包括制造资源/制造能力、制造云、制造全生命周期应用三大组成部分。此外，它的运行还包括一个核心支持（知识）、两个过程（接入、接出）和三种用户（制造资源提供者、制造云运营者、制造资源使用者）。

云制造的运行原理如图1所示。首先，需要将各种制造资源与制造能力封装为云服务，这一过程可称为制造资源的“接入”。根据不同的制造需求，云服务能够聚集形成制造云。制造云是云服务的主要载体，面向制造全生命周期应用提供各种服务，这一过程称为“接出”。在整个云制造体系的运转过程中，知识起到了核心支撑的作用。知识能够在制造资源和制造能力的接入过程中，为智能化嵌入和虚拟化封装提供支持；在制造云管理过程中，为云服务的智能查找等功能提供支持；在制造全生命周期应用中，为云服务的智能协作提供支持。由此可见，云制造体系能够实现基于知识的制造全生命周期集成，提供了一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式。云制造应用模式如图2所示。首先，相关行业的用户通过云制造平台提出具体的使用请求。云制造平台是负责制造云管理、运行、维护以及云服务的接入接出等任务的软件平台。它会对用户请求进行分析、分解，并在制造云里自动寻找最为匹配的云服务，通过调度、优化、组合等一系列操作，向用户返回解决方案。用户无需直接和各个服务节点打交道，也无需了解各服务节点的具体位置和情况。通过云制造平台，用户能够像使用水、电、煤、气一样使用制造资源和制造能力。

基于对云制造的认识，初步提出了一个云制造的体系结构(如下图所示)。但这里面还有许多层面的问题尚待研究。例如，在云制造的运行机制方面，还需要探索制造资源共享的商业模式，推动机制等基本问题；在基础理论方面，云制造的基本概念、内涵、体系，技术基础等基础理论仍需探讨；在实现的关键技术方面，为了实现云制造的理念和完善的商业模式，还需要探索其中的平台构建，运行管理等实现技术：而应用实践方面，未来首先要开展若干云制造的试验试点。云制造体系结构因此，在云制造的推进上，要针对我国制造业发展面临的重大问题，以切实增加制造业及企业经济社会效益为目标，充分发挥信息化对我国制造业发展的支撑作用，探索以“制造即服务”为核心理念的云制造模式，整合制造资源，提供制造服务，提升制造业自

主创新能力，调整优化制造产业结构，促进制造业可持续良性发展，迈向全球产业价值链高端。基于对云制造的认识，初步提出了一个云制造的体系结构(如下图所示)。但这里面还有许多层面的问题尚待研究。例如，在云制造的运行机制方面，还需要探索制造资源共享的商业模式，推动机制等基本问题；在基础理论方面，云制造的基本概念、内涵、体系，技术基础等基础理论仍需探讨；在实现的关键技术方面，为了实现云制造的理念和完善的商业模式，还需要探索其中的平台构建，运行管理等实现技术：而应用实践方面，未来首先要开展若干云制造的试验试点。云制造体系结构因此，在云制造的推进上，要针对我国制造业发展面临的重大问题，以切实增加制造业及企业经济社会效益为目标，充分发挥信息化对我国制造业发展的支撑作用，探索以“制造即服务”为核心理念的云制造模式，整合制造资源，提供制造服务，提升制造业自主创新能力，调整优化制造产业结构，促进制造业可持续良性发展，迈向全球产业价值链高端。

四：发展研究现状

为了论证云制造理念的可行性，作者所在团队初步研发了一个云制造的典型应用——基于云仿真原型平台COSIM-CSP[15]的云仿真应用。此应用已初步用于某飞行器多学科虚拟样机的协同设计中。基于COSIM-CSP的云仿真应用中包含可视化普适门户界面技术、复杂产品项目管理技术、仿真资源虚拟化技术、容错迁移技术与安全可信机制、基于语义知识的资源服务质量评估、智能发现、自动组合与动态调度等技术，为云制造的进一步研究工作奠定了础。

五：发展展望：

云制造为制造业信息化提供了一种崭新的理念与模式，云制造作为一种初生的概念，其未来具有巨大的发展空间。对于云制造的研究与实践工作的开展，需要依靠政府、产业界、学界等多方联合与共同努力，云制造的应用将是一个长期的阶段性渐进过程，而不是一蹴而就的项目工程。对于业界的广大制造企业而言，当前迈入云制造仍具

有一定门槛。这首先要求制造企业具有良好的信息化基础，已经实现了企业内部的信息集成与过程集成。云制造的未来发展仍面临着众多关键技术的挑战，除了对于云计算、物联网、语义Web、高性能计算、嵌入式系统等技术的综合集成，基于知识的制造资源云端化、制造云管理引擎、云制造应用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是未来需要攻克的重要技术。

有关云制造的探索，有以下这几个方面。一是针对制造资源共享的问题，探索政府、企业、中介等参与应用模式、商业模式以及推动的工程机制。二是借助信息技术来支撑、构建和实现该模式，使云制造的概念落地。三是探索商业模式、运行平台和支撑技术中的前沿理论和相关技术问题；四是面向制造能力和制造资源集聚区域开展试点。云制造为制造业信息化提供了一种崭新的理念与模式。作为一个新生概念，云制造具有巨大的发展空间。云制造的研究与实践工作需要依靠政府、产业界、学术界等多方联合与共同努力。云制造的应用将是一个长期的阶段性渐进过程，而不是一蹴而就的项目工程。云制造要求制造企业具有良好的信息化基础，并且实现了企业内部的信息集成与过程集成。因此，对于当前业界的广大制造企业而言，实现云制造仍具有一定门槛。云制造的未来发展仍面临着众多关键技术的挑战。除了云计算、物联网、语义Web、高性能计算、嵌入式系统等技术的综合集成，基于知识的制造源云端化、制造云管理引擎、云制造应用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是未来需要攻克的重要技术。

制造业是国民经济和国防安全的重要支柱，是一个国家工业化的战略性产业。中国政府已将“制造业信息化”作为其实现新型工业化道路的战略举措。制造业信息化是指以信息（采集、传递、加工、处理、应用）技术为核心，将信息技术、建模与仿真技术、现代管理技术、设计/生产/实验技术、系统工程技术及产品相关的专业技术综合运用于企业（或集团）产品研制的全系统、全生命周期活动中，集成优化

其中的三要素（人/组织、经营管理、技术）及四流（信息流、物流、价值流、知识流），进而改善企业（或集团）产品及其开发时间、质量、成本、服务、环境清洁和知识含量，以增强企业（或集团）的市场竞争能力，实现企业(或集团)的跨越式发展[1-2]。值得指出的是：这里提的“制造”是“大制造”，是从产品的市场分析开始，到设计、加工生产，从试验、训练、使用、

维护到报废等全生命周期的活动。制造业信息化的发展总趋势是集成化、数字化、智能化、敏捷化、网络化、绿色化和服务化。当前，“服务、资源环境、知识创新”[3]正成为制造业核心竞争力的关键因素。中国在2009年已成为仅次于美国的全球第二大工业制造国，但是仍未能成为制造强国。“中国制造”的总体水平仍处于国际产业分工价值链的低端，创新能力比较弱，并且受到资源环境的严重制约。基于现状，中国制造业必须尽快突破，实现向“服务型制造” [4]、“绿色制造”[5]和“中国创造”的转变。 基于高速发展的信息技术，本文提出“一种基于知识、面向服务的高效低耗网络化智能制造新模式—云制造”。云制造技术的研究与应用将会加速推进中国制造业信息化向网络化、智能化和服务化方向发展，从而将中国制造业信息

化提升到新的高度和水平。

六：结束语

当前，国际制造业正向着服务化、高效低耗、知识创新的方向发展，中国制造业面临着巨大的挑战与机遇。制造业信息化技术经历了信息集成、过程集成和企业间集成，目前，关注焦点日益集中于服务、环境、知识等核心价值因素。基于云计算的思想，本文提出“一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式—云制造”，它的研究与应用将会加速推进中国制造业信息化向网络化、智能化、服务化”方向发展。本文对云制造的技术础、概念、运行模式、体系架构及技术进行讨论，给出初步研究成果，并对云制造的未来研究做出展望。