云制造综述.doc

月2011年11月陈落根：云制造综述云制造综述 *陈落根天津大学机械学院机械制造及其自动化专业2011级硕士生摘要：本文在前人的研究基础上，总结了云制造的概念，比较了云制造与现有先进制造模式之间的关系，分析了云计算与云制造之间的关系。本文还对云制造的发展阶段提出一些想法及指出了云制造应用的一些难点问题。关键词：云制造 云计算 云服务 制造业信息化 0 前言中国是全球制造中心，在2009年已成为仅次于美国的全球第二大工业制造国，也是当今世界上拥有制造加工资源最丰富的国家。但是，我国制造企业普遍存在制造资源和制造能力的不均衡，资源闲置与资源短缺并存，能力过剩与能力不足同在。中国的制造业有其复杂的特点，中国制造业中90%以上是中小企业，他们信息化需求、信息化建设能力、信息化投资能力有限；并且不同的制造企业有不同的业务模式和业务流程，个性化十分突出。面对这些复杂的情况，云制造的盘活制造资源的思想也许可以解决资源闲置与资源短缺的问题，云制造的公共服务平台也许能破解中小企业信息化的难题。1 云制造的基本概念1.1 云制造的定义李伯虎院士认为云制造是一种面向服务的高效、低耗，基于知识的网络化的新制造模式，融合现代信息化制造技术、云技术、物联网等技术，把各类制造之间和制造能力集虚拟化、服务化并且进行统一的集中的智能化管理，从而通过网络和一个云制造平台中间件，将制造全生命周期的前期、中期、后期提供给用户，提供随时获取按需使用的优质廉价的服务。中国航天科技集团公司总工程师杨海成认为“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”。科技部高新司先进制造及自动化处周平处长提出云制造的核心就是如何盘活制造资源的存量。国家“863计划”先进制造技术领域专家组组长王田苗认为云制造可以分为由低到高两个层次实现：低层次是提供相对功能明确、价格低廉的产品、设备的制造平台。高层次是根据顾客的设计或加工需求，整合制造资源，帮助客户完成相关产品的设计、加工、制造和配送，提供一整套加工制造的服务平台。综合上述专家学者的观点，我们可以认为云制造是一种以制造服务为导向，以信息化技术、物联网技术、云计算技术等为支撑技术，以满足个性化产品需求和使现有制造资源利用效率最大化及利益最大化为目标，具有全球化、服务化、协同化、绿色化、智能化等特点的现代制造模式。1.2 云制造与已有制造模式的区别现已有许多先进的制造模式，比如敏捷制造、网络化制造等等。云制造虽然和它们有些共同点，但也有一些特别的地方。在理念上, 云制造综合了敏捷化、绿色化、个性化和服务化等思想, 但从应用模式与组织实施角度来说,云制造与敏捷制造相比也有一定的差异。敏捷制造是通过构建企业间或企业内协作联盟，来快速响应外界需求，从而达到提高制造企业敏捷化的目标。而云制造是围绕产品全生命周期和经营管理全过程来搭建一个资源丰富的制造服务云平台，它是一种大合作、全面的联盟。还有，他们在平台的构建和运行支撑技术方面也有很大的区别，敏捷制造、网络化制造资源共享平台主要是以网格技术为支撑搭建的，平台拓扑结构较为单一，缺乏灵活性， 而云制造服务平台则以云计算技术为支撑，其平台和系统架构更加灵活，伸缩性和扩展性更强。我个人认为，不管是敏捷制造，还是网络化制造，它们都是由主导产业发展的企业强强联合来实现的，而云制造服务对象更多的是一些高端加工能力不足的中小企业，服务对象上有本质区别，这就是云制造的最大特点，它完全为中国目前制造业的国情而诞生的。2 云制造与云计算的关系云计算作为一种新的服务化计算模式，近年来正在产业界兴起并逐步走向成熟。云计算是一种基于互联网的计算新模式，通过云计算平台把大量的高度虚拟化的计算资源管理起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务。我们借鉴云计算思想，将“制造资源”代替 “计算资源”，云计算的计算模式和运营模式将可以为制造业信息化所用。云计算面向的是计算资源，而云制造面向的则是制造资源。云制造是在云计算提供的IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）基础上的延伸和发展，它丰富和拓展了云计算的资源共享内容、服务模式和技术。云计算共享了计算资源，如存储、运算器、软件、数据等资源。云制造共享制造资源和制造能力。软制造资源：制造过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等；硬制造资源：各类（大）制造硬设备如机床、加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等；制造能力：制造过程中有关的论证、设计、生产、仿真、实验、管理、集成等能力。云计算和云制造共享的内容不一样，服务内容当然也不一样。云计算提供用户网上提交任务与操作计算资源的服务，而云制造除了提供用户网上提交任务外，还包括交互、协同和全生命周期制造服务。也更加重视和强调制造全生命周期中所需的资源和能力服务。云制造与云计算，他们还有一个更大的区别。因为制造资源的流动性差，在云制造的应用中需要有第三方物流配送的参与。显而易见，物流成本会增加云制造应用的整体代价。 3 云制造的几个发展阶段我认为，云制造实施大体上可以分为三个阶段。第一阶段，打造一个供销与租赁业务的云服务平台。这是是相对比较容易发展的模式，就是在这个平台上我们可以购买或租赁到功能明确、价格低廉的产品或设备。这个平台就好象 “淘宝网”、“当当网”一样。在这个平台上，我们可以把资源信息尽可能的集中。例如，工程机械、运输机械等这些行业集中社会资源比较容易，我们可以采用租赁的方式将其盘活。还有很多重型、大型、高精尖设备，他们非常昂贵，对于很多企业来说无法承担，如果我们通过这个平台把他们的剩余加工能力收集起来，为社会提供开放，那将大大提高设备的使用效率。这种方式既体现了服务型制造，又通过共享设备实现了低碳发展。第二个阶段，打造一个个性化需求服务平台。在这种模式下，客户不是单纯购买已有的产品，而是提出一种个性化的产品。比如说，我要配一台电脑，我要什么样的CPU，什么样的主板，什么样的显卡等，第三方平台去组织这些资源来满足我的需求，以最优化的结果来答复我。这个模式就要求平台要有强大的组织能力，根据客户的需求，利用其整合起来的制造资源，帮助客户完成相关产品的设计、加工、制造、装配、物流配送。在这里，客户购买的不是单纯的产品，而是一种制造的服务。第三个阶段，打造一个智能化、全面化的服务平台。简单地说，在云制造模式下，客户不需要去苦苦寻觅制造协作服务的提供方，只需要向云制造服务平台提出需求，由云平台智能地去组织和优化制造资源与制造能力来完成设计、加工、销售、生产、物流、协作等订单，并对产品的全生命周期进行服务。云制造将实现对产品开发、生产、使用等全生命周期的相关资源的整合。4 云制造应用的几个难点问题云制造之所以迟迟不能落地，是因为存在着一系列难以解决的问题。（1）云制造借鉴了云计算的思想，但也在其基础上做了拓展和延伸，其面向的资源已经不仅仅是计算资源，而是非常广泛的制造资源/制造能力，这其中有计算资源、设计资源、加工资源、协作资源、设备资源、物流资源、人力资源等，涉及到制造服务的方方面面，整合难度非常大。（2）制造业门类众多，加工工艺千变万化，制造资源本身的流动性很差，将巨大的、繁杂的制造资源封装在一起，我们该怎样去组织、协调和管理这些资源。（3）云制造与ASP服务等先行者们一样，仍然面临着信用体系、物流配送、数据安全等一系列根本问题。（4）云制造服务平台的商业模式和市场化运作模式，还需要我们认真思考。5 结束语我国制造企业要向服务型制造转型，实现集约化，迈向全球价值链高端，需要发展新的先进制造模式云制造。云制造借鉴了已有先进制造模式的成果, 并在理念、模式、组织实施、技术架构等多方面进行了拓展。但云制造的相关研究目前仍处于起步阶段, 在模式、技术及应用等各个方面，都还有许多有待深入探讨的课题，同时也有着广阔的发展空间。云制造将推动制造业信息化进入一个新的发展时代。参 考 文 献1 李伯虎，张霖，王时龙，等. 云制造面向服务的网络化制造新模式J . 计算机集成制造系统， 2010，16( 1) : 1-7， 16. 2 李伟平，林慧苹，莫同，等. 云制造中的关键技术分析J. 全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会，2010.103 张霖，罗永亮，陶飞，等. 制造云构建关键技术研究J. 计算机集成制造系，第16卷第11期，2010.114 王田苗. 云制造先从简单处做起J. 中国制造业信息化，2010.035 杨海成. 云制造是一种制造服务J. 中国制造业信息化，2010.036 / 7 张霖，罗永亮，范文慧，等. 云制造及相关先进制造模式分析J. 计算机集成制造系，第17卷第3期，2010.038 李伯虎，张霖，任磊，等. 再论云制造 J. 计算机集成制造系， 第17卷第3期，2010.039 尹超，黄必清，刘飞，等. 中小企业云制造服务平台共性关键技术体系J. 计算机集成制造系，第17卷第3期，2010.0310 贾凯. 推进云制造需继承与创新并举