智能制造云服务平台的设计与实现

智能制造云服务平台的设计与实现

发表时间：2017-10-20T13:55:29.257Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：顾大虎[导读] 云制造作为一种基于知识、面向服务、高效低碳的网络化智能制造新模式。

山东省聊城市民营经济发展局山东聊城 252000

摘要：目前，制造服务正成为制造业新的经济增长点。云制造———面向服务的网络化制造新模式，是2010年初科技部提出的设想，它融合了现有信息化制造技术及云计算、物联网、知识服务等技术，为制造业由生产型成功转型为服务型提供了一种新的思路。

关键词：云制造；服务平台；构架；设计

1.前言

云制造作为一种基于知识、面向服务、高效低碳的网络化智能制造新模式，强调产品全生命周期中各类制造资源的整合与高度共享，已经引起学术界、科技界和国家的高度重视，并开展了大量的研究工作。

2.云制造服务平台概述

云制造的概念起源于云计算，但两者存在显著的不同。云计算是一种利用大规模低成本运算单元、通过ＩＰ网络相连而组成的运算系统，它提供各种运算服务，其核心价值是节流、竞争和开源。云计算对制造行业的节流与开源有一定的帮助，但由于云计算服务模型的局限性，还是不能很好地解决当前制造行业的矛盾。近年来，随着云计算、物联网等技术的发展和日趋成熟，一种网络化制造新模式———云制造应运而生。云制造是一种面向服务、高效低能和基于知识的网络化智能制造新模式，其核心思想是“分散资源集中使用，集中资源分散服务”。这种新模式实现了制造过程的社会资源整合，提高了资源利用率，降低了企业资源的消耗，为企业从生产型向服务型转换提供了一个新的发展方向。西方发达国家针对云制造已开展了一些相关的工作，并取得了一系列成就。2000年，美国建立的网络平台ＭＦＧ．ｃｏｍ成为目前世界上最大的制造业交易平台，为全球的制造业合作伙伴快捷高效的合作提供服务；美国越野赛车厂Ｌｏｃａｌ－Ｍｏｔｏｒｓ．ｃｏｍ平台则采用服务众包的方式，将所有的汽车生产过程中的全部个性化设计与制造过程众包给中小企业；此外，欧盟第七框架于2010年8月启动了在一套软件即服务应用支持下为用户提供可配置制造能力服务的制造云项目。我国制造业正处于从生产型向服务型、从价值链的低端向中高端、从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造转变的关键时期，正在培育新型制造服务模式，以满足制造企业最短的上市速度、最好的质量、最低的成本、最优的服务、最清洁的环境和基于知识的创新需求，支撑绿色和低碳制造。自20世纪末，我国相关研究机构针对计算机集成制造、制造网格、敏捷制造、虚拟制造和网络化制造等相关课题开展研究，取得了一系列成果，并在制造业各个领域发挥了重要作用，对推进我国制造业信息化进程做出了巨大贡献。可以预见，云制造服务平台的研究与开发将是下一阶段我国制造业信息化的重要方向之一，其核心是盘活社会制造资源存量，针对规模大、产业链长、组织结构复杂多样、企业整体协作性差等特点进行研究，以企业群体依托云制造服务平台，实现便捷的访问、知识的聚合与共享、服务资源的优化配置以及企业间的协同管理与交易。

3.制造云服务按需供应模式的架构

制造云服务按需供应模式的架构从整体上对云服务的各类供应模式及其层次、要素、关系进行了规范。针对制造云服务的特点和实际需求，提出的云服务按需供应模式的架构其包含的要素及特点如下：

3.1客户需求分离点

客户需求分离点指云制造服务平台中由基于资源供给、市场预测和使用记录进行资源组织和服务开发转向直接响应用户需求进行资源组织和服务开发的转换点。云服务的供应过程中，ＣＤＤＰ上游的活动是云制造服务平台“推”的过程，ＣＤＤＰ下游的活动是用户需求“拉”的过程。

3.2制造云服务按需供应模式的分类

按照ＣＤＤＰ在云服务供应过程中的位置不同，将云服务的按需供应模式分为按需求提供、按需求组合、按需求设计和按需求研发四种子模式。

（1）按需求提供

在ＰＴＤ模式中，用户直接根据自身需求通过在云制造平台中主动查找或推送来发现和获取所需服务（这里的服务包括平台上已发布的原子服务、静态组合服务和组合服务模板），调用匹配的服务，并支付相应费用。例如模具企业需要热处理企业提供某种零件的常规热处理服务。

（2）按需求组合

平台或用户根据需求，利用平台中已有的服务装配成满足需求的服务组合的供应方式。ＣＴＤ是一种面向用户需求的动态服务组合模式。例如，模具企业根据订单要求，组合原料和配件采购、热处理、加工外协、装配和试验等服务，其中的各种服务都是平台中现成的。

（3）按需求设计

在ＥＴＤ模式中，平台接到用户的需求描述后，根据已有的资源和服务，重新设计所需服务的行为、结构和质量，并进行相关资源的重新封装，以及服务模块的配置和变型，在此基础上向用户提供新的云服务。例如，用户提出某种汽车油箱的整体解决方案服务需求，平台运营方根据用户需求，利用已有的资源和服务配置并重新设计平台中的相关服务，以提供整体解决方案服务。

（4）按需求研发

在ＲＴＤ模式中，平台中现有的资源和服务无法提供满足用户特殊需求的服务（如平台缺乏用户所需的某种热处理方法和某种加工设备），可采用众包的模式，针对特殊需求服务的研发进行招投标，以引进外部新的资源和服务进行服务创新，扩大云制造服务平台资源优化配置的范围。例如，针对模具的再制造服务需求，模具企业发现平台中缺少模腔表面激光涂覆服务，需要寻找新的合作企业的资源，并需要对再制造服务的流程进行研发。需要说明的是，对于特殊需求的复杂服务而言，面向用户的整体服务往往需要以ＲＴＤ和ＥＴＤ模式供应，但组成整体服务的组件服务却可以ＣＴＤ和ＰＴＤ模式获取。

3.3资源和服务的接入方式

资源和服务提供方既可以“推”的方式将自身富余的制造资源接入到平台，也可响应用户需求以“拉”的方式通过服务的封装、组合、设计、研发接入到平台。

3.4ＣＤＤＰ的优化

ＣＤＤＰ从当前状态线到目标状态线、理想状态线的优化，是一个ＣＤＤＰ后移的过程。ＣＤＤＰ越靠下游，表示满足用户需求的服务越容易生成、用户的需求越容易满足。因此云服务按需供应模式的优化目标之一是在满足用户需求的前提下，尽可能将ＣＤＤＰ后移，以便快速响应用户需求，降低服务成本。云制造服务平台中，ＣＤＤＰ后移的优化是一个正反馈的过程：平台运行之初，由于平台中资源和服务的数量与种类有限，不少用户的需求要以ＲＴＤ或ＥＴＤ的供应方式来满足；随着用户的不断使用以及资源和服务的持续接入，平台中服务的数量和种类随之增加；以ＣＴＤ或ＰＴＤ供应方式满足的用户需求的比例逐渐增大，进一步降低了用户需求满足的技术难度和费用，实现了规模经济效应和边际效应；服务组织的合理化和费用的降低又将吸引更多用户使用云制造服务平台，从而形成一个平台运营的良性正反馈机制。当然，ＣＤＤＰ的优化机制需要一系列技术的支持。

4.智能制造云服务平台的设计

智能制造云服务平台是将信息化建设的基本要素在平台中形成面向服务的具有安全和运行保障的云计算公共服务（简称云服务），主要提供平台服务（ＰａａＳ）、软件服务（ＳａａＳ）和数据服务（ＤａａＳ），“两化融合”建设专有业务系统准备好所有信息化基础设施资源，各工业企业利用这一公共服务平台建设应用云平台（如空间地理信息云、中小企业云、食品云和金融云等）。智能制造云服务平台的建设形成基础设施资源池、数据资源池、软件资源池等信息化资源池，实现按需服务，真正使基础设施成为基础性的公共资源，为各类不同应用提供基础支撑服务。智能制造云服务平台基于公共平台，采用单点部署公共业务的方式，向区域内相关企业提供多层次的工业信息化应用服务。因此，该平台整合了智能制造从设计、生产、管理到销售与服务的大部分应用服务，并利用高性能计算技术和虚拟化技术，为中小企业提供购买或租赁信息化云服务。通过云服务最大限度的共享资源，节约资金。智能制造云服务平台采用信息化手段建设一批专有业务管理系统，以提高生产制造企业内部设计、生产、经营、销售能力，提高生产力，开展多样化服务，从而促进深化“两化融合”的建设目标。智能制造云服务平台最先为企业提供“水平战略数据整合”服务，其次提供“垂直生产数据整合”服务，最后实现了端—端的流程数据整合服务策略。

5.结束语

智能制造云服务平台为制造业提供了快速部署的虚拟化技术基础平台；优化整合了企业资源，提供了云计算环境和云设计软件；优化和改进了生产和管理系统，提供了可按需定制的管理云平台，深入推进了企业现代化的进程。

参考文献：

[1]冯国华．打造大数据驱动的智能制造业［Ｊ］．中国工业评论，2016（18）：30

[2]于青利，李曼，周倩．云计算时代托举智能制造走向成功［Ｊ］．世界电信，2016（17）30