云制造的体系结构及其关键技术研究

务 消费 者 （ ｅｖ ｅＣ ｓ ｍ，Ｃ） 服务提 供 者 （ ｅｖ ｅ Ｓｒｉ ｕｔ Ｓ 对 ｃ ｏ Ｓｒｉ ｃ Ｐｏ ｉｅ，Ｐ 的共享 资 源仅具 有单 一粒 度 的访 问控制 ｒｖ ｒＳ ） ｄ 权 限 ， 云制 造 中 ， Ｃ可 以 根据 制 造 活 动 的需 要 ， 在 Ｓ 对 共 享资 源进 行多 粒 度 、 尺度 的按 需 服务 配 置 ， 现 多 体 了较高 的服 务质 量 。云 制 造 与制 造 网格 的相 异 性 比 较 如表 １所示 。
关键 词 ： 云制造 ； 云计 算 ； 网络 化 制造 ； 系结构 体
中 图 分 类 号 ：Ｈ１ ； Ｇ ５ Ｔ ６ Ｔ ６ 文 献 标 识 码 ： Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆＳｔ ｕ ｔ ｅ ａ ｅ ｃ ｎｏ ｏ ｉｓ ｆ ｒ Ｃｌ ｕｄ Ｍ ａ ｆ ｃ ｕｒｎｇ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｃ ｕｒ ｎｄ Ｋ ｙ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｏ ｏ ｎｕ ａ ｔ ｉ Ｌ ｕ ｑ ａ ，Ｓ ＩＣｈ ｎ－ ｕ ｎ 一 ＨＡＮＧ Ｙｕ—ｉ ｇ ｌｎ 。 ＨＵ ｕ ａ ｇ Ｃｈ ｎ ｙ ｎ 。
表 １ 云 制 造 与 制 造 网格 的相 异 性 比较
上， 建立 了云制 造体 系结 构 ， 比较 了云制 造 与 制 造 网
格 的相 异性 ， 入讨 论 了云 制 造 的核 心 特 征 ， 分 析 深 并 了云制 造研 究 与发展 中的关 键技 术 。
１ 云 制 造 的 概 念 及 其 体 系 结构
文 章 编 号 ：０ １０１—２ ６ ２ １ ０ ２ ５（ ０１ ） ７—０ ０ １ ４—０ ４
云制 造 的体 系结 构 及 其 关 键 技 术 研 究
李春 泉 ， 尚玉玲 胡春 杨 ，
（． １ 江苏 大 学 机 械工 程 学院 ， 江苏 镇 江 ２ ２ １ ； ． 林 电子科 技大 学 机 电工程 学院 ， 西 桂林 １０３ ２ 桂 广
出 现 ” 。
克服 了制 造 网格 中 资源 节 点 自主 的加入 或退 出制造
网格 系 统 所 造 成 的 不 稳 定 性 问题 。 同 时 ， Ｓ Ｃ Ｐ以 企 业
的信誉 提 供 资 源 共 享 及 协 同制 造 服 务 ， 共 享 资源 在 节点 出现 异 常 时 ， 以 快 速 的 对 其 所 属 的 自治 资 源 可 及租赁资源进行调度 ， 而不 需 要 发 现 、 商 过 程 ， 协 相
随着 云计 算 技 术 的 出现 ， 制 造 网 格 克 服 上 述 为 制约 ， 云制 造 这 一 新 兴 制 造 模 式 的形 成 提供 了 理 为 论 及技 术 基础 。本 文 在讨 论 了云 制造 的概 念 的基 础
对 制造 网格 的具 有 较 高 的 信 誉 。在 制造 网格 中 ， 服
１ １ 云 制造 的概 念 ． 云 制造 是 在 “ 造 即 服 务 ” 念 的基 础 上 ， 鉴 制 理 借 了云计算 思想 发 展 起来 的制 造 新 模式 。云 制造 中是 先进 的信 息 技 术 、 造 技 术 以及 新 兴 物 联 网技 术 等 制 技术 交叉 融 合 的产 物 ， 促 进 网络 化 制 造 环 境 下 提 对
５ １０ ４ ０ ４）
摘 要 ： 息 技 术 与 制 造 业 相 结 合 是 促 进 制 造 业 信 息化 的 重 要 途 径 。 论 文 在 分 析 了 当 前 制 造 网格 发 展 信 中存 在 的 若 干 制 约 问题 的 基 础 上 ， 将 云 计 算 技 术 与 制 造 业 相 结 合 的 新 兴 制 造 模 式 — — 云 制 造 开展 对 研 究 ， 出 了云 制 造 的 定 义 ， 比 分 析 了 云 制 造 与 制 造 网 格 的 相 异 性 ， 出 并 论 述 了一 种 五 层 云 制 造 给 对 提 体 系结 构 ， 出并 分 析 了云 制 造 的 核 心 特 征 ， 提 最后 ， 论 了云 制 造 研 究与 发 展 中需 突破 的 关 键 技 术 。 讨
独 立 资源 自治 资源
，
（ ． ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｉｎ ｓ ｉｅｓｔ ，Ｚ ｅ ｊ ｎ ｉｎ ｓ ０ １ Ｓ ｈ ｏ ｆＭｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｉｅｒｎ ，Ｊａ ｇｕ Ｕｎｖ ｒｉ ｙ ｈ ｎｉ ｇＪａ ｇ ｕ２ ａ １ １ ２ ３，Ｃ ｉａ； ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｈｎ ２ Ｓ ｈ ｏ ｏ
（ ） 造 网格 的信 誉缺 失 ， ２制 当节点 资 源 出现 异 常
真 等 多种 行 业 应 用 。将 云计 算 与 制 造 业 相 结 合 ， 提供 面 向制 造 过 程 的资 源 共 享 与协 同 ， 成 一 种 新 形 的 网络化 制造 模式 —— 云制 造 （ ｌ ｄＭａｕａｔｒ ｇ Ｃｏ ｎ ｆｃ ｉ ， ｕ ｕｎ Ｃ ， 为 了当前制 造模 式研 究 中的热 点 问题 。 Ｍ） 成 云制 造是 在 制 造 网 格 的基 础 上 发 展 而 来 的 ， 制
ｃ ａ ｃ ｒ ｔ ｓｏ ｌｕ ａ ｕａｔｒ ｇ ｗ ｓｐ ｔｆｒ ｒ ｎ ｉ ｕｓｄ Ａｔｌ ｔ ｔｅｋｙ ｔｃｎ ｌｇ ｓｏ ｈ ｒ ｔ ｉ ｉ ｆｃ ｄ ｍ ｎ ｆｃ ｉ ａ ｕ ｏｗａ ａ ｄ ｄ ｃ ｓｅ ． ａ ， ｈ ｅ ｅｈ ｏｏ ｅ ｆ ａ ｅ ｓｃ ｏ ｕｎ ｄ ｓ ｓ ｉ
时 ， 造任 务需 要 经历 复 杂 的调 度 与协 商过 程 ， 能 制 才
迁移 至新 的节点 ， 成 时 间 、 造 成本 方 面 的严 重 损 耗 和 制造 网格 的信誉 缺失 ；
（ ） 造 网格 的有 限 服 务 质 量 ， 于 网 格 强 调 节 ３制 由
点 的 自治 性 ， 源节 点 仅提 供 服 务 的单 一粒 度权 限 ， 资
第 ７期
２１ ０ １年 ７月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈ ｎｅ Ｔｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｍ ａ ｉ ａ ｕｆ ｃ ｕｒｎｇ Ｔｅ ｈ ｑｕ ｄ ａ ｃ ｉ ｏ ｏ ｔｃ Ｍ ｎ ａ ｔ ｉ ｃ ｎｉ ｅ
ＮＯ． ７
Ｊ ．２ １ ｕ１ ０１
缺乏 多粒 度 、 尺度 的访 问控 制 ， 致 了 制造 网格 仅 多 导
造 网格 由于其 自身 理 论 基 础 （ 网格 技 术 ） 的局 限性 ，
收 稿 日期 ： ０ １— １— ４ ２ １ ０ ０
基 金项 目 ： 国博 士 后科 学 基 金 （０ ９ ４ １７ ） 江苏 博 士后 科 研 资 助 计 划 （９ １４ Ｃ 项 目资 助 中 ２００５１３ ； ０ ０ ０７ ） 作 者 简 介 ： 春 泉 （９ ５ ） ， 肃 兰 州 人 ， 苏 大 学 博 士 后 ， 林 电子 科 技 大 学 副 教 授 ， 究 方 向 网 络 化 制 造 ， 造 网格 ， Ｅ—ｍａ ）ｃ ＠ 李 １７ 一 男 甘 江 桂 研 制 （ ｉ ｌｑ ｌ
０ 引 言
近年 来 ， 一 代 服 务 计 算 技 术—— 云计 算 异 军 新 突起 ， 凭借 其按 需 服 务 、 资源 虚 拟 化 等特 点 及 为用 户 提供 多粒 度 多 尺 度 的服 务 能 力 ， 到 了广 泛 关 注 与 得
快 速 发 展 ， 后 出 现 了 云 安 全 、 存 储 、 仿 先 云 云
Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅｃ ｍ ｂｉａ ｉｎ ｏ ｏ ｍ ａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｎｄ ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎｇｉ ｕ ｔｙ ｉ ｎ ｉ ｐｏ ｔ ｎ ａ ｏ ｓｒ ｃ ： ｏ ｎ ｔｏ ｆｉ ｒ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｎｆ ｎｄ ｓｒ ｓａ ｍ ｒａ ｔｗ ｙ ｆ ｒ ｍ ａ ｕｆｃ ｕ ｅ ｉ ｏ ｍ ａ ｉ ｔｏ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｎ ｌ ｉ ｅ ｅ ａ ｅ ｔｉｔ ｄ ｐｒ ｂｅ ｏ ａ ｕｆｃ ｕ ｉｇ ｇ ｉ ｎ ａ ｔ ｒ ｎｆ ｒ ｔｚａｉ ｎ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ａ ａｙｓｓ ｏｆ ｓ ｖ ｒ ｌｒ ｓ ｒｃｅ ｏ ｌｍｓ ｆ ｍ ｎ ａ ｔ ｒｎ ｒ ｄ， ｃｏ ｄ ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｈ ｃ ｓａ ｎ ｗ ｅ ｗ ｏ ｋ ｄ ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｉ ｇｏｆｃ ｍ ｂ ｎ ｔｏ ｆｃｏ ｄ ｃ ｍ ｐ ｉ ｇａ ａ － ｌｕ ｎ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇｗ ｉｈ ｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒｎ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｌｕ ｏ ｎ ｎｄ ｍ ｎ ｕｔ ｕｆｃ ｕ ｉｇ ｉ ｕ ｔｙ， ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｉ ｈｉ ｐｅ ． ｅ ｄ ｆｎ ｔｏ ｌｕｄ ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ａ ｉｅ ｎｄ ｔ ａ ｔ ｒｎ ｎｄ ｓｒ ｗ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｓ ｐａ Ｔｈ ｅ ｉｉｎ ｏｆｃｏ ｎ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇｗ ｓｇｖ ｎ ａ ｈｅ ｒ ｉ ｄｉｆｒ ｎ ｅ ｏ ｌｕｄ ｍ ａ ｕｆｃ ｕ ｉｇ ａ ｄ ｍａ ｆ ｃｕ ｉ ｉ ａ ｎ ｌ ｅ Ａ ｖ ａ ｒｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒ ｆｅ ｅ ｃ ｆｃｏ ｎ ａ ｔ ｒｎ ｎ ｎｕ ａ ｔ ｒｎｇｇ ｄ ｗ ｓ ａ ａｙｚ ｄ． ｆ ｅ ｌｙｅ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｈ ｏ ｅ ｒ ｉ
ｃｏ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎｇｗ ｅ ｅ ｄ ｓ ｕｓ ｅ ｌｕｄ ｍ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｒ ｉｃ ｓ ｄ． Ｋ ｅ ｒ ： ｃｏｕ ａ ｆ ｃｕ ｉ ；ｃｏ ｄ ｃ ｙ ｗｏ ｄｓ ｌ ｄ ｍ ｎｕ ａ ｔ ｒｎｇ ｌｕ ｏｍｐｕ ｉ ；ｎ ｔ ｔｎｇ ｅ ｗｏｒ ｅ ａ ｕｆｃ ｕ ｉ ｇ ｙｓｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｋ ｄ ｍ ｎ ａ ｔ ｒｎ ；ｓ ｔ ｍ ｔｕ ｔ ｒ
Ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌ＆ Ｅｌ ｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｃ ｎｉａ ｅ ｔｉ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， Ｇｕ ｌｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＥｌ ｃｒ ｎ ｃ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｇｕ ｌ ａ ｘ ４１ ０ ｉｉ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｅ ｔｏ ｉ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｉ ｎ Ｇｕ ｎｇ ｉ ０ ４， ｉ ５
ｇ ｅ ． ｄ ． ｎ（ ｕ ｔｅ ｕ ｃ ）
２１ ０ １年 ７月
李 春泉 ， ：云制造 的体 系结构 及其 关键 技 术研 究 等
・０ １ ５・
有 “ 限” 有 的服务 质量 。 由于 网格 技 术 的 局 限 ， 应 用 领 域 主要 集 中在 其 学校 与科 研机 构 ， 业应 用 中 尚无 成 功案 例 ， 行 网格 之 父 ＩｎＦ ｓ ｒ１ 指 出 ： 尚缺 乏 成 功 的商 业 应 用 网格 ａ ｏｔ ｅ ｏ ３ “
升 制 造 服 务 水 平 ， 有 积 极 的作 用 。 具
比较 项 目 角色 自治 性
制 造 网格 Ｓ Ｓ Ｃ、 Ｐ 完 全 自治
云制 造 Ｃ Ｐ Ｃ Ｃ、 ＲＰ Ｓ 、Ｓ Ｃ 有 限 自治
资源 节 点 服 务 提 供 者
稳 定 性 服 务 质 量 应 用 领 域
在研究 及 推广应 用 中存在 着 以下制 约 ：
（ ） 造 网格 的 不 稳 定 性 ， 于 制 造 网 格 的 节 点 １制 由
具有 强 自治性 ， 节点 可 以 自由加 入 或退 出制 造 网格 ， 在极端 情况 下 ， 当该 节 点 的 资源 为稀 缺 资 源 时 ， 全 完
自治 的 自 由退 出 会 造 成 制 造 网 格 的 失 稳 甚 至 瘫 痪 ；