云制造综述.doc

云制造综述 1 前言 当前,为了提高制造企业的竞争能力,一场以制造业信息化为特征的制造业变革正在积极、持续地展开。制造业信息化是一项复杂的、战略性的系统工程,旨在提高企业的敏捷性、柔性及健壮性,以增强企业的市场竞争能力,为企业实现跨越式发展做出重要贡献。当然在制造业信息化的过程中也不可避免的出现了一些问题。针对现有制造业信息化发展过程中存在的问题,结合现有先进制造模式和技术[1]以及云计算[2]、物联网[3-4]、虚拟化、面向服务技术等新技术,一些学者提出了云制造的概念。 2云制造的简介及定义 云制造融合了现有制造业信息化、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，通过网络为产品全生命周期（包括制造初期（如论证、设计、加工、销售等）、制造中期（如使用、管理、维护等）和制造末期（如拆解、报废、回收等））提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的服务。 对于云制造还没有完全统一的定义，许多专家都提出了不同的定义： 工程院院士李伯虎教授认为：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，融合现在信息化制造技术、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[5]。 中国航天科技集团公司总工程师杨海成教授认为：“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”[6]。 北京航空航天大学王田苗教授认为：“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”[7]。 国家科技部周平处长认为云制造的核心就是在低碳经济发展大趋势下盘活社会制造资源的存量,优化配置.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.在中国制造业这样的大环境下,在他们尚不具备高端加工条件时,如何为这些总体数量达到90%的中小企业提供服务,将他们的制造水平提升上来,这是云制造的精髓[8]。 云制造是一种以规范化和通用化的行业标准为基础，以互联网和物联网为支撑环境，以满足顾客个性化产品需求和提高加盟制造商利润为目标，具有智能化、绿色化、低消耗、高可靠性、高可伸缩性的先进制造模式。云制造技术将现有网络化制造和服务技术同云计算、云安全、高性能计算、物联网等技术融合，实现各类制造资源(制造硬设备、计算系统、软件、模型、数据、知识等)统一的、集中的智能化管理和经营，为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的各类制造活动服务。 3云制造的运行原理及体系结构 3.1云制造的运行原理 云制造的运行包括一个核心支持（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3-1所示。[9] 图3-1 云计算的运行原理图 由图3-1可知，云制造系统中的用户角色主要有三种，即资源提供者、制造云运营者、资源使用者。资源提供者通过对产品全生命周期过程中的制造资源和制造能力进行感知、虚拟化接入，以服务的形式提供给第三方运营平台（制造云运营者）；制造云运营者主要实现对云服务的高效管理、运营等，可根据资源使用者的应用请求，动态、灵活地为资源使用者提供服务；资源使用者能够在制造云运营平台的支持下，动态按需地使用各类应用服务（接出），并能实现多主体的协同交互。在制造云运行过程中，知识起着核心支撑作用，知识不仅能够为制造资源和制造能力的虚拟化接入和服务化封装提供支持，还能为实现基于云服务的高效管理和智能查找等功能提供支持。 图3-1中的制造云是云制造系统架构的核心，是大量的制造云服务按照一定规则聚合后所形成的动态云服务中心并能能透明地为用户提供产品全生命周期应用服务,是云制造区别于传统网络化制造的关键之一。传统网络化制造也是通过虚拟化封装技术将物理分散的资源封装成服务,然后按照一定顺序组合起来共同完成一个复杂任务,但没有将这些服务聚合起来进行有效地运营管理。制造云的形成过程如下：首先是云服务形成过程，也就是资源的虚拟化、服务化过程，通过采用物联网、虚拟化等技术，首先对分散的资源进行感知，然后将资源虚拟接入到制造云平台，从而形成虚拟资源并聚集在一个能按需使用资源的虚拟资源池中，最终通过对虚拟资源进行服务化封装、发布及注册，形成云服务。云服务的形成过程即是云制