目前，我国许多制造企业处在“微笑曲线”最下端（附加值低）究其原因是，企业“产品开发”及“服务”方面的竞争能力低。所以，围绕着提高企业竞争能力，一场以“制造业信息化”为特征的制造业变革正在我国积极、持续地展开。

 

制造业信息化是一项复杂、战略的系统工程。目前，制造业信息化已成为我国实现新型工业化道路的重要组成部分。制造业信息化的目标是，提高企业（或集团）的敏捷性、柔性及健壮性，以达到增强企业（或集团）的市场竞争能力，为企业（或集团）实现跨越式发展作出重要贡献。

 

当前制造业信息化的发展趋势焦点为：在“集成化、协同化、网络化”的基础上，“敏捷化、服务化、绿色化”及知识/技术创新正成为当前制造业核心竞争力的关键因素。

 

云制造模式和技术的研究与应用将会加速推进我国制造业信息化向“敏捷化、绿色化、智能化、服务化”方向发展，进而加快我国制造业实现敏捷制造、绿色制造、服务型制造、中国创造。

 

“云制造”的概念与特点

 

什么叫云制造？简单说，就是把制造资源和制造能力在网上作为服务提供给所需要的用户。具体来讲，“云制造”是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化敏捷制造新模式，是现有云计算和现有制造业信息化中的网络化制造、ASP平台、制造网格等概念和技术的延伸和拓展。它融合现有信息化制造（信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成）技术及云计算、物联网、面向服务、高性能计算、智能科学等热点/新兴信息技术，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力云池，并进行统一的、集中的智能化管理和经营，支持智能化、多方共赢、普适化和高效的共享和协同，达到通过网络和云制造服务平台为为用户在产品全生命周期活动中提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的制造资源与能力服务。

 

云计算的服务内容有三种：基础设施为服务IaaS、平台为服务PaaS、软件为服务SaaS。云制造把论证、设计、生产加工、试验、仿真、经营管理、集成都作为服务，它里面包含了服务化资源和能力。

 

云制造“服务”具有以下特点：按需动态架构：按照用户需求随时随地提供制造服务；互操作：支持制造资源间与制造能力之间的互操作；协同：面向制造多用户协同、大规模复杂制造任务的协同；异构集成：支持分布异构的制造资源、能力的集成；超强快速响应能力：可快速、灵活组成各类服务以响应需求；全生命周期智慧制造：服务于制造全生命周期，利用智能信息制造技术实现跨阶段的全程智慧制造。

 

“云制造”丰富、拓展了“云计算”

 

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、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/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作业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。总结为四条：支持单用户完成某阶段制造，支持多主体协同完成某阶段制造比如说多学科协同设计，跨阶段制造，支持多主体按需获得制造能力。

 

云制造中的“制造即服务”：对于企业论证业务，利用用于辅助决策分析的模型库、知识库、数据库作为支持，并将决策分析软件等软制造资源封装为云服务，对各种规划方案的可行性与预期效果进行论证分析。在技术方面的拓展上，云制造技术融合云计算、物联网、高性能计算、面向服务的技术、智能科学技术与信息化制造等新技术。

 

云计算是一种新计算模式，把IT资源、数据、应用作为服务通过网络提供给用户。从云计算概念到“云制造”概念，不难推论，若将“制造资源/制造能力”取代“计算资源”，云计算的计算模式和运营模式将为制造业信息化走向“敏捷化、绿色化、智能化、服务化”提供一种可行的新思路/模式。云计算技术为云制造提供“使能技术与新制造模式”的理念。

 

另外一个现在非常热的话题就是物联网，粗略地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，通过“识别、感知的技术与设备获取物体/环境属性（静/动态）信息，再由网络传输通信技术与设备进行信息/知识的交换和通讯，并最终经智能信息/知识处理技术与设备实现对物体/物理世界的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理”的一种“人物互连、物物互连、人人互连”的高效能、智能化网络，其战略目标是实现“人—机—物”三元融合一体的世界。因此，物联网技术是继计算机（主机、个人计算机）、互联网与移动通信网之后的又一次带动新一轮信息技术革命的核心技术。

 

物联网技术为云制造领域中各类物与物之间的互联和实现制造智慧化提供了使能技术。

 

“云制造”的运行与应用模式

 

“云制造”的运行需要三大组成部分支撑：制造资源/制造能力、制造云池、制造全生命周期应用。是以知识和智慧作为三大组成的核心，有两个过程即把制造能力和制造资源接入云池里，同时要从云池里拽出来即接出。有三类资源：制造资源提供者、制造资源的使用者、制造云的运营者。

 

从宏观上来讲，“云制造”的应用模式是，用户无需直接和各个资源节点打交道，也无需了解各资源节点的具体位置和情况。用户在终端上提出需求，云制造平台将自动从虚拟制造云池中为用户构造“虚拟制造环境”，使用户能像使用水、电、煤、气一样地使用所需的制造资源和制造能力。

 

具体来说，一种是企业或集团内部网联成“私有云”，主要强调企业内或集团内制造资源和制造能力整合与服务，优化企业或集团资源和能力使用率，减少重复资源和能力的重复建设，降低成本，提高竞争力；另一种是由互联网联成“公有云”，主要强调企业间制造资源和制造能力整合，提高整个社会制造资源和制造能力的使用率，实现制造资源和能力交易。由第三方企业为主，构建相应的公有云制造服务平台，所有企业均可向平台提供本企业多余或闲置的制造资源和能力，来获取利润。

 

云制造应用模式的优点：动态、敏捷的高可扩展性，虚拟化的超大规模，高可靠性，基于知识的制造，绿色低碳制造。

 

“云制造”的体系架构

 

层次化“云制造系统”体系架构，包括资源层、中间件层、核心服务层、门户层、应用层等，其中，“云制造服务平台”由中间件层、核心服务层、门户层组成。

 

(1)资源层：涵盖了设计资源、仿真资源、生产资源、试验资源、集成资源、能力资源以及管理资源等，向上体现为虚拟化制造资源和服务化能力资源两种形态。

 

(2)中间件层：支持各类资源的虚拟化、服务化、接入、感知、协同的中间件。

 

(3)核心服务层：基于中间件层的接口，提供云制造服务平台至关重要的各类功能，包括服务部署/注册、服务搜索/匹配、服务组合/调度、服务运行/容错、服务监控/评估以及服务定价/计费。

 

(4)门户层：为统一的高效能云制造支撑平台门户，为服务提供者、平台运营者以及服务使用者三类用户使用。通过网页浏览器进入门户，用户就可以使用一系列的制造资源和能力。

 

(5)应用层：基于高效能云制造支撑平台的门户，提供支持单主体完成某阶段制造、支持多主体协同完成某阶段制造、支持多主体协同完成跨阶段制造以及支持多主体按需获得制造能力四种应用模式。应用层提供云服务以及“云加端”服务两种应用方式。

 

“云制造”技术体系

 

云制造系统的构建、运行、评估与应用技术分为九大类：总体技术：标准、体系架构、集成技术；资源、能力感知技术；资源、能力的虚拟化、服务化技术；虚拟化制造服务环境的构建与管理技术；虚拟化制造服务环境运行技术（容错、动态调度等）；虚拟化服务环境评估技术；可信虚拟化制造服务技术；普适人机交换技术；服务平台应用技术。

 

首先是总体技术，总体技术牵涉到云制造的体系架构，包括组织模式、盈利模式、业务模式，这不是纯技术问题。如果运营模式、盈利模式、组织模式不行，照样行不了。云制造模式下制造资源交易、共享、互操作模式，云制造相关标准与规范都应该有，同时集成也很重要。

 

制造资源与能力感知技术：基于物联网的软硬资源与能力感知与接入技术，感知数据分析、融合、适配等处理技术。

 

制造资源与能力的虚拟化与服务化技术：异构的软、硬两种类型制造资源的云端虚拟服务化技术，制造云服务的建模、封装、注册与发布技术。

 

虚拟化制造服务环境的构建与管理技术：面向企业的资源库服务如何管、制造资源的动态以及云服务的优化支撑的引擎管理、云企业的构建方法等。

 

运行以后出了问题怎么办，需要虚拟化制造服务环境运行技术（容错、动态调度等）。在评估过程中，整个的虚拟服务环境质量评估也非常重要，还有可信虚拟化制造服务技术，最后是普适人机交换技术是服务平台应用技术。

 

“云制造”促进我国制造业的四化发展

 

“云制造”融合了现有信息化制造及云计算、物联网、语义Web、高性能计算、智能科学等新兴信息技术，是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化敏捷制造新模式，它的成功实施将促进我国制造业的“敏捷化、绿色化、服务化、智能化。

 

目前，建立和运营“私有云制造服务中心”，“公有云制造服务中心”是将我国制造业信息化提高到又一个新的高度和水平的新举措，它将促进我国制造业向“中国创造”的经济增长方式的转变。

 

“云制造”产业是云计算与物联网产业的重要组成部分。“云制造”是一个战略性的系统工程。它的发展将是一个长期的阶段性渐进过程，需要协调抓好“规划、应用、研发、模式、政策、队伍”，需要采取“需求驱动、技术融合，自主创新、示范推广”的发展模式，需要“政、产、学、研、用”的持续共同努力。