云制造介紹

摘要:基于云計算的思想，文章提出一種面向服務(wù)、高效低耗和基于知識的網(wǎng)絡(luò )化智能新模式——云制造。云制造融合現有信息化制造、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)義Web、高性能計算等技術(shù)，能夠為制造全生命周期過(guò)程提供可隨時(shí)獲取、按需使用、安全可靠、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的服務(wù)?；谠品抡嬖推脚_COSIM-CSP的云仿真應用已初步用于某飛行器多學(xué)科虛擬樣機的協(xié)同設計中，為云制造的進(jìn)一步研究工作奠定了基礎。

關(guān)鍵字:制造業(yè)信息化；云制造；云計算；網(wǎng)絡(luò )化制造

英文摘要:Based on the philosophy of cloud computing, a new intelligently networked manufacturing model called cloud manufacturing has been proposed which is service-oriented, highly efficient, consumes less energy, and is knowledge based. By integrating state-of-the-art technologies such as informatized manufacturing, cloud computing, the Internet of things, semantic Web and high performance computing, cloud manufacturing provides secure, reliable, and high quality on-demand services with low prices for users involved in the whole manufacturing lifecycle. Cloud simulation technology based on the cloud simulation platform COSIM-CSP has primarily been applied to the collaborative design of a certain multidisciplinary virtual prototype for flight vehicle. This lays the foundation for further study into cloud manufacturing.

英文關(guān)鍵字:manufacturing informatization; cloud manufacturing; cloud computing; networked manufacturing

1 制造業(yè)信息化的發(fā)展趨勢

制造業(yè)是國民經(jīng)濟和國防安全的重要支柱，是一個(gè)國家工業(yè)化的戰略性產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)信息化的發(fā)展總趨勢是集成化、數字化、智能化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò )化、綠色化和服務(wù)化。當前，“服務(wù)、資源環(huán)境、知識創(chuàng )新”[3]正成為制造業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵因素。中國在2009年已成為僅次于美國的全球第二大工業(yè)制造國，但是仍未能成為制造強國。“中國制造”的總體水平仍處于國際產(chǎn)業(yè)分工價(jià)值鏈的低端，創(chuàng )新能力比較弱，并且受到資源環(huán)境的嚴重制約?；诂F狀，中國制造業(yè)必須盡快突破，實(shí)現向“服務(wù)型制造” [4]、“綠色制造”[5]和“中國創(chuàng )造”的轉變。

基于高速發(fā)展的信息技術(shù)，本文提出“一種基于知識、面向服務(wù)的高效低耗網(wǎng)絡(luò )化智能制造新模式—云制造”。云制造技術(shù)的研究與應用將會(huì )加速推進(jìn)中國制造業(yè)信息化向網(wǎng)絡(luò )化、智能化和服務(wù)化方向發(fā)展，從而將中國制造業(yè)信息化提升到新的高度和水平。

2 云制造提出的技術(shù)基礎

云計算作為一種新的服務(wù)化計算模式，近年來(lái)正在產(chǎn)業(yè)界興起并逐步走向成熟[6-7]。云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算新模式，通過(guò)云計算平臺把大量的高度虛擬化的計算資源管理起來(lái)，組成一個(gè)大的資源池，用來(lái)統一提供服務(wù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上異構、自治的服務(wù)形式為個(gè)人和企業(yè)用戶(hù)提供按需隨時(shí)獲取的計算服務(wù)。云計算的運營(yíng)模式是由專(zhuān)業(yè)計算機和網(wǎng)絡(luò )公司（即第三方服務(wù)運行商）來(lái)搭建計算機存儲、計算服務(wù)中心，把資源虛擬化為“云”后集中存儲起來(lái)，為用戶(hù)提供各種服務(wù)。不難推論，若將“制造資源”代以“計算資源”, 云計算的計算模式和運營(yíng)模式將可以為制造業(yè)信息化所用，為制造業(yè)信息化走向服務(wù)化、高效低耗提供一種可行的新思路。

正是在這樣的背景下，“云制造”的理念應運而生。目前國際上對云制造鮮有研究，因此，關(guān)于云制造的研究與應用存在著(zhù)巨大的發(fā)展空間。云制造及其關(guān)鍵技術(shù)也是未來(lái)5～10年中國制造業(yè)突破性發(fā)展需要解決的重大課題。

3 云制造的研究進(jìn)展

3.1 云制造的定義

云制造是一種面向服務(wù)、高效低耗和基于知識的網(wǎng)絡(luò )化智能制造新模式。它融合現有信息化制造、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)義Web、高性能計算等技術(shù)，通過(guò)對現有網(wǎng)絡(luò )化制造與服務(wù)技術(shù)[13-14]進(jìn)行延伸和變革，將各類(lèi)制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，并進(jìn)行統一、集中的智能化管理和經(jīng)營(yíng)，實(shí)現智能化、多方共贏(yíng)、普適化和高效的共享和協(xié)同，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )為制造全生命周期過(guò)程提供可隨時(shí)獲取的、按需使用、安全可靠、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的服務(wù)。制造全生命周期過(guò)程包括制造前階段（如論證、設計、加工、銷(xiāo)售等）、制造中階段（如使用、管理、維護等）和制造后階段（如拆解、報廢、回收等）。

3.2云制造運行模式及關(guān)鍵技術(shù)

云制造體系包括制造資源/制造能力、制造云、制造全生命周期應用三大組成部分。此外，它的運行還包括一個(gè)核心支持（知識）、兩個(gè)過(guò)程（接入、接出）和三種用戶(hù)（制造資源提供者、制造云運營(yíng)者、制造資源使用者）。云制造的運行原理如圖1所示。首先，需要將各種制造資源與制造能力封裝為云服務(wù)，這一過(guò)程可稱(chēng)為制造資源的“接入”。根據不同的制造需求，云服務(wù)能夠聚集形成制造云。制造云是云服務(wù)的主要載體，面向制造全生命周期應用提供各種服務(wù)，這一過(guò)程稱(chēng)為“接出”。在整個(gè)云制造體系的運轉過(guò)程中，知識起到了核心支撐的作用。知識能夠在制造資源和制造能力的接入過(guò)程中，為智能化嵌入和虛擬化封裝提供支持；在制造云管理過(guò)程中，為云服務(wù)的智能查找等功能提供支持；在制造全生命周期應用中，為云服務(wù)的智能協(xié)作提供支持。由此可見(jiàn)，云制造體系能夠實(shí)現基于知識的制造全生命周期集成，提供了一種面向服務(wù)的、高效低耗和基于知識的網(wǎng)絡(luò )化智能制造新模式。