云制造平台

云制造的应用模式似乎很简单，用户只需要提出需求，云制造平台就会自动为用户构造“虚拟制造环境”，避免了用户和各个资源的直接接触，节约用户掌握各资源节点实时状态的时间。但事实并非如此，如果想把使用制造资源和能力的方式变得像日常生活中使用水电那样简便，不是一件简单的事。中小企业云制造服务平台所属国家“863”云制造服务平台关键技术研究项目，从网站构成上看，这一服务平台具备了制造服务生命周期的全部功能，包括发布、查询、搜索制造资源与能力，智能匹配与推荐、在线交流、在线签订合同、在线提供服务，并进行服务评价，甚至集成了第三方支付系统，可以实现在线支付。事实上，该网站自2012年8月正式上线以来，在网页注册信息的服务商并不太多，个别分类项目甚至也只是寥寥几个。

有专家曾分析：“云制造推进过程中，涉及制造企业的不同需求、不同的产品标准、信息服务和支付平台的安全以及知识产权保护等多重难题。购买服务和能力是很复杂的，它不像买本书、买件衣服那样简单，一套管理和规范商业模式是更重要的。”“云制造的发展将是长期阶段性的渐进过程，不是一蹴而就的项目工程，需要依靠政府、产业界、学界多方面的联合和共同努力。”

（一）云制造服务平台的内涵

中小企业云制造服务平台是在ASP服务平台和网络化制造等研究的基础上，结合云制造服务模式和中小企业特点，综合应用云计算、云安全、物联网等技术建立的可以实现中小企业基于网络的制造资源共享和协同的新型网络化制造服务平台。中小企业云制造服务平台较已有的ASP服务平台和网络化制造平台，在许多方面的性能得到提高，可以更好地为中小企业产品全生命周期提供全面、便捷、深入、可靠、按需定制和优质廉价的各类制造服务。

1.参与资源的广域性

中小企业云制造服务平台收集分散在各地的制造资源，按照统一标准和规范对它们进行虚拟化描述、封装、发布和集中存储，消除了地域空间的限制，需求、信息和资源按序积聚。同时，中小企业云制造服务平台“多对多”的运行服务模式拓宽了平台的推广和应用范围。

2.参与资源的多维性

中小企业云制造服务平台可共享中小企业制造过程中的各种数据、模型、软件和领域知识等软制造资源；可实现数控机床、加工中心和计算设备等硬制造资源的网络化集成运行；提供加工运行过程实时监测和远程维修维护等服务；可实现企业产品全生命周期所需的设计、生产、实验和管理等能力资源的高度共享。

3.制造服务的深入性

中小企业云制造服务平台能支持资源共享、资源使用全过程及其与制造过程相融合的优化利用，如智能生产线的构建、机床再制造、生产过程工艺参数的优化决策、数控程序协同优化编制等服务业务，从而实现云制造服务与中小企业核心技术的深度融合。

4.服务交易的可靠性

中小企业云制造服务平台会根据提供的服务交易的不同类型，建立不同标准的、可靠的信用评估机制，确保满足用户需求的同时，提高交易的可靠性和资源的信息安全性。

5.资源使用的便捷性

中小企业云制造服务平台的制造资源与服务需求的动态匹配、服务交易的协同、服务工序能力的优化匹配以及交易过程的安全保障等都可在服务引擎与管理工具集的支持下快速实现，该平台也可高效运行社会制造资源从产生到耗散全生命周期业务过程，为用户提供按需供给、按量计价、便捷高效的制造资源与服务。

6.平台运维的市场性

中小企业云制造服务平台为实现平台中资源服务的提供方、平台运营方、使用方等多方业务主体的自激励，建立了合理的利益分配与协调机制，保证云制造服务平台运维构成要素的动态更新及可持续发展。

（二）云制造服务平台体系结构及逻辑关系

云制造是在制造网络的基础上发展而来，其本质是一个大规模分布式实时的网络化制造模式，理想状态下的云制造可以完成社会生活中各种类型的制造活动。云制造就好比一个跨地域、跨平台、跨领域的“制造商城”，里面有卖家、买家和管理者，还有保证自身正常运行的买卖程序和规章制度，未来云制造必将应用到全社会的各行各业和家家户户。

云制造体系结构主要包括云端和云制造平台两大部分；其主要参与角色包括资源提供者、资源需求者和云制造运营者。其中，云制造运营者主要负责云制造平台系统和云端系统的建设、管理和维护单位，而云端系统为资源提供者和资源需求者提供服务。在云制造的实际应用过程中，云端资源提供方和云端资源需求方不是严格意义上的两种身份，某些云端很可能兼有两者的身份，如具有外包服务性质的云端，对于上游来说是云端资源提供方，对于下游来说是云端资源需求方。

图6-3 云制造平台

云制造体系的两大组成部分云端（包括云端资源需求方和云端资源提供方）和云制造平台则扮演着截然不同的角色，各有各的特点。

云端资源需求方：指的是云资源或云服务的请求者和使用者，它利用互联网将制造需求传送到云制造平台，并通过云制造平台获得相应的资源及服务。

云端资源提供方：指的是云资源或云服务的提供者，它利用计算机技术、物联网技术、射频识别技术等，封装自己的制造资源和服务，然后接入到云制造平台，并通过云制造平台向资源提供方提供相应的制造和服务。

云制造平台：根据云端资源需求方提交的任务请求，在云端化技术、云服务的综合管理技术、云制造安全技术和云制造业务管理模式与技术等支持下定位到符合需求的制造资源，并将该制造任务或服务任务分发给相应的云端资源提供方，云端资源提供方作出响应，按需提供服务。云制造平台是由若干个云制造子空间组成，各个子平台之间能够相互通信，共享各类资源。此外，云制造平台包含了各类资源数据库、中间件等模块，具有强大的资源调度功能。

云制造运营商：它是整个云制造系统的关键，主管各类硬件设备，在政府机关引导及相关行业组织的指导下，负责部署和维护云制造系统。

（三）云制造平台逻辑层次

云制造平台是云制造的核心，它为各个云端提供接口以供云端资源提供方发布制造资源和服务，云端资源需求可以通过这些接口上传制造需求，根据需求寻找合适的制造资源，把制造任务分发给相应的云端资源提供方。各种制造资源通过云制造平台实现信息的交互，使之成为了一个巨大的资源池，池中资源数量庞大、种类多样、形式复杂。云制造平台是分布式资源平台，由若干个云制造子平台组成，各个子平台之间能够相互通信，共同完成任务。由此，云制造平台的逻辑结构包括应用层、应用接口层、云制造资源服务层、云制造资源虚拟封装层和云制造资源数据层等。

图6-4 云制造平台运作图

应用层：它直接面向各个云端系统，包括各个领域、行业以及用户，也就是云制造平台的进出口，其中包含了各个应用软件的接口。各个云端系统可以通过这个进出口实现对云制造平台和各种云制造服务的访问和使用。

应用接口层：根据云端系统不同需求，针对不同的制造领域，提供不同的应用接口和专业化的云制造服务。

云制造资源服务层：该层为云端资源提供方提供标准化的资源发布接口、资源发布模板，并将所有云端资源按照一定的标准和规范进行分类管理；为云端资源需求方提交接口、需求发布模板，可以根据不同需求搜索合适的制造资源；为云制造系统的运营商提供用户管理、系统运营、数据管理等功能。同时，该层还兼备云制造历史数据的调用和维护的功能。

云制造资源虚拟封装层：该层可以在云服务定义工具、虚拟化技术的支持下实现对各类制造资源的组合封装，添加各类服务的实时历史信息，形成虚拟的云服务，供云端系统访问、查询和调用。

云制造资源数据层：云制造平台的最底层，主要负责资源的存储工作，这里的资源主要是云制造资源、云端系统用户、云制造日志、各领域标准等基本数据，也包括这些资源的实时数据，并为云制造虚拟封装层提供资源调用的接口。

（四）云端逻辑层次

云端资源需求方的逻辑结构较为简单，只需要一台连接互联网的计算机或者局域网系统，就可以满足它的要求：发送制造资源的需求信息。云端资源提供方相对而言就比较复杂，云制造平台所需的资源（人力资源、设备资源、制造技术、设计技术等）多种多样，资源提供者也是多种多样，如各类厂家、物流公司等企业。云资源提供方的云端系统是企业与云制造平台之间的桥梁，通过该系统参与到云制造中。云端资源提供方的逻辑结构包括通信接口层、应用接口层、云制造资源虚拟层和云制造本地资源层等。

图6-5 云端系统

通信接口层：云端系统与云制造平台的接口，它主管各类通信协议，利用互联网实现云端系统和云制造平台的信息交互，它还支持跨平台技术，因此可以通过各类终端设备（手机、iPad、Windows系统PC机等移动终端设备）操作云制造资源。

应用接口层：包含了各领域制造资源的调用接口和中间件软件，负责将不同设备的实时信息反馈给云制造平台或云端资源需求方，同时根据云制造平台分配的任务调用相应的云制造资源及服务，完成生产制造任务。

云制造资源虚拟层：该层应用虚拟化技术实现对各种制造资源的虚拟化封装及组合，形成多种多样的生产制造服务提供给云制造平台，也可以直接为云端资源需求方提供生产制造服务。

云制造本地资源层：指云端实体企业开展生产制造的底层软资源或物理设备资源，包括软硬资源、人力资源、产品资源、技术资源等制造资源，同时也包括对这些底层物理设备进行管理的数字化信息系统。

（五）云制造的运行机制

云制造的运行机制颠覆了传统的制造模式，它融合了互联网、物联网等技术，共同参与产品设计、制造和加工，还可以提供相关服务。总而言之，云制造是一种在网络环境下完成生产制造加工过程的制造模式。因此，云制造主要包含了制造资源的封装与发布、制造任务的提出、制造资源的共享、制造资源的搜索与匹配、制造资源的动态调度等运行环节。

制造资源的封装与发布：制造资源指的是参与产品生产全过程的存储在各个生产单位或云端系统的各种硬资源和软资源。制造资源的封装和发布，就是云端系统利用虚拟化技术对所有本地资源进行虚拟化封装，再将封装好的资源组合成不同的制造服务，通过接口传送到云制造平台，云制造平台再利用云定义等技术将制造服务封装成云服务，以供用户的访问和云制造平台的调用。

制造任务的提出：用户需求的发布，即云端资源需求方向云制造平台提交所需最终产品或服务的类型和个人偏好。云制造平台也将提供相应的任务提交模板，将任务提交操作规范化，方便后续的资源搜索和选取。

制造资源的共享：参与云制造的资源来源广泛，涵盖各个国家、地区和领域，要实现该行业的发展，需要实现制造资源的共享，即中国可以访问和调用世界任何地方发布的资源，这就需要云制造平台来实现资源共享。云制造平台不是单独的一个平台，是由许多子平台组成的平台群，每一个平台上的资源都允许其他平台自由访问调用。因此，云制造的过程也是多个云制造子平台密切协作的过程。

制造资源的搜索和匹配：云制造是一个庞大的资源池，资源的搜索和匹配就是在这个巨大的资源池中根据用户的功能需求与偏好匹配资源性能与服务质量的过程。这包括粗粒度服务资源多元性能的匹配与选择和资源提供方制造信誉的评估与选择两个方面，即云制造平台既要搜寻到符合用户功能需求的资源，又要搜寻到信誉好、服务质量高的资源提供商。

制造资源的动态调整：云制造具有较高的稳定性和制造服务质量。当实施某个制造任务时，出现异常情况导致不能正常完成任务，就会影响整个制造过程，这时云制造平台会迅速搜索合适的替代资源，建立合理的理赔机制，保证生产过程正常有序地进行，最大限度地满足用户需求。