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发布时间:2020-05-27 12:15:44

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作者:李伯虎,张霖

出版社:清华大学出版社

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云制造

云制造试读:

前言

制造业是国民经济和国防安全的重要支柱,是一个国家工业化的战略性产业。中国在2009年已成为仅次于美国的全球第二大工业制造国,但是“中国制造”的总体水平仍处于国际产业分工价值链的低端,创新能力相对较弱,并且受到资源环境的严重制约。所以,如何使我国的制造业由生产型向服务型、由价值链的低端向中高端、由制造大国向制造强国、由中国制造向中国创造转变,已成为中国制造业需要解决的核心问题。国内外大量实践表明,信息化是实现上述转变的关键与基础。

从“八五”到“十一五”,我国科技部及相关部门支持了以计算机集成制造、并行工程、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造、制造网格等为代表的相关制造业信息化研究与应用,取得了一系列成果,在制造业各个领域发挥了重要作用,对推进我国制造业信息化进程做出了巨大贡献。然而,随着制造业信息化向集成化、数字化、智能化、敏捷化、网络化、绿色化和服务化的深入发展,特别是制造的服务化能力、基于知识的创新能力、对各类制造资源的聚合与协同能力以及对环境的友好性已成为当前企业竞争力的关键要素,传统的信息化制造技术面临着许多新的挑战。如何在制造过程中整合社会化存量资源,提高资源利用率,降低能源消耗,减少排放,从而实现服务型制造,成为当前我国制造业迫切需要解决的瓶颈问题。解决这些问题,需要探索新的制造业发展模式。

云制造就是在这种背景下被提出来的。云制造是一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式,它融合了现有信息化制造、云计算、物联网、服务计算、智能科学、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,并进行统一、集中的智能化管理和经营,实现智慧化、多方共赢、普适化和高效的共享和协同,通过网络为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用、安全可靠、优质廉价的服务。云制造将使得制造资源和能力也可以像水、电、煤气一样使用。

国家863主题项目“云制造服务平台关键技术研究”于2012年初正式启动,目的是对云制造服务平台的部分核心理论、关键技术和标准规范进行研究,开发相应的工具、平台和系统,并分别在典型集团企业和中小企业进行示范应用。项目一期已经通过国家科技部验收,本书在该项目成果的基础上,对云制造相关理论、技术、方法等进行较为系统的介绍。

全书共分为11章,第1章主要介绍云制造提出的背景,阐述了云制造的概念和原理以及云制造和其他制造模式的关系,并且论述了云制造的特征和基本能力,是以后各章节的基础。

第2章着重介绍云制造的系统架构和技术体系,以云制造系统多视图为切入点,从功能视图、组织视图、资源视图、信息视图、过程视图等不同角度对云制造系统进行了分析;然后给出了云制造系统体系架构,并分别针对集团企业和中小企业云制造系统,从不同层次对各个部分进行了详细解释;最后提出了一个较为完整的云制造技术体系。

第3章讨论了云制造资源感知与接入技术,资源感知与接入是云制造得以实现的先决条件。该章首先对制造资源的特点进行了分析,然后探讨了不同类型的制造资源的感知与接入和适配方法及相关设备以及接入数据的采集、分析与处理技术。

第4章讨论了制造资源的虚拟化与服务化技术,云制造中的虚拟化技术与传统计算机领域的虚拟化既有联系又有区别,该章介绍了制造资源虚拟化的概念、理论框架、虚拟资源池的构建与管理等,同时对云制造资源的服务化描述与封装技术进行了讨论。

第5章着重讨论云制造环境下制造能力描述及服务化问题,内容包括制造能力的概念、特征及分类、制造能力的服务化描述机制以及制造能力的感知与接入方法等。

第6章介绍制造云服务综合管理,分别就云服务搜索与匹配、云服务组合、云服务计算资源优化配置等技术进行了讨论。

第7章介绍制造云服务运行与评估技术,讨论了云制造平台中服务的运行与容错技术以及定性与定量相结合的云服务综合评估技术。

第8章介绍几个支持云服务个性化定制及展示的可视化关键技术,以及在此基础上设计的一个基于普适计算的个性化服务定制与可视化平台。

第9章以航天复杂产品集团企业和轨道交通装备集团企业为例,介绍了面向集团企业的云制造解决方案。

第10章介绍了针对两类不同应用模式的中小企业的云制造解决方案,分别是支持企业间业务协作的紧耦合云制造应用模式和支持区域性产业集群协作的云制造应用模式。

最后的第11章,对云制造现阶段的发展现状进行了概述,并对云制造未来的发展趋势作了展望。

本书由李伯虎、张霖总体策划,确定总体结构及各章内容,组稿并统稿,李伯虎最终审定。各章主要编写人员包括:

第1章李伯虎,张霖,柴旭东,陶飞,任磊,罗永亮,尹超,李孝斌。

第2章李伯虎,张霖,任磊,陶飞,柴旭东,尹超,张云,夏卿,钟婷,麦金耿。

第3章徐文君,李瑞芳,张帆,张霖,赵淳,任磊。

第4章任磊,张霖,赵淳,尹翰坤,黎振武。

第5章张霖,罗永亮,陶飞。

第6章张霖,陶飞,赖李媛君,郭华,倪志伟。

第7章曲慧杨,汪芸,段桂江,林廷宇,杨晨,肖莹莹,程颖。

第8章任磊,滕东兴,马翠霞,宋绍磊。

第9章柴旭东,王勇智,曲慧杨,林廷宇,张霖,王顺强,韩毅斌,贾鹏飞,战德臣,程臻,杨晨,肖莹莹,邢驰,姜戈,高成材,张振威,曹啸博。

第10章黄培,赵欣培,胥军,李波,张霖,陈皓,罗永亮。

第11章李伯虎,张霖,罗永亮。

罗永亮,周龙飞,赵淳等协助全书的编辑、排版、校对等工作。

本书内容凝聚了直接或间接参与云制造项目研究的大量科技人员、管理人员以及青年学生的心血和智慧,在此一并向他们表示真诚的感谢。

云制造作为一种制造业信息化的新模式和新手段,其相关理论、方法和技术还在不断发展和完善当中,读者若对书中的观点或技术有不同见解,欢迎与作者进行学术探讨,以共同推动云制造的健康发展。作者2015年3月于北京第1章 云制造概念与内涵1.1 云制造提出的背景1.1.1 制造业的发展

制造业是国民经济和国防安全的重要支柱,是一个国家的战略性产业。

本书所提及的制造,不仅仅是传统所理解的产品加工的活动与过程(即将原材料加工为成品),而是已经扩展为“大制造”的概念范畴。首先,其覆盖产品全生命周期的活动与过程“大”,包括从产品的论证、设计、仿真、加工生产、试验测试、定型、管理、运营、维护、服务到最终的报废处理中的各类信息、资源、能力的集成与优化活动与过程;其次,其制造活动的空间范围“大”,包括从企业内部,到企业之间,到产业集群之间,乃至全球的范围;第三,其制造类型“大”,包括机械、电子等离散制造业,石油、化工等流程(或连续)制造业以及钢材、食品等混合制造业。

近几十年来,在市场应用需求的牵引下,在先进制造技术与迅猛发展的信息技术持续深化融合的推动下,制造业正以前所未有的深度和广度向前发展,呈现出“全球化、精益化、专业化、服务化、绿色化、智能化”的发展趋势。全球化,即制造企业通过无所不在的网络建立面向全球的资源配置、设计生产和销售服务体系,突破了传统企业在地域上的界限,融入全球产业链,参与全球协作和市场竞争。精益化,即通过信息化的工艺管理模式、工艺配置和服务平台,实现企业的有效管控,优化业务流程和资源配置,强化运行细节管理和过程管理,实施企业高效精益运作,提高核心竞争力。专业化,即通过供应链和企业集群的专业分工协作,制造企业从“大而全”向“专而精”转变,依靠核心竞争力和优势资源,在价值链中寻找合适的定位,实现利润和附加值的最大化。服务化,即制造企业大幅提高服务能力,增加产品附加值,将以生产产品为主的盈利模式转变为以提供产品加服务为主的盈利模式。绿色化,即综合考虑环境影响和资源消耗,提高资源利用率,从以往的高能耗向低耗高效转变,实现绿色设计与绿色生产。智能化,即充分利用信息技术和智能技术,实现产品和制造全系统与全过程的智能化和自动化。1.1.2 中国制造业面临的挑战

改革开放以来,我国制造业发展迅速,正极大地带动着我国的经济发展。当前,我国已经成为名副其实的全球制造业大国和世界工厂。2010年,我国制造业产出占全球总产出量的比重提升到19.8%以上,[43]规模位居世界第一;增加值接近12,000亿美元,位居世界第二[44]。但是,与美、德、日等制造强国比较,“大而不强”的问题仍十分突出,主要表现如下:(1)自主创新能力不足。与国际先进制造企业相比,我国制造企业大多处于价值链低端,原始创新能力、设计研发能力不足。高端设备、关键零部件和元器件、关键材料严重依赖进口。我国制造业产业链和产业集群的协作能力和服务能力均处于较低水平。(2)制造业生产模式落后。全球制造业正在经历从“生产型”向“生产+服务型”的转变,欧美主要发达国家制造业中,服务比重已达20%以上,美国制造业中服务比重更是高达58%。而在中国,97.8%的制造型企业仍停留在纯产品生产加工阶段,没有任何的增值服务,中国制造需要从“卖产品”向“卖产品加服务”转变。(3)制造资源利用率低下。2010年的一项问卷调查显示,中国制造业的生产设备利用率仅有70%到75%,而在一些基本原料领域生产部门,闲置率甚至会高达50%,资源浪费十分惊人。而与此同时,许多中小企业因投入不足,生产设备非常落后,制造资源需要整合、共享和优化。(4)对环境破坏严重。在我国,制造业是对环境造成破坏最严重的行业之一,造成这种破坏的原因来自很多方面,其中,落后的观念、产业结构、制造技术以及生产、运输、维护、销毁等诸多环节的粗放管理,都是造成制造业污染严重的重要原因。

面对上述挑战,我国制造业必须探索、培育新型、持续发展的制造模式与手段,加快经济发展方式转变、促进制造业转型升级;迫切需要持续推进以“工业化与信息化融合”为特征的“制造业信息化”,使我国制造企业从“生产型制造”向“生产加服务型制造”转变,从价值链的低端向价值链高端转变,实现高效、优质、低耗、绿色的制造,持续提高企业核心竞争力,逐步完成我国从制造大国迈向制造强国的宏伟目标。1.1.3 制造业信息化的内涵

制造业信息化是一项复杂、战略的系统工程,是我国实现工业现代化道路的重要组成部分,是实现从制造大国向制造强国迈进、从中国制造向中国创造转变的战略举措。

制造业信息化的指导思想:与时俱进,从十六大提出的“信息化带动工业化”到十七大提出的“工业化和信息化两化融合”及目前十八大提出的“工业化和信息化两化深度融合”。

制造业信息化的实现途径:将新兴信息(采集、传递、加工、处理、应用)技术、先进(大)制造(设计/生产/管理/试验及其集成)技术及产品有关专业技术等三类技术融合运用于产品研制的全系统、全生命周期过程,实现可持续发展的制造新模式与新技术手段。

制造业信息化的工作内容:通过上述技术手段,使企业(或集团)全系统、全生命周期活动中的人/组织、经营管理、技术/设备(三要素)及信息流、物流、资金流、知识流、服务流(五流)集成优化,进而改善产品(P)及其开发时间(T)、质量(Q)、成本(C)、服务(S)、环境清洁(E)和知识含量(K),实现高效、优质、低耗、绿色制造。

制造业信息化的目标: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。

经过多年的实践,我国制造领域许多专家们对制造业信息化技术发展趋势的认识可以用“八化”来概括,分别是“数字化、网络化、集成化、协同化、敏捷化、服务化、绿色化、智能化”。其中,从“八五”到“十一五”,我国制造业信息化主要关注于“数字化、网络[40]化、集成化、协同化”,并取得了令人瞩目的成绩。当前,在“数字化、集成化、协同化、网络化”的基础上,“敏捷化、服务化、绿色化、智能化”正成为制造业核心竞争力的关键因素。“敏捷化、服务化、绿色化、智能化”分别对应于“敏捷制造、服务制造、绿色制造、智能制造”,其中,敏捷制造致力于灵活组织制造资源与能力,快速响应市场需求;服务制造致力于推动制造企业从以“产品”为主导的盈利模式向以“产品及服务”为主导的盈利模式的转变;绿色制造致力于提高资源利用率,降低能源消耗,减少污染物排放,实现可持续发展;智能制造致力于通过知识、智能科学等技术,提高制造资源、能力构建、运行、评估的智能化,支持探索新规律、创立新学说、积累新知识、创造新技术。“敏捷化、服务化、绿色化、智能化”正在为制造业信息化注入新的、更加丰富的内涵。

笔者团队于2009年提出了“云制造”的理念,并以制造中的“仿真”与“设计”为突破口,取得了阶段性的研究成果,继而于2010年1月在《计算机集成制造系统》杂志上发表了一篇题为“云制[15]造——面向服务的网络化制造新模式”的学术文章。近几年来,在我国科技部等的领导和支持下,笔者团队进一步联合产、学、研、用等30余个单位,开展了以集团级和中小企业群的云制造为背景的技术研究与应用工作,目前已取得了阶段性成果,本书将介绍这些阶段成果。我们的实践表明,云制造是制造业信息化的一种新模式和新技术手段,云制造的研究与应用将会促进我国制造业向“产品”加“服务”为主导的经济增长方式的转变,加速推进我国“制造业信息化”,进一步加强“数字化、网络化、集成化、协同化”,并向“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高效、优质、低耗、绿色制造,促进我国从制造大国向制造强国迈进。1.2 云制造的概念

云制造是在制造业应用持续需求牵引以及新兴信息技术与制造技术深度融合的推动下,提出的一种新的制造业信息化模式与技术手段。1.2.1 云制造定义

云制造是一种基于网络的、面向服务的智慧化制造新模式和手段,它融合发展了现有信息化制造(信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成)技术与云计算、物联网、服务计算、智能科学、高效能计算等新兴信息技术,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的云服务池,并进行统一的、集中的优化管理和经营,从而用户只要通过云端就能随时随地按需获取制造资源与能[15-17]力服务,进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。

基于云制造模式和手段所构成的系统称为云制造系统或制造云,它是一种基于各类网络(组合)的、人/机/物/环境/信息深度融合的、提供制造资源与能力服务的智慧化制造务联网。云制造服务平台是云制造系统中支持各类制造资源和能力的感知与接入,虚拟化,服务化,以及综合管理和按需使用的支撑环境和工具集,是云制造系统的核心(详见第2章)。1.2.2 云制造服务对象与内容

1. 云制造的服务对象

云制造的服务对象包含两类,一类是制造企业用户,一类是制造产品用户,具体如下:(1)制造企业用户。传统的信息化主要是面向企业内部的业务管理,缺乏对企业间各类往来业务协作的有效支持。而云制造提供的是一种全新的产业生态环境,提供面向制造企业用户的多租户服务支持,将企业推到云端,突破企业在资源环境和能力上的束缚,实现面向全球的企业资源与能力的互联,使企业在云端可以基于网络按需获取和配置自己所需的制造资源和制造能力或提供制造资源和制造能力服务,以敏捷响应市场、降低产品成本,提高企业市场竞争能力。(2)制造产品用户。云制造面向的是制造全生命周期产业链的各个环节,包括研发环节、采购环节、生产环节、营销环节、服务环节,其中,服务环节针对的就是制造产品用户(这里有企业也有个人)。云计算、物联网等新兴信息技术的应用,给服务环节的完善和提升带来了巨大的发展机遇,可有效提升产品和服务的智能化水平,支持产品的接入感知、健康状态管理以及远程维护诊断等,为产品用户按需提供定制化的增值服务。[16]

2. 云制造的服务内容

在制造产品全生命周期活动中,云制造的服务内容可以分为云制造资源服务及云制造能力服务两类内容。云制造资源服务内容包括软制造资源服务MSRaaS(manufacturing soft resource as a service),如制造过程中的各种模型、(大)数据、软件、信息、知识等及硬制造资源服务MHSaaS(manufacturing hard resource as a service),如制造生产加工硬设备(如机床、机器人、加工中心)、计算设备、仿真试验设备、测试设备等。云制造能力服务内容包括论证能力为服务、设计能力为服务、仿真能力为服务、生产加工能力为服务、试验能力为服务、经营管理能力为服务、运营能力为服务、维修能力为服务、集成能力为服务等。能力服务的具体地体现如下:(1)论证为服务AaaS(argumentation as a service)。对于产品规划、发展战略等企业论证业务,云制造服务平台将(成本、进度、风险等)决策分析软件等软制造资源封装为云服务,并提供用于辅助决策分析的模型库、知识库、数据库作为支持,帮助制造企业用户对各种概念产品、规划方案的可行性与预期效果进行论证分析。另外,制造企业用户如果对论证这块业务不是很擅长的话,也可以直接在制造云中寻找到合适的论证能力服务,通过电子化的方式达成交易,委托其协助进行论证。(2)设计为服务DaaS(design as a service)。对于产品的设计过程,当用户需要计算机辅助设计工具时,云制造服务平台可将各种CAD、CAE软件功能封装为云服务以批作业或者虚拟桌面等方式提供给用户。在产品设计过程中,三维可视化、复杂分析计算等往往需要高效能计算条件,制造云中整合了高效能计算资源,可以动态构建相应的渲染和分析的支撑环境。制造云也提供了设计能力服务,企业可以将外观设计、子系统设计等外包给制造云中专业的设计能力。随着众包设计的兴起,制造云中的产品研发社区可以整合全球范围内的专业能力,通过竞争和协作的方式提供整体式产品设计方案。(3)仿真为服务SimaaS(simulation as a service)。产品的虚拟样机仿真和半实物仿真需要大量软硬仿真资源的支持,云制造服务平台可根据仿真任务的需求,动态构建虚拟化的仿真环境,将所需的计算资源、各种专业仿真软件、仿真模型和仿真数据等封装为云仿真服务,支持在广域网范围内和在高效能计算环境内开展联合仿真。对于仿真专用的半实物设备,能够提供远程使用、监控服务,使得用户无需关心设备的具体位置。同上,用户如果对仿真这块业务不是很擅长的话,可以利用制造云中的仿真能力服务完成产品仿真。(4)生产加工为服务FaaS(fabrication as a service)。产品的生产加工过程需要各种硬制造资源和软制造资源的配合,云制造服务平台能够根据生产加工任务需求快速构建一个虚拟生产单元,其中包括了所需的物料以及机床、加工中心等硬制造设备,也包括了制造执行系统软件、知识库和过程数据库等软制造资源。云制造服务平台可以提供诸如生产物流跟踪、任务作业调度、设备状态采集和控制等云服务资源,辅助用户对生产加工过程的监控与管理。同上,用户如果对生产加工这块业务不是很擅长的话,可以利用制造云中的外包生产加工能力服务完成企业用户的产品生产加工。(5)试验为服务EaaS(experiment as a service)。对于产品的试制和试验过程,云制造服务平台能够根据实验所需的软硬资源建立一个虚拟实验室,其中封装了各种用于实验分析的软件功能作为云服务,同时也提供了对于部分试制设备、检测设备、试验平台等硬制造资源的远程接入和使用服务。制造能力的试验服务对于单个产业来说具有一定的共性,在制造云中作为产业配套服务进行提供,可有效降低产业的发展成本。实验的数据分析是一项重要的增值服务,制造企业用户也可外包给制造云中的专业能力服务来高效完成。(6)管理为服务MaaS(management as a service)。在企业的制造全生命周期过程中,对于各项经营管理活动如销售管理、客户关系管理、供应链管理、生产计划管理等业务,云制造服务平台能够提供云端客户关系管理(CRM)、云端供应链管理(SCM)、云端企业资源规划(ERP)等资源和能力服务,用户可以根据不同的管理需求定制个性化的业务流程,实行企业外部协作和内部管理、核心业务无缝衔接,支持构建虚实结合的数字化企业。通过这些服务,可以对制造企业用户的供应商和分销渠道等环节的能力进行有效管理。(7)(产品)运营为服务OpaaS(operation as a service)。运营为服务属于面向制造产品用户的重要环节,包括产品运输、安装、培训、咨询、改进、应用、金融等增值服务,当然其中既包括资源服务也包括能力服务。以改进和应用为例,云制造服务平台可将相应的服务能力整合到它的社区当中,对于电子产品来说提供各种应用下载,对于汽车等工具来说提供各种饰品定制,对于机床等装备来说提供各种数控编程。对于产品的市场运营来说,融资租赁等配套产业服务也是重要的盈利点,并可通过制造云来提供服务。(8)(产品)维修为服务ReaaS(repair as a service)。维修为服务既是面向制造产品用户也是面向制造企业用户的服务内容,包括维护保养、备品备件供应、故障诊断/修理、回收再制造等服务。随着物联技术的发达,制造产品健康监测、故障诊断等资源服务可以通过制造云远程提供。对于制造产品用户,可以通过云制造服务平台来优选备品备件供应和保养/修理等能力服务;对于制造企业用户,可以通过云制造服务平台在广域范围快速建立备品备件供应和维修保障渠道,并对服务链进行有效的监控和管理。(9)集成为服务InaaS(integration as a service)。集成为服务分为通用性的集成资源服务和实施系统集成的集成能力服务。经过云化改造以后的企业应用集成(EAI)、协同仿真支撑(COSIM)、多学科集成优化(MDO)、数据驱动工作流等资源集成服务可有效支持制造云中各类服务的重构与组合。对于一个大型的集团企业或者虚拟企业联盟,集成工作是一个复杂的系统工程,需要委托制造云中的集成能力进行全面实施。1.2.3 “云制造”的概念模型

如图1.1所示,云制造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池中的服务(即云服务,在不引起歧义的情况下,可简称为服务)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/智慧起着核心支撑作用,知识/智慧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[17-18]。图1.1 云制造概念模型1.2.4 “云制造”的应用模式

从支持制造全生命周期过程角度,可分为四种典型应用模式,即:①支持单主体(单租户)完成某阶段制造(如设计);②支持多主体(多租户)协同完成某阶段制造(如多学科协同设计);③支持多主体(多租户)协同完成跨阶段制造(如设计与生产加工跨阶段制造);④支持多主体(多租户)按需获得制造能力(如设计能力、加工能力等)。

从云制造实施主体角度,可分为三种类型,即企业云、行业(区域)云和混合云。①企业云(也称为私有云,见图1.2),它基于企业或集团内部网络构建,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。②行业(区域)云(也称为公有云,见图1.3),它基于“公用网”(如互联网、物联网)构建,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;所有企业可以按需购买和使用平台提供的资源和能力服务。③混合云见图1.4,主要指在现有公有云和私有云平台基础上,实现区域间/行业间公有云集成、公有云与私有云的集成、私有云与私有云的集成以及云平台与现有信息系统的集成。图1.2 企业云制造服务平台应用场景图图1.3 行业(区域)云制造服务平台应用场景图图1.4 混合云制造服务平台应用场景1.3 云制造的支撑技术

当前有关技术的发展为云制造的提出与实施提供了重要的技术支撑。1.3.1 制造数字化技术

1. 设计制造数字化技术

设计制造数字化,通过实现产品设计制造手段和过程的数字化,缩短产品开发周期,降低制造成本,提高企业的产品创新能力。数字化设计制造技术包括计算机辅助设计制造技术(CAX),可装配与可制造技术(DFX),基于仿真的设计与优化技术,多学科虚拟样机设计,逆向工程,绿色设计,网络化设计,智能设计及面向大规模定制生产模式的设计及3D打印等技术。

2. 管理数字化技术

管理数字化,通过实现企业内外部管理的数字化,促进企业重组和优化,提高企业管理效率和水平。管理数字化技术包括办公自动化技术,企业资源管理系统技术,供应链管理技术,客户关系管理技术,项目管理技术,电子商务技术,质量管理技术,制造执行系统,决策支持技术等。

3. 装备数字化技术

装备数字化,通过实现制造装备的数字化、自动化和精密化,提高产品的精度和加工装配的效率。数字化装备技术包括数控机床,数控加工中心,工业机器人,柔性制造单元,柔性制造系统,可重组机器/装备及3D打印等技术。

4. 试验数字化技术

试验数字化,通过实现试验装备和过程的数字化、自动化,提高产品的质量和创新能力。试验数字化技术包括单件例行试验,整机组件试验,系统综合及匹配试验,现场合练试验等技术。

5. 系统总体及支撑环境数字化技术

系统总体及支撑环境数字化技术,通过实现系统总体及支撑环境的数字化,支撑制造系统全生命周期内人机、物和各类硬软子系统之间的信息和过程集成。系统总体及支撑环境数字化技术包括系统总体运营模式,系统集成,标准化,企业建模和仿真,系统开发与实施,及协同网络、数据库、集成平台/框架,计算机辅助软件工程,产品数据管理、产品全生命周期管理、计算机支持协同工作,人机接口及制造网格等技术。

制造数字化技术是云制造的基础技术。1.3.2 云计算[20-21]

云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算等计算机技术和网络技术发展融合的产物,是一种新计算模式。它把IT资源、数据、应用作为服务,通过网络为用户提供按需服务(基础架构为服务IaaS、平台为服务PaaS、软件为服务SaaS)。

云计算技术包括编程模型,数据管理,资源虚拟化/服务化,支撑平台构建、管理、运行、评估和标准及安全等技术。

云计算技术为云制造系统中信息的存取、资源共享(协同)及计算提供重要的使能技术。1.3.3 物联网[22-23]

物联网(internet of things,IoT)是通过识别、感知的技术与设备获取物体/环境的静/动态属性信息,再由网络传输通信技术与设备进行信息/知识交换和通信,并最终经智能信息/知识处理技术与设备,实现人-物-环境世界的智能化管理与控制的一种“人物互联、物物互联、人人互联”的高效能、智能化网络。

物联网技术包括感知层、传输层和应用层等技术。

物联网技术为云制造系统中实现“人-物-环境”三元融合一体的世界提供重要的使能技术与新运行模式。1.3.4 服务计算

服务计算是一类以服务及其组合为基础的计算模式与技术,服务计算系统的主要特征是标准化、松耦合及透明应用集成。

服务计算技术包括Web服务,面向服务的体系架构及服务描述、发现、组合、通信、运行、验证及标准与规范等技术;服务计算技术为云制造系统中实现制造资源、能力的服务化,进而提高系统的互操作、敏捷、集成能力提供了使能技术。1.3.5 高性能计算

高性能计算技术是指一类具有超高计算能力、存储能力、交互能力的计算技术。

高性能计算技术包括高性能处理器、并行高效计算机系统、相关并行算法及相关领域大型并行应用软件等技术,目前,正发展为高效能,即“高性能、高可靠、高节能、高可用”。

高性能计算技术为云制造系统求解复杂问题和开展海量信息处理及高性能计算能力提供了使能技术。1.3.6 大数据技术

大数据技术是大数据理论、工具、系统与应用技术的总称,大数据的特点可以总结为4个V,即volume(体量浩大)、variety(模态繁多)、velocity(生成快速)和value(价值巨大但密度很低)。

大数据技术包括大数据的描述、存取、挖掘、管理、处理等理论、工具、系统与应用等技术。

大数据技术解决云制造系统中大数据的描述、快速存取、挖掘、管理、处理,为云制造系统全生命周期活动的精准化、高效化、智慧化提供使能技术。1.3.7 安全技术

安全技术是指支持云制造系统中的硬件、软件、系统、网络和数据受到保护,不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露,保证系统、网络和数据连续可靠正常地运行和服务的技术。

安全技术包括物理安全、网络安全、数据安全、系统安全、应用安全、人员和过程层面的管理安全等技术。

安全技术为云制造系统的基础层、平台层、应用服务层及其集成系统或网络的安全提供使能技术。1.3.8 智能科学技术

智能科学技术是一门研究人类智能行为的基本理论和实现技术的交叉科学技术。

智能科学技术由脑科学、认知科学、人工智能等组成,脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究自然智能机理,建立脑模型,解释人脑的本质;认知科学研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程;人工智能研究用人工的方法和技术,模仿、延伸和扩展人的智能,实现机器智能。

智能科学技术为云制造系统中人、机、物、信息的智能识别、融合、运算、监控和处理提供了使能技术。1.4 云制造是云计算在制造领域的落地与拓展

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。图1.5展示了云制造[16]的服务模式、内容与技术基础。图1.5 云制造的服务模式、内容与支撑技术1.4.1 在资源共享内容方面的拓展

如图1.6所示,云计算共享的资源类型主要为计算资源(计算基础架构、平台、软件等),云制造共享的资源类型除计算资源外,还要加上其他制造资源和制造能力,包括硬制造资源(如机床、加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等各类制造硬设备)、软制造资源(如制造过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等)、制造能力(如制造过程中有关的论证、设计、生产、实验、管理、集成等能力)。图1.6 云制造与云计算在资源共享内容方面的比较1.4.2 在服务内容与模式方面的拓展

云计算主要提供用户网上提交作业(单项,批处理)与操作计算资源的服务,云制造主要提供用户网上提交任务以及交互、协同和全生命周期制造服务,包括4种服务模式:①支持单主体(单租户)完成某阶段(如设计)制造;②支持多主体(多租户)协同完成某阶段制造;③支持多主体(多租户)协同完成跨阶段(如跨设计与生产)制造;④支持多主体(多租户)按需获得制造能力。

云制造与云计算在服务内容方面的比较如图1.5所示。云制造除了包括云计算的IaaS、PaaS、SaaS外,更加重视和强调制造全生命周期中所需的制造“资源和能力”服务,即论证能力为服务、设计能力为服务、仿真能力为服务、生产加工能力为服务、实验能力为服务、经营管理能力为服务、运营能力为服务、维修能力为服务、集成能力为服务等。

在服务模式方面,云计算提供用户按需提交作业与操作计算资源的服务,云制造支持用户按需提交任务以及交互、协同和全生命周期制造服务。1.4.3 在技术方面的拓展

云制造技术融合云计算、物联网、服务计算、高性能计算、大数据、安全技术等新兴信息技术、智能科学技术、及制造数字化等技术,进而支持按需动态架构、互操作、协同、网络化异构集成、超强快速响应能力的全生命周期智慧制造。1.5 云制造的制造模式与技术特征1.5.1 云制造的制造模式

云制造致力于建立一种“产品”加“服务”为主导的“集成化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化、智能化”的制造业新的经济发展方式,以实现高效、优质、低耗、绿色的个性化制造和社会化制造。(1)集成化。云制造集成化致力于制造全生命周期活动,全系统的制造资源与能力间的信息集成、过程集成及企业间集成。(2)协同化。云制造协同化致力于制造全生命周期活动,全系统制造资源与能力的高效协同工作。(3)敏捷化。云制造敏捷化致力于灵活快速汇聚制造云中的制造资源和制造能力,加强产业链内部以及产业链之间的业务协作,以敏捷响应市场,提高企业市场竞争能力。(4)服务化。云制造服务化致力于推动制造企业从以“产品”为主导的盈利模式向以“产品”及“服务”为主导的盈利模式的转变,其服务内容涵盖制造产品全生命周期各个环节及产品的增值服务,其服务对象是制造企业及制造产品的用户。(5)绿色化。云制造绿色化致力于提高资源利用率,降低能源消耗,减少污染物排放,实现可持续发展。它能有效整合社会存量制造资源和制造能力,有效解决产业资源及能力分散、独立、利用不均衡等问题,走集约式的产业发展道路,有效降低产业发展成本。(6)智能化。云制造智能化致力于提高制造资源及能力构建、运行、评估等的智能化,支持探索新规律、创立新学说、积累新知识、创造新技术,它包括接入的制造资源和制造能力的智能化,制造过程资源/能力配置及协作的智能化,从而支持最终形成的终端产品和服务的智能化。1.5.2 云制造系统的技术手段

为了支撑上述制造新模式,云制造系统(制造云)的技术手段也更加丰富,具有制造资源和能力的“数字化、物联化、虚拟化、服务化、协同化、智能化”特征,其综合体现为“智慧化”的技术特征。“六化”技术手段相互联系、层层递进,是云制造系统技术手段区别于其他信息化制造系统技术手段的重要标志。

1. 数字化

云制造系统的“数字化”是指,将制造资源和制造能力的属性及静态、动态行为等信息转变为数字、数据、模型,以进行统一分析、规划、重组和操控等处理。制造资源和制造能力与数字化技术融合形成能用数字化技术控制、监控、管理的制造资源及能力系统,如数控机床、机器人(“硬”制造资源),计算机辅助设计软件、管理软件(“软”制造资源),制造过程全生命周期各类制造能力等,如图1.7所示。图1.7 “数字化”技术手段示意图

云制造系统中的“数字化”包括企业(或集团)产品的设计、仿真、生产加工、试验、经营管理等全生命周期过程活动中的制造资源和制造能力数字化,它是制造业信息化的基础技术,也是云制造实现的前提和基础技术。

2. 物联化

先进制造模式实现的核心是制造全生命周期活动中人/组织、管理和技术的集成与优化。为此,云制造系统融合了物联网、信息物理融合系统(CPS)等最新信息技术,提出了要实现软硬制造资源和能力的全系统、全生命周期、全方位的透彻的接入和感知,尤其是要关注硬制造资源,如机床、加工中心、仿真设备、试验设备、物流货物等制造硬设备以及能力,如人及知识、组织、业绩、信誉、资源等的接入和感知。

如图1.8所示,云制造模式下,各种软硬制造资源能够通过各种适配器、传感器、条形码、RFID、摄像头、人机界面等,实现状态自动或半自动感知,并且借助于3G或4G网络、卫星网、有线网、互联网等各种网络来传输信息,在对各种软硬制造资源的状态信息进行采集和分析的基础上,进一步能够服务于云制造的业务执行过程,例如,基于对化工反应装置的温度、压力、负载等信息的感知与分析,为计划排产和任务调度提供依据;对于物流货物的实时跟踪,辅助虚拟企业组织中上下游成员的交易执行过程监控与管理。图1.8 制造物联层次示意图

3. 虚拟化

虚拟化源于计算领域对虚拟机的研究,是当前云计算的核心技术[37]之一。云制造的虚拟化与云计算的虚拟化既有区别又有联系。云制造中制造资源和能力虚拟化是指对制造资源和能力提供逻辑和抽象的描述与管理,它不受各种具体物理限制的约束;虚拟化还为资源和能力提供标准的接口来接收输入和提供输出;虚拟化的对象可分为制造系统中涉及的制造硬设备、网络、软件、应用系统及能力等。图1.9 虚拟制造资源和能力示意图

如图1.9所示,在云制造系统中,用户面对的是虚拟化的制造环境,它降低了使用者与资源和能力具体实现之间的耦合程度。通过虚拟化技术,一个物理的制造资源和能力可以构成多个相互隔离的封装好的“虚拟器件”,多个物理制造资源和能力也可以组合形成一个粒度更大的“虚拟器件”组织,并在需要时实现虚拟化制造资源和能力的实时迁移与动态调度。虚拟化技术可使制造资源和能力的表示、访问简化并进行统一优化管理,它是实现制造资源和能力服务化与协同化的关键技术基础。

4. 服务化

云制造系统中汇集了大规模的制造资源和能力,基于这些资源和能力的虚拟化,通过服务化技术进行封装和组合,形成制造过程所需要的各类服务,如设计服务、仿真服务、生产加工服务、管理服务、集成服务等。其目的是为用户提供优质廉价的、按需使用的服务。如图1.10所示,按需服务主要体现在两方面:一是通过对云资源及能力的按需聚合服务,实现分散资源及能力的集中使用;二是通过对云资源及能力的按需拆分服务,实现集中资源及能力的分散使用。以制造资源和能力的服务及其组合为基础构建的制造模式,具有标准化、松耦合、透明应用集成等特征,这些特征能够提高制造系统的开放性、互操作性、敏捷性和集成能力。图1.10 制造资源及能力按需服务的两种方式

云制造能随时随地为制造企业按需提供“多、快、好、省”的服务,支持制造企业向“产品”加“服务”为主导的“集成化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化、智能化”的新经济增长方式发展,以支撑各类先进制造模式(如敏捷制造,并行工程,虚拟样机工程,大批量定制,精益制造等)的实现,提高企业的市场竞争能力。

5. 协同化“协同”是先进制造模式的典型特征,特别对复杂产品的制造而言尤为重要。云制造系统使制造资源和能力通过标准化、规范化、虚拟化、服务化及分布高效能计算等信息技术,形成彼此间可灵活、互联、互操作的“制造资源和能力即服务”模块,如图1.11所示。通过协同化技术,这些云服务模块能够动态地实现全系统、全生命周期、全方位的互联、互通、互操作,以满足用户需求。图1.11 即插即用的资源及能力服务协同示意图

除了在技术层面的协同化,云制造为敏捷化虚拟企业组织的动态协同管理也提供全面支撑,实现多主体按需动态构建虚拟企业组织以及虚拟企业业务协同运作中的有机融合与无缝集成。

6. 智能化

云制造系统的另一典型特征是实现全系统、全生命周期、全方位的深入的智能化。知识及智能科学技术是支撑云制造服务系统运行的核心,制造云在汇集各种制造资源和能力的同时,也汇集了各种知识并构建了跨领域多学科知识库;并且随着制造云的持续演化,云中积累的知识规模也在不断扩大,知识及智能科学技术渗入制造全生命周期的各环节、各层面提供智能化支持。

如图1.12所示,在云制造模式下,知识及智能科学技术为两个维度的“全生命周期”提供支持,一是制造全生命周期活动,二是制造资源及能力服务全生命周期。一方面,知识及智能科学技术渗入制造全生命周期活动中的论证、设计、生产加工、实验、仿真、经营管理等各个环节,能够提供所需的各类跨领域多学科多专业知识;另一方面,知识及智能科学技术融合于制造资源及能力服务全生命周期的各个环节,如资源及能力描述、发布、匹配、组合、交易、执行、调度、结算、评估等。知识及智能科学技术覆盖了这两个维度构成平面中的各个坐标点,为云制造提供全方位的智能化支持。图1.12 知识型智能制造示意图[17,38]1.5.3 云制造服务的特点

云制造服务具有分布异构集成、按需动态架构、协同互操作、高可扩展、全生命周期智慧制造等特点,具体如下:(1)分布异构集成。云制造系统中集成的制造资源和制造能力的种类众多、地域分散,虽然云的理念是资源及能力尽可能地集中维护,然后再分散进行服务,但是仍然有很多“硬”制造资源不便于物理集中,部分模型和知识资源也由于知识产权的因素分散保管,此为分布性;异构性既指不同类型资源之间的异构,也指同类资源之间的异构,同样是车床,可能有不同的行程范围和加工精度。云制造遵循的是“分散资源及能力集中管理、集中资源及能力分散服务”的思想,云服务是分布异构资源及能力集成而得。(2)按需动态架构。云制造服务屏蔽了制造资源和制造能力的分布异构性,制造云能够根据多租户不同的制造任务需求,动态地组合不同类型的制造服务,动态地生成(如虚拟机)、优选和绑定虚拟制造资源及能力实例,从而构建出专门的云制造任务执行环境。(3)协同互操作。云制造服务之间具有协同互操作的特性,这是由制造过程存在多学科、多阶段的特征所决定的,协同互操作意味着云制造服务之间具有数据交互关系、时序逻辑关系甚至时间同步要求(对于具有状态的制造云服务)。(4)高可扩展。虚拟化技术特别是多租户技术的运用,使得云制造服务具有了超强、无限的能力。在云制造系统中,很多“硬”制造资源是难以并发提供服务的,比如说一台五轴加工中心同时只能加工一个工件;很多传统模式下开发出来的“软”制造资源在任一时段也只能独占式的使用。云制造系统在借鉴计算系统虚拟化技术的基础之上,通过快速、灵活地组织众多同类制造资源和制造能力,将其虚拟化成无差别的资源及能力实例,支持为多个租户并发提供服务。(5)全生命周期智慧制造。如前一节所述,云制造服务可支持制造产品全生命周期各个阶段,不同制造阶段之间通过知识进行有效衔接,基于知识对各阶段的云服务进行调度,从而实现高度一体化的全生命周期智慧制造。1.6 云制造是制造业信息化的一种新模式和新手段1.6.1 制造业信息化模式与技术的发展

在需求牵引和工业化和信息化两化融合的推动之下,几十年来制造业信息化经历了数字化、网络化、智慧化的发展过程。

1. 数字化制造

数字化制造是指将数字化技术用于产品设计、生产加工、实验、管理等制造全生命周期中,以达到提高制造效率、质量,降低成本,敏捷响应市场所涉及的制造模式。数字化制造包括计算机集成制造和并行工程等。(1)计算机集成制造。早在1973年,计算机集成制造(CIM)的理念就由美国的Joseph Harrington在其题为《Computer Integrated Manufacturing》的书中首先提出,Joseph Harrington将企业生产制造涉及的各类资源和能力的集成统一管理上升到哲学的高度,以应对企业所面临的激烈的市场竞争形势,其基本思想是:制造企业中的各个部分(即从研发、采购、生产、营销、服务)是一个互相紧密相关的整体;整个制造过程本质上可以抽象成一个数据的采集、传递、加工、处理和应用的过程,最终产品仅是数据的物化表现。前者体现了集成的思想,它将企业决策、经营管理、研发设计、原料采购、生产制造、销售及售后服务有机地结合在一起;后者就是信息化制造观的体现[45]。(2)并行工程。在信息化制造的早期阶段,人们考虑的只有质量(Q)和成本(C),即质量尽可能好,成本尽可能低。但是,随着市场竞争的日益激烈,对上市时间(T)的要求越来越高。并行工程的思想是以系统的观点来处理产品开发过程,将产品的开发,从概念设计、制造、组装、销售、维护以至最后的报废,看作是一个有机统一的整体进行过程重构。其制造模式是在设计时就考虑可制造性、可装配性、质量功能分配等整个生命周期中的各种因素,将各个串行过程尽可能多地转变为并行过程,从而减少反复,缩短开发时间[46]。

数字化制造的技术手段包括CAX技术、DFx技术、PDM技术、JIT技术、成组技术、FMC/FMS技术、DNC、STEP技术、CSCW技术、BPR技术、MES技术、MIS及OA技术、MRPII技术、ERP技术、项目管理技术,等等。

2. 网络化制造

网络化制造是信息网络技术与制造技术相融合的产物,根据科技[47]部曾经发布的项目指南中的定义,网络化制造是按照敏捷制造的思想,采用因特网技术,建立灵活有效、互惠互利的动态企业联盟,有效地实现研究、设计、生产和销售各种资源的重组,从而提高企业的市场快速响应和竞争能力的新模式,网络化制造包括ASP、制造网格、敏捷制造、现代集成制造、大批量定制等。值得指出的是现代集成制造是我国的专家学者在计算机集成制造的基础之上提出的制造模式,先后开展了信息集成、过程集成以及企业集成,在应用基础研究、[39,40,重大关键技术、产品开发、应用示范等层次上取得了重大进展41]。

网络化制造的技术手段包括CAX技术,DFx技术,PLM技术,ERP技术,SCM技术,CRM技术,VP/SBD技术,DEM/VE技术,网格技术,网络化设计、生产、试验技术,网络安全技术,电子商务技术,等等。

3. 智慧制造

作者认为,智慧制造是制造业信息化发展的高级阶段。智慧制造是“创新驱动,以人为本,借助制造科学技术、新兴信息科学技术、智能科学技术及制造应用领域的技术等深度融合的数字化、网络化、智能化技术手段,对制造全系统、全生命周期活动中的人、机、物、环境、信息进行智慧的感知、互联、协同、分析、预测、决策、控制与执行,使制造全生命周期活动中的人及组织、经营管理、技术(三要素)及信息流、物流、资金流、知识流、服务流(五流)集成优化,旨在实现高效、优质、低耗、绿色地制造产品和服务用户,进而提高企业(或集团)的市场竞争能力的一种制造范式。”

智慧制造系统:即按智慧制造范式构建的制造系统,它是数字化、网络化、智能化制造硬软件系统与人(专家、专业人员、用户)集成优化的人机共融制造系统。从系统范围划分,智慧制造可分为智慧制造设备、智慧制造单元、智慧制造工厂(企业)和智慧制造云(网)等;从系统功能划分,智慧制造可分为智慧论证、智慧设计、智慧生产、智慧实验、智慧销售、智慧产品服务、智慧报废等。

从制造模式上看,以人为中心的数字化、网络化、智能化制造统称为智慧制造。

智慧制造的技术手段包括数字化制造技术,网络化制造技术,智慧感知技术,智慧虚拟化、服务化技术,智慧虚拟环境构建、运行、评估技术,人机共融技术,增材制造(3D打印)技术,智慧虚拟样机工程技术,增值服务技术,等等。1.6.2 云制造与几种典型制造信息化技术的比较

为了提高企业的市场竞争能力,制造业界提出了多种制造模式和制造信息化技术,如1.6.1节所述。这些制造模式和手段都在制造业发展的不同阶段起到了很大的推动作用,但由于提出的时间、背景、需求和当时的支撑技术发展等的不同,其制造模式和手段都具有各自的特点或局限。在云制造提出和发展的过程中,不同程度地借鉴了这些制造模式和技术手段的思想和内容,并通过将最新的信息技术与制造技术的融合,形成了具有特色的制造模式和手段。表1.1给出了云制造与敏捷制造、ASP/网络化制造、工业4.0在制造模式、手段和支撑技术等几个方面的对比。表1.1 云制造、敏捷制造、ASP及工业4.0对比

与上述几种制造信息化模式和手段相比,云制造在以下几个方面具有较明显的优势:(1)按需提供服务的能力。云制造将各种制造资源和制造能力以制造服务的形式,通过网络随时随地提供给用户,实现制造资源及能力的自由交易与流通。用户可以按照自己的需求定制服务内容,通过任何上网设备持续不断地获取制造云中的高质量的制造服务。这不仅提高了资源利用率,还降低了用户的成本。(2)强大的资源聚集能力。通过虚拟化和服务化技术,通过网络将分散在社会上的各类制造资源和制造能力聚集起来,形成巨大的制造服务池,在虚拟空间中不受物理空间的约束,具有无限大的扩展能力。聚集之后的资源可以进行统一的管理、规划和调度,从而在一个充分大的范围内实现资源的优化利用。(3)强大的知识汇聚创新能力。云制造服务平台聚集各类制造资源和制造能力,特别是将制造过程各种数据、模型、经验、知识等聚集起来,并在平台应用过程中不断地增长和演化。这些数据和知识具有巨大的应用价值和商业价值,可以应用于制造全生命周期的各个环节,支持制造过程实现高度的自动化和智能化,对提高制造业企业的创新能力具有十分重要的作用。同时,通过对海量数据和知识的深度挖掘和分析,可以为不同用户提供个性化的咨询、预测等服务。(4)支持个性化及社会化制造的能力。制造业的发展一方面随着用户多样化和个性化需求的增长,而呈现出个性化的发展趋势;另一方面,制造业的分工越来越细化和专业化,许多产品特别是较为复杂的产品的制造越来越多地依靠企业之外的社会资源,也就是说,制造业呈现出社会化的发展趋势。云制造通过服务平台可以将制造任务进行分解,并分配给合适的制造服务提供者(企业或个人),通过平台的协同能力完成制造任务。而由于云平台中丰富的资源、灵活的组织方式以及智能化手段的支持,使得生产个性化产品变得比传统方式要容易得多,并且可以降低传统方式生产个性化产品时的高成本。因此,云制造在支持个性化和社会化制造方面具有得天独厚的优势。

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