當前，全球制造業(yè)的發(fā)展正在經(jīng)歷深刻的調整和變革。一方面，發(fā)達國家高端制造回流本土和發(fā)展中國家制造業(yè)低成本優(yōu)勢，引發(fā)國際制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢和競爭格局面臨重大調整；另一方面，新一代信息通信技術(shù)快速發(fā)展并與制造業(yè)的深度融合，引發(fā)制造業(yè)制造模式、制造流程、制造手段、生態(tài)系統等的重大變革。與此同時(shí)，中國正面臨從價(jià)值鏈的低端向中高端、從制造大國向制造強國、從中國制造向中國創(chuàng )造轉變的關(guān)鍵歷史時(shí)期。中國工程院制造強國戰略研究提出需要推進(jìn)5個(gè)轉型——由技術(shù)跟隨戰略向自主開(kāi)發(fā)戰略轉型再向技術(shù)超越戰略轉型；由傳統制造向數字化網(wǎng)絡(luò )化智能化制造轉型；由粗放型制造向質(zhì)量效益型制造轉型；由資源消耗型、環(huán)境污染型制造向綠色制造轉型；由生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)+服務(wù)型制造轉型。2013年，工信部已在16個(gè)省啟動(dòng)“工業(yè)云創(chuàng )新行動(dòng)計劃”；2015年，國務(wù)院正式發(fā)布了“中國制造2025”戰略規劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計劃，明確提出了中國由制造大國向制造強國邁進(jìn)的戰略目標、指導思想、主攻方向、實(shí)施方針、重點(diǎn)任務(wù)和行動(dòng)綱領(lǐng)。

筆者團隊自上世紀80年代即介入制造業(yè)信息化研究與應用工作，綜觀(guān)國內外制造領(lǐng)域有關(guān)技術(shù)和應用的現狀與發(fā)展，并基于我國制造業(yè)信息化技術(shù)與應用的成果，于2009年提出了“云制造”的理念、模式、技術(shù)手段和業(yè)態(tài)，并開(kāi)始了云制造1.0的研究與實(shí)踐。經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)踐，隨著(zhù)有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是大數據、云計算、仿真、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、網(wǎng)絡(luò )安全、智能終端等新興信息技術(shù)的智慧化和3D打印、智能化機器人、智能制造裝備等新興制造技術(shù)的智慧化快速發(fā)展，它們?yōu)榧訌娫浦圃斓闹腔刍峁┝思夹g(shù)支撐。因此，本團隊于2012年進(jìn)一步提出并開(kāi)始了“智慧云制造”（云制造2.0）的研究與探索，它在制造模式、技術(shù)手段、支撐技術(shù)、應用等方面進(jìn)一步發(fā)展了云制造1.0。它是云計算在制造領(lǐng)域的落地和拓展；是實(shí)施“中國制造2025”和制造領(lǐng)域的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計劃的一種智造模式和手段。

定義

智慧云制造是一種基于泛在網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)為中心，人機融合，互聯(lián)化、服務(wù)化、個(gè)性化（定制化）、柔性化的智慧制造新模式和新手段。

具體地講，它基于泛在網(wǎng)絡(luò )，以用戶(hù)為中心，借助新興制造技術(shù)、新興信息技術(shù)、智能科學(xué)技術(shù)及制造應用領(lǐng)域技術(shù)等4類(lèi)技術(shù)深度融合的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化技術(shù)手段，將智慧制造資源與能力構成智慧服務(wù)云（網(wǎng)），使用戶(hù)通過(guò)智慧終端及智慧云制造服務(wù)平臺，便能隨時(shí)隨地按需獲取智慧制造資源與能力，對制造全系統、全生命周期活動(dòng)（產(chǎn)業(yè)鏈）中的人、機、物、環(huán)境、信息進(jìn)行自主智慧地感知、互聯(lián)、協(xié)同、學(xué)習、分析、預測、決策、控制與執行，使制造全系統及全生命周期活動(dòng)中的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理、技術(shù)/設備（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流、服務(wù)流（五流）集成優(yōu)化。進(jìn)而高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、柔性地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶(hù)，提高企業(yè)（或集團）的市場(chǎng)競爭能力。

“智慧云制造”的“智慧”體現在，其中的制造資源、制造能力、制造云平臺及制造云的構成、運行、評估等等方面都具有制造的智慧特征。即“智慧云制造”在制造模式、手段和支撐技術(shù)（智慧化的信息技術(shù)和智慧化的制造技術(shù)）方面都體現了智慧特征。這里的“智慧”強調了：創(chuàng )新驅動(dòng)；以人（用戶(hù)）為中心的人機物深度融合；數字化、網(wǎng)絡(luò )化（互聯(lián)化）、智能化的深度融合；工業(yè)化與信息化的深度融合；智慧地運營(yíng)制造全系統和制造全生命周期活動(dòng)中的人、機、物、環(huán)境與信息等方面的內容。

特征

智慧云制造系統是基于上述智慧云制造內涵所組成的制造系統，它是云計算提供的IaaS（基礎設施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）、SaaS（軟件即服務(wù)）在制造領(lǐng)域的落地和拓展。它豐富、拓展了云計算的資源共享內容，服務(wù)模式和支撐技術(shù)，如圖1所示。

筆者團隊還認為：智慧云制造系統是實(shí)施“工業(yè)云”的一種智造模式和手段。一方面，它提供了一種新的制造業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式，是以用戶(hù)為中心，產(chǎn)品+服務(wù)為主導的，制造全生命周期、全系統隨時(shí)隨地按需構建與運行的互聯(lián)化、服務(wù)化、個(gè)性化、柔性化的智慧制造模式；另一方面，它提供了一種新的制造業(yè)技術(shù)手段，如前所述，制造資源和能力智慧化技術(shù)手段包括“數字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化、定制化、柔性化、智能化”等八個(gè)特征的技術(shù)手段。

新的模式、新的手段形成了一種新的業(yè)態(tài)——“泛在互聯(lián)、數據驅動(dòng)、共享服務(wù)、跨界融合、自主智慧、萬(wàn)眾創(chuàng )新”為特征的“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代中的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)，如圖2所示。

智慧云制造系統在以下幾個(gè)方面具有較明顯的優(yōu)勢：其一，構成以用戶(hù)為中心的人機物融合智造系統，其中基于泛在網(wǎng)絡(luò )整合人機物產(chǎn)生的大數據，具有巨大的價(jià)值待挖掘和開(kāi)發(fā)增值服務(wù)；其二，實(shí)現按需、動(dòng)態(tài)、敏捷、柔性地開(kāi)放/共享智慧創(chuàng )新能力與智慧制造資源，提供“眾智、眾包、眾扶、眾籌”空間，實(shí)現資源共享，能力協(xié)同，利益共贏(yíng)；其三，智慧云制造能促進(jìn)中國制造5個(gè)轉型；其四，智慧云制造支持個(gè)性化制造/柔性化制造/綠色制造，實(shí)現高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、柔性地制造產(chǎn)品和服務(wù)用戶(hù)，提高企業(yè)（或集團）的市場(chǎng)競爭能力。

值得指出，智慧云制造在促進(jìn)企業(yè)創(chuàng )新驅動(dòng)和轉型升級方面的優(yōu)勢正符合當今我國制造業(yè)發(fā)展對策的需要。

標準體系、技術(shù)體系和評估體系

標準體系

智慧云制造系統標準體系包括基礎共性標準、總體標準、平臺標準和應用標準四大類(lèi)，具體如圖3所示。

技術(shù)體系

智慧云制造技術(shù)體系包含八大類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)（如圖4所示），是實(shí)現智慧云制造所需關(guān)鍵技術(shù)的集合，它為智慧云制造的研究與實(shí)施指明了方向。

針對構建智慧云制造系統，智慧云制造軟件技術(shù)體系包括智慧云制造的系統軟件技術(shù)、平臺軟件技術(shù)以及應用軟件技術(shù)（如圖5所示）。

評估體系

參考《中國企業(yè)兩化融合發(fā)展報告（2015）》，智慧云制造系統評估體系包括水平與能力評估、效能和效益評估兩部分，水平與能力評估包括基礎建設、單項應用、綜合集成、協(xié)同創(chuàng )新等四個(gè)主要評估方面；效能與效益評估包括競爭力、經(jīng)濟和社會(huì )效益等兩個(gè)主要評估方面。如表1所示。

云制造應用范例

“航天云網(wǎng)”是中國航天科工集團公司基于本團隊于2009年提出的云制造1.0及2012年提出的云制造2.0（智慧云制造）等制造理念、模式、技術(shù)手段和業(yè)態(tài)，研究開(kāi)發(fā)成功的一種“智慧制造系統（智慧制造云）”雛形。

“航天云網(wǎng)”由下列3類(lèi)制造云（網(wǎng)）組成：

“航天（專(zhuān)有）云網(wǎng)”：面向航天科工集團自身裝備制造轉型升級戰略需求，基于航天科工集團專(zhuān)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)并成功運營(yíng)的面向航天復雜產(chǎn)品的集團公司智慧云制造服務(wù)平臺/系統，也稱(chēng)“航天（專(zhuān)有）云網(wǎng)”。該平臺是首個(gè)央企集團級云制造服務(wù)平臺/系統。它服務(wù)于航天科工集團各類(lèi)制造企業(yè)和產(chǎn)品用戶(hù)的全要素資源共享，以及制造全過(guò)程活動(dòng)能力的深度協(xié)同。

“航天（公有）云網(wǎng)”：面向社會(huì )各類(lèi)大中小制造企業(yè)轉型升級戰略需求，基于公有互聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)并成功運營(yíng)的國內首個(gè)以生產(chǎn)性服務(wù)為主體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的大型智慧云制造服務(wù)平臺/系統，也稱(chēng)“航天（公有）云網(wǎng)”。它服務(wù)于國內全社會(huì )各類(lèi)制造企業(yè)和產(chǎn)品用戶(hù)的全要素資源共享，以及制造全過(guò)程活動(dòng)能力的深度協(xié)同。

“航天（國際）云網(wǎng)”：面向國際各類(lèi)大中小制造企業(yè)轉型升級戰略需求，基于國際互聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)發(fā)成功的以生產(chǎn)性服務(wù)為主體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的大型國際智慧云制造服務(wù)平臺/系統，也稱(chēng)“航天（國際）云網(wǎng)”。它服務(wù)于國際各類(lèi)制造企業(yè)和產(chǎn)品用戶(hù)的全要素資源共享，以及制造全過(guò)程活動(dòng)能力的深度協(xié)同。2015年12月，航天（國際）云網(wǎng)已正式上線(xiàn)。

基于航天（專(zhuān)有）云網(wǎng)的云制造應用概況

針對航天復雜產(chǎn)品創(chuàng )新性強、技術(shù)難度大（2000余項專(zhuān)業(yè)技術(shù)交叉融合）、研制周期長(cháng)，質(zhì)量、可靠性（適應各種嚴酷環(huán)境）要求高，生產(chǎn)模式復雜（多品種、小批量、變批次），性能評估困難（系統級驗證試驗成本高、子樣少）等特點(diǎn)，以及要克服當前制造資源和制造能力運轉忙閑不均，共享敏捷度不夠，協(xié)同效率不高的迫切需求，整合共享分散在各主體單位中的數百萬(wàn)億次的高性能計算資源、數百TB的存儲資源；數十種、數百套機械、電子、控制等多學(xué)科大型設計分析軟件及其許可證資源；總裝聯(lián)調廠(chǎng)等多個(gè)廠(chǎng)所的近萬(wàn)臺套的高端數控加工設備及企業(yè)單元制造系統；航天復雜產(chǎn)品制造過(guò)程各階段的數千條專(zhuān)業(yè)能力……以推動(dòng)航天集團企業(yè)內部全要素資源/能力共享和競爭配置、制造過(guò)程深度協(xié)同和優(yōu)化，實(shí)現“企業(yè)有組織，資源無(wú)邊界”的目標。

截止目前，在短短幾個(gè)月時(shí)間內已發(fā)布需求上千條，合同標的總金額超過(guò)數億元，簽約合同金額累計超過(guò)億元。

基于航天（公有）云網(wǎng)的云制造應用概況

針對地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟轉變發(fā)展方式，促進(jìn)經(jīng)濟持續健康發(fā)展，打造產(chǎn)業(yè)鏈/集群協(xié)作的個(gè)性化（面向個(gè)性化需求，支持顧客參與定制），服務(wù)化（面向制造即服務(wù)，實(shí)現制造業(yè)服務(wù)化），社會(huì )化（整合社會(huì )化資源，打造虛擬企業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟）的需求，在各地方政府的大力支持下，合作開(kāi)展航天（公有）云網(wǎng)的落地實(shí)施及產(chǎn)業(yè)化工作，支持地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟中的高端/基礎/共性資源共享，供需對接交易以及業(yè)務(wù)協(xié)作。目標是通過(guò)高效配置制造資源和能力，提高產(chǎn)業(yè)鏈整合與協(xié)作能力、提供整體的創(chuàng )新手段以提高企業(yè)競爭能力。通過(guò)營(yíng)造新型產(chǎn)業(yè)環(huán)境，轉變產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式、發(fā)展戰略性新興產(chǎn)業(yè)、創(chuàng )新招商方式、擴大稅收來(lái)源以加快轉變地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展方式。

截止目前，航天云網(wǎng)注冊企業(yè)數已達5萬(wàn)家，月均增長(cháng)率達40%。其中規模以上企業(yè)超過(guò)1000家，拉動(dòng)超過(guò)30個(gè)省份的中小企業(yè)上線(xiàn)開(kāi)展業(yè)務(wù)，涉及汽車(chē)及零配件、裝備制造、家電家居、電子、紡織、食品等產(chǎn)業(yè)。

研究與實(shí)施

突出中國云制造研究與實(shí)施的特點(diǎn)與優(yōu)勢

圍繞提高制造企業(yè)市場(chǎng)競爭力的目標，基于中國制造業(yè)信息化工作，要進(jìn)一步突出下述中國云制造研究與實(shí)施的特點(diǎn)與優(yōu)勢：

突出新一代信息技術(shù)（云計算，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，大數據，建模仿真技術(shù)，電子商務(wù)技術(shù)等）、大制造技術(shù)（設計、加工、試驗、管理、維修、保障等）、智能科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)技術(shù)的深度融合。突出以建立智慧制造新模式、新手段、新業(yè)態(tài)為核心，基于物聯(lián)網(wǎng)，建立“產(chǎn)品”加“服務(wù)”為主導的“以人為中心，互聯(lián)化、個(gè)性化、服務(wù)化、柔性化”的智慧制造新模式，及“數字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務(wù)化、協(xié)同化、定制化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化”的智慧制造新技術(shù)手段，和“泛在互聯(lián)、數據驅動(dòng)、共享服務(wù)、跨界融合、自主智慧、萬(wàn)眾創(chuàng )新”為特征的新業(yè)態(tài)。突出面向制造企業(yè)與產(chǎn)品用戶(hù)兩類(lèi)對象，實(shí)現產(chǎn)品制造全生命周期活動(dòng)中的資源與能力服務(wù)化及制造系統中三要素與五流的集成與優(yōu)化。突出工業(yè)2.0/3.0/4.0同步發(fā)展的途徑。突出發(fā)揮“政、產(chǎn)、學(xué)、研、金、用”的團隊力量。

階段成果的工程化、產(chǎn)業(yè)化和深化應用

筆者團隊認為，階段成果工程化、產(chǎn)業(yè)化和深化應用應該從以下幾方面開(kāi)展：

云制造工具集合平臺的工程化、產(chǎn)業(yè)化。選擇更多的行業(yè)及智慧城市中的集團和中小企業(yè)群開(kāi)展應用示范——構建“行業(yè)及企業(yè)制造云”。積極支持工信部“工業(yè)云創(chuàng )新項目”。積極融入“中國制造2025”及“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”行動(dòng)計劃的實(shí)施。

技術(shù)拓展研究

其一，云制造應用技術(shù)的深化。筆者團隊認為，基于現有的研究與實(shí)踐基礎，技術(shù)拓展研究首先是要深化云制造應用技術(shù)的研究，結合各個(gè)行業(yè)與企業(yè)，創(chuàng )造有特色的商業(yè)模式。其二，重視云制造技術(shù)與新信息技術(shù)的融合。在深化云制造應用技術(shù)研究的同時(shí)，應該特別重視云制造與大數據技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )安全防護技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、在線(xiàn)仿真（嵌入仿真）技術(shù)四項新信息技術(shù)的融合，以加強其“智慧化”。其三，重視云制造技術(shù)與3D打印等新制造技術(shù)的融合。其四，重視云制造技術(shù)與智能科學(xué)技術(shù)的融合。

在云制造實(shí)施中要關(guān)注的問(wèn)題

要圍繞轉變經(jīng)濟增長(cháng)方式、增強企業(yè)市場(chǎng)競爭能力的目標，走良性循環(huán)發(fā)展的路線(xiàn)。從增強企業(yè)市場(chǎng)競爭能力的需求出發(fā)，由需求驅動(dòng)來(lái)建立系統，通過(guò)系統建設帶動(dòng)技術(shù)/產(chǎn)品研發(fā)，新技術(shù)/產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)系統的改進(jìn)完善，改進(jìn)的新系統進(jìn)一步推動(dòng)新的應用，如此周而復始的良性循環(huán)。

要企業(yè)一把手掛帥，建立系統工程的觀(guān)點(diǎn)，按復雜系統工程內涵實(shí)施云制造系統：要堅持“效益驅動(dòng)，總體規劃，突出重點(diǎn)，分步實(shí)施”的指導思想；要密切結合各個(gè)企業(yè)的實(shí)際需求與情況，制定好發(fā)展規劃與階段性實(shí)施方案；要重視企業(yè)產(chǎn)品研制全系統、全生命周期活動(dòng)中的人/組織、經(jīng)營(yíng)管理、設備/技術(shù)（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流、服務(wù)流（五流）集成優(yōu)化。

要重視建立自主可控的智慧云制造系統；設立和組織知識、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目。要制定激勵政策。要建立多層次的創(chuàng )新體系。要制定相關(guān)標準、評估指標體系、安全管理和法律等規范。

智慧云制造還是正在發(fā)展中的新制造模式、技術(shù)手段和業(yè)態(tài)，其發(fā)展路線(xiàn)應是持續地堅持“創(chuàng )新驅動(dòng)”加“工業(yè)化與信息化深度融合”。智慧（能）制造的發(fā)展與實(shí)施還需要全國、全球的合作與交流，同時(shí)又要充分重視各國的特色和各行業(yè)及各企業(yè)的特點(diǎn)，實(shí)事求是地實(shí)施。

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