作為國家實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的主導力量，制造業(yè)成為衡量一個國家國際競爭力的重要標志。新中國成立以來，我國制造業(yè)獲得了快速發(fā)展，增強了我國在全球化格局中的國際分工地位。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，我國制造大國的地位堅實而牢固，但我國離制造強國還有一定距離。要從制造大國邁向制造強國，實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢，需要大力發(fā)展制造業(yè)。目前，我國制造業(yè)正處于從生產(chǎn)型向服務型、從價值鏈的低端向中高端、從中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵歷史時期。因此，對制造技術(shù)及制造模式的研究和實施是擺在我們面前刻不容緩的重要任務。在21世紀制造業(yè)全球化背景下，從傳統(tǒng)“制造+銷售”的生產(chǎn)型制造簡單業(yè)態(tài)向“技術(shù)+管理+服務”的服務型制造復合業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型，邁向價值鏈高端，是我國制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，同時也是實現(xiàn)我國機械制造業(yè)跨入世界先進行列的重要手段。
當前和未來一個時期，我國仍將面對復雜多變的國際環(huán)境和艱巨繁重的國內(nèi)改革發(fā)展任務，制造業(yè)發(fā)展的內(nèi)外環(huán)境也呈現(xiàn)出不同于以往的重要變化。全球產(chǎn)業(yè)格局正在進行重大調(diào)整，制造業(yè)重新成為全球經(jīng)濟競爭的制高點，各國紛紛制定以重振制造業(yè)為核心的再工業(yè)化戰(zhàn)略，發(fā)達國家高端制造“逆回歸”與中低收入國家爭奪中低端制造同時發(fā)生，我國制造業(yè)發(fā)展面臨嚴峻的外部形勢。
為應對新一代信息技術(shù)與制造業(yè)快速融合發(fā)展的趨勢，各國紛紛出臺了一系列新戰(zhàn)略和新舉措，如美國發(fā)布《先進制造業(yè)伙伴計劃》、《制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡計劃》，德國發(fā)布《工業(yè)4.0》，日本在《2014制造業(yè)白皮書》中重點發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，英國發(fā)布《英國制造2050》等。2015年5月8日，中國出臺制造強國中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃《中國制造2025》，全面部署推進制造強國戰(zhàn)略實施，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、智能轉(zhuǎn)型、強化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國。
信息技術(shù)、新能源、新材料等重要領(lǐng)域和前沿方向的革命性突破和交叉融合，正在引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)變革，將對全球制造業(yè)產(chǎn)生顛覆性的影響，并改變?nèi)?a href=http://www.yizongshi.cn/index.php?m=content&c=index&a=infolist&typeid=1&siteid=1&type=keyword&serachType=2&key=%E5%88%B6%E9%80%A0 style='color:#57A306' target='_blank'>制造業(yè)的發(fā)展格局。特別是以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、信息物理系統(tǒng)、泛在連接和網(wǎng)絡為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，將促進制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)的深刻變革，智能化服務化成為制造業(yè)發(fā)展新趨勢。為提升制造企業(yè)的綜合競爭能力, 中國正在開展一場以制造業(yè)信息化為特征的制造業(yè)變革，它是工業(yè)化與信息化的深度融合。與此同時，一批先進的制造技術(shù)應運而生，泛在連接和普適計算將無所不在，虛擬化技術(shù)、3D打印、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)將重構(gòu)制造業(yè)技術(shù)體系。新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革給我國的制造業(yè)發(fā)展帶來了重要機遇，在制造服務化的大背景下,云制造正在成為未來網(wǎng)絡化、服務化制造的基本模式。
應“云”而生的云制造
云制造的理念最初是在2009年由李伯虎院士、張霖等人在《云制造——面向服務的網(wǎng)絡化制造新模式》一文中率先提出, 文中系統(tǒng)闡述了云制造的內(nèi)涵/理論體系與技術(shù)框架等。云制造是先進的信息技術(shù)、制造技術(shù)以及新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等交叉融合的產(chǎn)品，是制造即服務理念的體現(xiàn)。云制造強調(diào)利用信息技術(shù)整合各類制造資源，并通過虛擬化技術(shù)向用戶提供標準化服務。通過制造云，用戶可以像使用“水、電、煤氣”一樣，便捷地使用各種制造服務。
云制造具有三個方面的特點：資源整合，高效服務和多方共贏。在資源整合方面，云制造可以將分散的制造資源(如軟件、數(shù)據(jù)、計算、加工、檢測等)集中起來，形成邏輯上統(tǒng)一的資源整體，提高資源利用率、節(jié)省投資，極大地超越了單個資源的能力極限。云制造的實施將促進制造的敏捷化、服務化、綠色化和智能化。
云制造與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)集成方式不同。傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)集成技術(shù)是為解決“信息化孤島”而生，面對軟硬件結(jié)構(gòu)等的動態(tài)變化，系統(tǒng)自適應能力較差，導致系統(tǒng)維護和擴展成本畸高，加上緊耦合的集成模式，不利于企業(yè)業(yè)務流程的調(diào)整和重組，缺乏可擴展性和靈活性整合。而Web服務和面向服務架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)為企業(yè)應用的松耦合集成提供了途徑。云制造基于泛在網(wǎng)絡，借助信息化制造技術(shù)、新興信息技術(shù)、智能科學技術(shù)及制造應用領(lǐng)域技術(shù)等深度融合，使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動中的各種要素及資源集成優(yōu)化，進而優(yōu)質(zhì)、低耗、柔性地制造產(chǎn)品和服務用戶。云制造是一種基于知識的網(wǎng)絡化、敏捷化制造新模式和技術(shù)手段，由于制造應用運行在虛擬制造平臺上，云業(yè)務的規(guī)?？梢詣討B(tài)、敏捷伸縮。云制造支持用戶在有網(wǎng)絡的地方使用上網(wǎng)終端隨時按需獲取制造資源與能力服務，用戶可以動態(tài)、敏捷地增減制造資源，進而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動。在虛擬云制造系統(tǒng)上進行制造應用和業(yè)務運行，用戶所請求的資源和能力來自于規(guī)模巨大的制造云池。
云制造引入了云計算的理念，是云計算在制造領(lǐng)域的落地與延伸。首先把制造資源匯聚起來，再經(jīng)過虛擬化后以服務的形式提供給用戶，制造資源概括起來分為五大類。第一類是與設計、制造及生產(chǎn)相關(guān)的軟資源，包括CAD、CAE、PDM等軟件資源。第二類是硬資源，包括生產(chǎn)用機床、試驗用檢測設備等與制作密切相關(guān)的資源，把這些資源整合后，發(fā)布到網(wǎng)上去，需求者就可以高效、合理地進行使用。第三類是知識資源，包括設計、制造等相關(guān)知識。這些知識涉及多年實踐積累下的知識與經(jīng)驗，以及研制過程所需的標準、規(guī)范、專利、情報、文獻等。第四類資源是專家資源。第五類是與信息技術(shù)相關(guān)的云計算資源。
云制造的國內(nèi)外發(fā)展
國外發(fā)達國家對云制造已開展了一些相關(guān)的研究。如歐盟第七框架于2010年8月啟動了制造云項目(ManuCloud，Prject-ID: 260142)，總投資500多萬歐元，目的是在一套軟件即服務(software-as-a-service) 應用支持下，為用戶提供可配置制造能力服務。2013 年，歐盟正式提出了“Cloud Manufacturing”(云制造)，并啟動了一個項目，打算通過云制造向中小企業(yè)用戶(SMEs)提供計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)。該項目由瑞典皇家理工學院牽頭，瑞典、英國、希臘、德國和西班牙的4所大學、1家跨國制造公司和6個中小企業(yè)共同承擔，旨在強調(diào)服務于產(chǎn)品全生命周期過程，支持中小企業(yè)高效配置和重新配置制造過程，支持產(chǎn)品定制化和變更，以適應快速變化的全球市場和更加苛刻的產(chǎn)品需求。美國在2000年搭建了目前世界上最大的制造能力交易平臺MFG.COM，致力于為全球制造業(yè)伙伴提供更加快捷高效的服務。美國波音公司采用基于網(wǎng)絡協(xié)同的制造服務外包的模式，組織全球40多個國家和地區(qū)的企業(yè)協(xié)同研發(fā)波音787,使研發(fā)周期縮短了30%，成本減少了50%。
在國內(nèi)，云制造一經(jīng)提出就受到國家相關(guān)部委的高度關(guān)注。鑒于云制造模式對于支撐我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型的重要性，2010年云制造的研究得到科技部863計劃的支持。863計劃適時地提出了云制造服務平臺關(guān)鍵技術(shù)研究的重大項目，有力地推動我國制造業(yè)信息化工作。目前全國約有五十家單位在該項目支持下開展云制造相關(guān)的研究與實踐工作。
工信部已在16個省啟動“工業(yè)云創(chuàng)新行動計劃”，部分省市正開展云制造應用示范。例如：在集團企業(yè)云制造平臺研發(fā)與應用示范方面，科技部設立了重大云制造專項，以航天兩大集團公司和中小企業(yè)群的云制造應用為背景，開展關(guān)鍵技術(shù)、支撐平臺及應用技術(shù)方面的研究。航天兩大集團公司聯(lián)合產(chǎn)、學、研、用等近50家單位，組成兩個研制團隊。目前，兩個集團參與的項目均已取得階段性成果，一期均已通過驗收。在一期項目中，中國航天科技集團公司與一汽集團、寧波市以及天津大學、浙江大學等多所高校聯(lián)合組成研發(fā)團隊，開展了“大型復雜裝備制造集團企業(yè)云制造服務平臺研發(fā)及應用”項目的研究。
在中小企業(yè)云制造平臺研發(fā)與應用推廣方面，我國通過863計劃、制造業(yè)信息化工程等計劃部署了一系列研究課題，也形成了一系列應用平臺，包括面向關(guān)中高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶、粵港渝陜、成德綿、浙江、北京地區(qū)等區(qū)域的網(wǎng)絡化制造系統(tǒng)，積累了大量的經(jīng)驗。北京神舟航天軟件有限公司經(jīng)過對寧波地區(qū)模具中小企業(yè)的深入調(diào)研，針對這些企業(yè)小而散的特點，為其量身打造了一個云平臺。從行業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)到只有幾臺機床的個體戶，都可進入“云端”，高效利用行業(yè)知識庫的龐大信息資源。目前，云制造為當?shù)?a href=http://www.yizongshi.cn/index.php?m=content&c=index&a=infolist&typeid=1&siteid=1&type=keyword&serachType=2&key=%E5%88%B6%E9%80%A0 style='color:#57A306' target='_blank'>制造產(chǎn)業(yè)破解集群化發(fā)展瓶頸帶去了曙光。
經(jīng)過幾年的發(fā)展，我國云制造階段成果應用已初見成效，面向科研協(xié)作型集團企業(yè)云制造服務平臺、面向生產(chǎn)協(xié)作型集團企業(yè)的云制造服務平臺、面向軌道交通裝備的集團企業(yè)云制造、支持產(chǎn)業(yè)集群協(xié)作的中小企業(yè)云制造等均已落地。佛山、北京、天津、寧波等正在實施智慧云制造。云制造為制造業(yè)信息化提供了一種嶄新的理念與模式，給企業(yè)發(fā)展帶來了可觀的經(jīng)濟效益。
目前，云制造產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，云制造模式逐漸被中國企業(yè)接受，但是云制造在實施中還面臨新技術(shù)的很多共性問題。云制造的應用實施將是一個長期的階段性漸進過程，發(fā)展云制造需要協(xié)調(diào)各方力量，加快突破核心關(guān)鍵技術(shù)，推廣應用最新的科研成果。需要依靠政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界等多方聯(lián)合與共同努力。需要關(guān)注的問題主要有：通過應用需求牽引云制造系統(tǒng)建設、按復雜系統(tǒng)工程內(nèi)涵實施云制造系統(tǒng)、重視企業(yè)產(chǎn)品全生命周期活動中的各類資源要素的集成優(yōu)化、建立平臺安全保障體系和統(tǒng)一的標準規(guī)范體系、發(fā)揮“政、產(chǎn)、學、研、金”的整體力量。
采用按需供應模式的云制造服務
隨著全球經(jīng)濟一體化的日益發(fā)展，消費需求呈現(xiàn)出個性化、多樣化的趨勢，制造業(yè)和服務業(yè)出現(xiàn)互動融合、相互促進的現(xiàn)象，全球經(jīng)濟逐漸由產(chǎn)品經(jīng)濟向服務經(jīng)濟轉(zhuǎn)變。當前，國際制造業(yè)正向著服務化、高效低耗、知識創(chuàng)新的方向發(fā)展，引領(lǐng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的必將是制造業(yè)服務化的進程。世界上很多知名的跨國企業(yè)集團原來都是集中在制造業(yè)領(lǐng)域，目前都已經(jīng)實現(xiàn)了由傳統(tǒng)制造向制造服務業(yè)的轉(zhuǎn)身。
美國成為世界上的第一經(jīng)濟強國，就是由兩個結(jié)構(gòu)決定的。一是第三產(chǎn)業(yè)即現(xiàn)代服務業(yè)占三次產(chǎn)業(yè)的比重達到73%，一產(chǎn)、二產(chǎn)的比重非常小，都已經(jīng)轉(zhuǎn)移到國外，利用國外廉價的勞動力進行生產(chǎn)，再低價進口。主要集中精力發(fā)展服務業(yè)，靠服務業(yè)創(chuàng)造GDP、稅收和就業(yè)。二是現(xiàn)代服務業(yè)中生產(chǎn)性服務業(yè)所占的比重也是73%，就是這兩個73%奠定了美國世界第一經(jīng)濟強國的地位。
國內(nèi)制造企業(yè)也嘗試著類似的產(chǎn)業(yè)升級，由制造業(yè)向服務化的轉(zhuǎn)型，其中不乏一些成功的案例。例如航天云制造應用服務運營中心，其基本職能是負責航天產(chǎn)品制造云平臺的建設與運營，基礎(chǔ)軟硬件設施的建設與管理，以及對服務使用者的支撐與服務。
現(xiàn)代網(wǎng)絡化先進制造技術(shù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)等相結(jié)合所構(gòu)建出的云制造服務模式，不僅可以實現(xiàn)資源的跨地區(qū)跨空間大規(guī)模配置，滿足大規(guī)模復雜制造任務的需求，而且其專業(yè)化的服務平臺可以實現(xiàn)大批量的資源匹配和信息檢索，實現(xiàn)制造資源的智能化配置。云制造服務的按需供應模式是云制造區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡化制造的核心，它是對云制造環(huán)境下云制造服務平臺、平臺運營商、云服務用戶、資源和服務提供方等要素及其交互機制、過程和關(guān)系的描述和規(guī)范,使云制造環(huán)境下的各要素可以有序地進行交互。云制造服務的按需供應模式旨在在不確定、動態(tài)變化的用戶需求與各種分布、異構(gòu)、同樣是動態(tài)變化的制造資源間,通過云服務建立一種按需的資源組織、管理、獲取和使用方式,以優(yōu)化制造資源的配置,促進資源增值和增效,支持綠色制造的實現(xiàn)。把用戶的需求放在價值鏈的首端,實現(xiàn)了真正的面向服務、面向需求。這種大轉(zhuǎn)變是實現(xiàn)生產(chǎn)型企業(yè)向服務型企業(yè)轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置以提高資源利用率的關(guān)鍵。
通過云制造服務平臺，可以為制造全生命周期過程提供完善的、按需匹配的、安全可靠的、最優(yōu)廉價的各類制造資源和服務。云制造服務平臺可以突破地理空間、文化差異的束縛，既能滿足云制造服務需求者的服務請求，又可以為具備提供服務和資源資格的企業(yè)提供信息發(fā)布和業(yè)務拓展等服務。將最優(yōu)的服務資源和最契合的制造需求相結(jié)合，達到最優(yōu)的資源配置，實現(xiàn)制造業(yè)的信息化智能化，并提高快速響應能力，為不同地域空間的核心制造商或制造服務需求客戶端進行信息化服務，滿足其對協(xié)同制造的需求。
加快云制造的務實落地
云制造是實施《中國制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃的一種智能制造模式和手段。在企業(yè)內(nèi)部的需求驅(qū)動、企業(yè)外部的政府政策引導下,不少企業(yè)和區(qū)域已開始探索和實施云制造,促進了云制造的“落地”,并有效地帶動了云制造研究的突破。通過整合共享與優(yōu)化配置產(chǎn)業(yè)中的制造資源和制造能力，實現(xiàn)一種面向服務、基于網(wǎng)絡的社會化大制作模式，云制造能夠服務于國民經(jīng)濟領(lǐng)域。云制造提供了一種全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，將企業(yè)推到云端，突破企業(yè)在資源環(huán)境上的束縛，實現(xiàn)面向全球的產(chǎn)業(yè)對接，基于網(wǎng)絡按需獲取和配置自己所需的制造資源和制造能力，以敏捷響應市場，降低產(chǎn)品成本，提高企業(yè)市場競爭能力。
關(guān)于云制造的研究和應用依然面臨著很多的問題，在模式、應用和技術(shù)等方面都還有許多有待深入探討的空間，下一步將對相關(guān)的問題做更深入的研究與探索，進而推動云制造在制造業(yè)的作用及應用，促進我國正在進行的“云計算”和“云制造”從理論到實踐，從概念到內(nèi)容落地的具體化，進一步提升中國制造業(yè)信息化的水平。
轉(zhuǎn)型的最終目的 -提質(zhì)降本增效
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