劉雨

【摘要】由于全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國制造業(yè)面臨著從生產(chǎn)制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變的巨大轉(zhuǎn)變，為了克服制造業(yè)“物聯(lián)”不足的缺點(diǎn)，云制造概念應(yīng)運(yùn)而生，本文介紹了云制造架構(gòu)、原理、應(yīng)用方向和云制造的未來。

【關(guān)鍵詞】云制造;孤島;架構(gòu);原理;應(yīng)用方向;未來

1.引言

經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入發(fā)展促使我國的制造業(yè)由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變的巨大轉(zhuǎn)變，當(dāng)“物聯(lián)”不足的制造領(lǐng)域卻存在著極其大的阻礙了轉(zhuǎn)變的速度。為了能夠快速高效的整合社會(huì)制造業(yè)資源并提高制造業(yè)的協(xié)作能力，云制造概念應(yīng)運(yùn)而生。

云制造最初是由中國學(xué)者李伯虎、張霖、陶飛等[1]提出。借鑒“云計(jì)算”的先進(jìn)理念，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化等先進(jìn)技術(shù)，將廣泛分布在全球各地的制造資源和制造能力封裝成制造云服務(wù)，并通過云制造平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的優(yōu)化管理和經(jīng)營。許多學(xué)者也多云制造進(jìn)行了深入的研究：在內(nèi)涵及應(yīng)用方面，清華大學(xué)范文慧等[2]針對(duì)多個(gè)云制造平臺(tái)間的異構(gòu)和不相容問題，提出了基于聯(lián)邦模式的集成框架，重慶大學(xué)尹超等[3]面向中小型企業(yè)提出了云制造服務(wù)平臺(tái)共性關(guān)鍵技術(shù)體系框架;在關(guān)鍵使能技術(shù)方面，北京航空航天大學(xué)羅永亮等[4]針對(duì)云制造資源虛擬化的相關(guān)技術(shù)、制造能力建模的相關(guān)技術(shù)、云制造中制造資源的定位技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究。

2.云制造架構(gòu)

（1）物理資源層

物理資源層又稱為P-Layer，是由現(xiàn)實(shí)世界中的各種實(shí)際資源組成。這些物理資源可通過嵌入式云終端技術(shù)、RFID技術(shù)等接入到網(wǎng)絡(luò)中，從而為云制造服務(wù)提供實(shí)實(shí)在在的物理基礎(chǔ)。

（2）資源層

資源層又稱為R-Layer，是云制造中由物理資源層通過計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬而來的虛擬資源層，物理資源必須經(jīng)虛擬服務(wù)技術(shù)稱為虛擬資源，然后虛擬資源發(fā)布到云制造服務(wù)中心才能被實(shí)際的調(diào)用并運(yùn)行。資源層的功能包括：云端接入技術(shù)、云端服務(wù)定義、虛擬化、云端服務(wù)發(fā)布管理、資源質(zhì)量管理、資源提供商定價(jià)與結(jié)算管理、資源分割管理等。

（3）云制造服務(wù)層

云制造服務(wù)層又稱C-Layer，是云制造服務(wù)的注冊(cè)中心，該層匯集了服務(wù)提供商注冊(cè)的各種虛擬云制造服務(wù)從而形成了一個(gè)龐大的云制造虛擬資源數(shù)據(jù)中心。

（4）核心服務(wù)層

核心服務(wù)層又稱S-Layer層，顧名思義這層是云制造服的核心部分，該層主要面向云制造三類用戶（CSP、CSD、云服務(wù)運(yùn)行商）對(duì)制造云服務(wù)的綜合管理提供各種核心服務(wù)和功能，包括：面向CSP提供云服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化與測(cè)試管理、接口管理等服務(wù);面向云服務(wù)運(yùn)行商提供用戶管理、系統(tǒng)管理、云服務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理、云服務(wù)發(fā)布管理服務(wù);面向CSD提供云任務(wù)管理、高性能搜索與調(diào)度管理服務(wù)等。

（5）應(yīng)用接口層

應(yīng)用接口層又稱P-Layer，該層主要是對(duì)不同的用戶提供可以調(diào)用的接口服務(wù)，其中也包括用戶注冊(cè)和驗(yàn)證之類的輔助接口功能，該層接口集合。

（6）用戶層

用戶稱又稱U-Layer，該層面向?qū)嶋H的不同的制造業(yè)領(lǐng)域和行業(yè)。該層將應(yīng)該接口層的接口分門別類的應(yīng)用于不同的形式，比如云服務(wù)網(wǎng)站、各種用戶終端等。有了這一層，用戶可以通過不同的形式方便的調(diào)用云制造服務(wù)。

3.云制造的運(yùn)行原理

在云制造服務(wù)系統(tǒng)中主要由三種角色：云制造資源提供商、云制造服務(wù)中心和云制造服務(wù)使用者。云制造資源提供商將對(duì)制造業(yè)資源進(jìn)行感知并虛擬化后將資源已虛擬資源的形式提供給云制造服務(wù)中心;云制造服務(wù)中心將注冊(cè)云制造資源提供商的的虛擬資源，然后把這些資源進(jìn)行分類，把這些虛擬資源按照實(shí)際的制造業(yè)的不同需求提供相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)用的接口;云制造服務(wù)使用者按照自己制造任務(wù)要求在云制造服務(wù)中心查找需要的服務(wù)，然后像云制造服務(wù)資源提供商調(diào)用這些服務(wù)。這其中云制造服務(wù)中心起到了連接云制造資源提供商和云制造服務(wù)使用者的作用。具體情形如圖1所示：

圖1 云制造的運(yùn)行原理

4.云制造的應(yīng)用方向

（1）面向大型企業(yè)的研發(fā)能力服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用

很多大型企業(yè)都有自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和研發(fā)資源，利用云制造服務(wù)技術(shù)整合企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算資源、軟件資源、數(shù)據(jù)資源和人才資源。這樣可更有效的發(fā)揮這些資源在研發(fā)上的作用，也可以為企業(yè)下屬部門或子公司提供更好的技術(shù)能力、軟件和數(shù)據(jù)支持。這樣就能讓企業(yè)更具有活力和發(fā)展動(dòng)力。

（2）面向區(qū)域性加工資源共享服務(wù)平臺(tái)的應(yīng)用

中國是目前世界上擁有制造業(yè)資源最多的國家，但卻同時(shí)存在這制造業(yè)資源分散和利用率不高的問題。利用云制造服務(wù)技術(shù)將制造業(yè)資源虛擬化然后接入云制造服務(wù)，能夠使這些分散閑置的資源得到充分的利用，促進(jìn)區(qū)域制造業(yè)資源利用的高效共享和優(yōu)化配置。

（3）面向制造業(yè)中小企型業(yè)的應(yīng)用

我國許多中小型制造企業(yè)缺少資源缺少人才，想要發(fā)展卻困難重重。而一些大企業(yè)人才、資源充足卻有時(shí)不能得到利用。采用云制造服務(wù)技術(shù)把大企業(yè)的制造業(yè)資源虛擬化為云制造服務(wù)，有償租用給中小企業(yè)，這不僅能促進(jìn)中小企業(yè)的發(fā)展也解決了大企業(yè)資源閑置的問題。

（4）面向建立物流拉動(dòng)的現(xiàn)代制造服務(wù)平臺(tái)

針對(duì)我國制造業(yè)物流成本高等現(xiàn)狀，利用RFID、網(wǎng)絡(luò)、物流優(yōu)化等技術(shù)，研究整機(jī)制造企業(yè)、零部件制造企業(yè)和物流企業(yè)的多方協(xié)作模式和第三方服務(wù)模式，建立物流拉動(dòng)的現(xiàn)代制造服務(wù)平臺(tái)，為制造業(yè)整機(jī)制造企業(yè)、零部件制造企業(yè)和物流企業(yè)協(xié)作提供服務(wù)，促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展。

5.云制造的未來

云制造為制造業(yè)帶來了一種新的制造模式和理念。它可以有效整合社會(huì)化存量資源，提高資源利用率，降低能源消耗，減少排放，促進(jìn)企業(yè)協(xié)作，加快企業(yè)需求反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)制造的敏捷化、服務(wù)化、綠色化和智能化。研究云制造服務(wù)問題，對(duì)于優(yōu)化資源配置、促進(jìn)企業(yè)協(xié)作、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。云制造服務(wù)的順利實(shí)現(xiàn)是構(gòu)建云制造服務(wù)平臺(tái)的基礎(chǔ)，它將為振興我國制造業(yè)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮不可估量的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李伯虎，張霖，王時(shí)龍，等.云制造——面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2010，16（1）：1-7，16.

[2]范文慧，肖田元.基于聯(lián)邦模式的云制造集成體系架構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2011，17（3）：469-476.

[3]尹超，黃必清，劉飛，等.中小企業(yè)云制造服務(wù)平臺(tái)共性關(guān)鍵技術(shù)體系[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2011，17（3）：495-503.

[4]羅永亮，張霖，陶飛，等.云制造模式下制造能力建模關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2012，28（7）：1357-1367.