云制造蓄勢待發(fā)

把各類制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成服務(wù)云池，企業(yè)通過終端和網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)云池，就能隨時(shí)按需獲取想要的制造資源和制造能力，服務(wù)于自己的制造流程。中小制造企業(yè)不用再擔(dān)心軟硬資源和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)積累不足，想制造什么產(chǎn)品都能在“制造云”里找到支持，制造業(yè)將因此整體步入個(gè)性化、智慧化的制造階段，實(shí)現(xiàn)革命性的跨越發(fā)展。這不是憑空想象，而是正在到來的現(xiàn)實(shí)。

兩年前的德國漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上，出現(xiàn)了“工業(yè)4.0”，也就是第四次工業(yè)革命的概念。其主要內(nèi)涵包括：未來，“工業(yè)4.0”將首先從兩個(gè)方向展開，一是“智慧工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動(dòng)以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。德國政府為此投入兩億歐元，欲借助推進(jìn)“工業(yè)4.0”，在新工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。而在此之前的2010年8月，歐盟已經(jīng)啟動(dòng)了“制造云（ManuCloud）”項(xiàng)目，目的是在一套軟件即服務(wù)（SaaS）IT系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)層和工廠、流程層的柔性化，為用戶提供按需配置的制造能力服務(wù)。2013年7月，該項(xiàng)目一期通過驗(yàn)收，項(xiàng)目二期也已立項(xiàng)，將在光伏、有機(jī)照明、汽車等產(chǎn)業(yè)推廣應(yīng)用。

但事實(shí)上，中國比歐洲出手更早，2009年，中國工程院李伯虎院士帶領(lǐng)的研究小組便率先提出了“云制造”的理念。開始探索如何在制造業(yè)中將云計(jì)算等新興信息技術(shù)與已有的信息化制造技術(shù)深度融合，以提高我國制造企業(yè)競爭能力的問題。目前，從科研層面言，“云制造”研究團(tuán)隊(duì)以制造中的“設(shè)計(jì)”與“仿真”為突破口，已逐步取得一系列學(xué)術(shù)成果。同時(shí)，也有一些企業(yè)和城市在參與或者引入“云制造”模式，期待盡快找出切實(shí)可行的方案讓“云制造”實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地，讓這種新型的智慧制造模式為“中國制造”服務(wù)。

制造業(yè)升級(jí)時(shí)不我待

微笑曲線是宏碁集團(tuán)創(chuàng)辦人施振榮于1992年提出的著名商業(yè)理論，指在產(chǎn)業(yè)鏈中，附加值更多體現(xiàn)在兩端：設(shè)計(jì)和銷售，而處于中間環(huán)節(jié)的制造附加值最低。令人尷尬的是，盡管“中國制造”名頭響亮，但目前我國許多制造企業(yè)都處于微笑曲線的最下端，干著最苦最累的活，掙著少得可憐的血汗錢。

全球戰(zhàn)略預(yù)測智庫Stratfor公司在最新發(fā)布的報(bào)告中指出，“憑借低工資征服全球市場的中國發(fā)展時(shí)代正在終結(jié)”，因?yàn)槿缃癯霈F(xiàn)了其他工資更低并在制造方面具備有利條件的國家，例如包括印度、越南、肯尼亞等，它們都在挑戰(zhàn)中國的“世界工廠”地位。無論這一判斷是否危言聳聽，中國制造轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力越來越大卻是顯而易見的事實(shí)。

“中國制造業(yè)長期依賴高投入、高消耗，發(fā)展不盡合理，還同時(shí)還存在核心技術(shù)缺失、區(qū)域發(fā)展不平衡的深層次矛盾。”工業(yè)和信息化部總經(jīng)濟(jì)師周子學(xué)表示，中國制造業(yè)必須在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、集約高效、內(nèi)生增長的基礎(chǔ)上，提高整體可持續(xù)發(fā)展能力，而當(dāng)下正是攻堅(jiān)時(shí)期。

持續(xù)的創(chuàng)新能力不足是中國企業(yè)普遍的缺陷，中國制造要想從價(jià)值鏈低端走向中高端，就必須培育新型制造模式和手段。“這主要得靠滿足制造企業(yè)最短的上市時(shí)間（Time）、最好的質(zhì)量（Quality）、最低的成本（Cost）、最優(yōu)的服務(wù)（Service）、最清潔的環(huán)境（Environment）和基于知識(shí)（Knowledge）的創(chuàng)新，即TQCSEK競爭的需求來實(shí)現(xiàn)。”李伯虎說，未來5?10年，中國制造業(yè)發(fā)展要攻克的就是這些具體難題，一切將圍繞著提高企業(yè)的競爭力而展開。

而從外部環(huán)境看，尋求更先進(jìn)的制造模式是國際制造行業(yè)的大趨勢。一位德國電子類企業(yè)的高管透露，為了“工業(yè)4.0”的目標(biāo)，德國正在努力設(shè)計(jì)未來工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)，以開發(fā)能夠完全適應(yīng)生產(chǎn)的設(shè)備，這種適應(yīng)性將使德國企業(yè)面對(duì)客戶的需求變化時(shí)，能迅速、輕松地做出響應(yīng)，并保證其生產(chǎn)具有競爭力，滿足客戶的個(gè)性化需求。制造企業(yè)的所有元器件將來可通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接在一起，彼此相互溝通，而企業(yè)將不再自上而下地控制生產(chǎn)，信息會(huì)沿著原材料傳遞，指示必要的生產(chǎn)步驟，從而確保最終產(chǎn)品滿足客戶的特定需求。這種生產(chǎn)制造的靈活程度無疑代表著制造業(yè)未來的發(fā)展方向，也預(yù)示全球制造行業(yè)將迎來技術(shù)升級(jí)的激烈競爭。

顯然，在傳統(tǒng)制造強(qiáng)國加碼制造業(yè)升級(jí)的氛圍下，中國制造更需快馬加鞭，迎頭趕上。

制造業(yè)的云計(jì)算

中國很大一部分制造企業(yè)都是中小型企業(yè)，它們?nèi)狈募夹g(shù)到生產(chǎn)資料，從資本到營銷及人才等一系列資源，而且很難具備資源整合的能力。但現(xiàn)在的競爭環(huán)境，卻要求中小企業(yè)具備這些能力和資源，這樣才能降低經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，拓展自己的市場，收獲財(cái)富。如果能將廣大制造企業(yè)需要的各類資源和制造能力集中于一個(gè)平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)化方式組織供應(yīng)一系列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和可共享的服務(wù)，那么許多制造企業(yè)頭疼的TQCSEK問題就能解決了，制造行業(yè)也能夠因此而整體向前推進(jìn)。這就是“云制造”理念構(gòu)建的基礎(chǔ)。

所謂“云制造”，就是一種基于網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)等）的、面向服務(wù)的智慧化制造新模式。它融合與發(fā)展了現(xiàn)有信息化制造（信息化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、仿真、管理、集成）技術(shù)及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)計(jì)算、智能科學(xué)、高效能/性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)，將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成制造資源和制造能力的服務(wù)云池，并進(jìn)行協(xié)調(diào)的優(yōu)化管理和經(jīng)營，使用戶通過終端和網(wǎng)絡(luò)就能隨時(shí)按需獲取制造資源與能力服務(wù)，進(jìn)而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動(dòng)。其中，所謂的制造業(yè)“全生命周期”，是指從產(chǎn)品的市場需求論證、設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)、試驗(yàn)、運(yùn)行、維護(hù)到最終的報(bào)廢處理的整個(gè)大制造的過程。而云制造的服務(wù)對(duì)象包含兩類用戶：制造企業(yè)和制造產(chǎn)品。

簡單來說，理想化的“云制造”模式，就是利用網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，按用戶需求組織網(wǎng)上的制造資源、制造能力，為用戶提供各類制造服務(wù)的一種網(wǎng)絡(luò)化制造新模式。這里的制造資源主要包括計(jì)算資源，如存儲(chǔ)、運(yùn)算器、網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)、軟件等，和“硬”制造資源，如機(jī)床、加工中心、計(jì)算設(shè)備、仿真設(shè)備、試驗(yàn)設(shè)備等各類制造硬設(shè)備，以及“軟”制造資源，如制造過程中的各種模型、數(shù)據(jù)、軟件、信息、知識(shí)等；制造能力是指制造過程中有關(guān)的論證、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)、管理、集成等能力。也可以說，云制造就是制造業(yè)的云計(jì)算，是云計(jì)算在制造領(lǐng)域的落地與延伸。

北京市云制造平臺(tái)與服務(wù)工程技術(shù)研究中心技術(shù)委員會(huì)主任、北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院副院長張霖教授強(qiáng)調(diào)，云制造技術(shù)集成了很多新興的信息技術(shù)，但并不是這些技術(shù)的簡單堆積。在云制造模式中，云計(jì)算技術(shù)為制造所需的各類信息的智能處理和決策提供了使能服務(wù)和新制造模式；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為制造領(lǐng)域中各類物與物之間的互聯(lián)和實(shí)現(xiàn)制造智慧化提供了使能技術(shù)；高性能計(jì)算技術(shù)為求解復(fù)雜制造問題和開展大規(guī)模協(xié)同制造提供了使能技術(shù)；服務(wù)計(jì)算技術(shù)為快速構(gòu)造虛擬化制造服務(wù)環(huán)境提供了使能技術(shù)；智能科學(xué)技術(shù)為制造資源/能力的智能化提供了使能技術(shù)；大數(shù)據(jù)技術(shù)為云制造全生命周期活動(dòng)的精準(zhǔn)化、高效化、智能化提供使能技術(shù)；而信息化制造技術(shù)是云制造的基礎(chǔ)技術(shù)。所有這些技術(shù)融合發(fā)展，交互作用，為制造業(yè)的全生命周期服務(wù)。具體而言，云制造有4種服務(wù)模式：一是支持單主體/用戶完成某階段（如設(shè)計(jì)）制造；二是支持多主體/用戶協(xié)同完成某階段制造；三是支持多主體/用戶協(xié)同完成跨階段（如跨設(shè)計(jì)與生產(chǎn)）制造；四是支持多主體/用戶按需獲得制造能力。

由此可見，云制造的覆蓋范圍很廣，但如果在制造行業(yè)里，僅是企業(yè)的IT部門使用了云計(jì)算技術(shù)，并不能稱之為云制造。只有把云的理念滲透到制造業(yè)的核心業(yè)務(wù)直至全生命周期，并把制造資源和制造能力最大程度地進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的自由流通，才是真正的云制造，也才會(huì)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。而由于在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的過程中，云制造能夠?qū)⑿畔ⅲú杉鬟f、加工、處理、應(yīng)用）技術(shù)、建模仿真技術(shù)、現(xiàn)代制造（設(shè)計(jì)/生產(chǎn)/管理/試驗(yàn)及其集成）技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)及產(chǎn)品有關(guān)專業(yè)技術(shù)等融合運(yùn)用于產(chǎn)品研制的全系統(tǒng)、全生命周期過程，使企業(yè)的人/組織、經(jīng)營管理、技術(shù)設(shè)備及信息流、物流、資金流、知識(shí)流、服務(wù)流集成優(yōu)化，因此可以達(dá)到增強(qiáng)企業(yè)競爭力的目標(biāo)。這就有望促進(jìn)中國制造產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)品生產(chǎn)型向產(chǎn)品生產(chǎn)加服務(wù)型轉(zhuǎn)變，從價(jià)值鏈低端走向高端，從制造大國走向制造強(qiáng)國。

落地仍待加強(qiáng)

2010年，“云制造”的研究被科技部列入863計(jì)劃，相關(guān)產(chǎn)、學(xué)、研、用的28個(gè)單位聯(lián)合在云制造的關(guān)鍵技術(shù)、支撐平臺(tái)和應(yīng)用技術(shù)方面展開研究和實(shí)踐，云制造被重點(diǎn)應(yīng)用在航天、軌道交通、模具、裝備、服裝、柔性材料等行業(yè)，得到了一定的成果。

中國航天科工集團(tuán)第二研究院（航天二院）和中國北車股份有限公司（北車集團(tuán)）是云制造的積極支持單位，這兩個(gè)大型集團(tuán)企業(yè)都研發(fā)構(gòu)建了集團(tuán)企業(yè)云制造服務(wù)平臺(tái)，以航天復(fù)雜產(chǎn)品和軌道交通裝備等重大關(guān)鍵產(chǎn)品制造為應(yīng)用背景，提供論證、設(shè)計(jì)、仿真、生產(chǎn)和管理等制造產(chǎn)品全生命周期的多階段服務(wù)。“云制造明顯提升了對(duì)航天工業(yè)領(lǐng)域的氣動(dòng)設(shè)計(jì)分析等工作的服務(wù)水平，氣動(dòng)方案由原先每月一輪縮短為了每周一輪。”航天二院下屬制造企業(yè)的一位車間負(fù)責(zé)人說，云制造模式幫助航天型號(hào)產(chǎn)品的數(shù)字化研制能力得到了有效提升，大約一點(diǎn)幾秒的關(guān)鍵飛行環(huán)節(jié)得到了有效的優(yōu)化，大大提升了產(chǎn)品質(zhì)量。另外在生產(chǎn)成本方面，云制造模式還將主要制造資源的利用率提高了5%，避免了資源閑置和空轉(zhuǎn)以及后繼的重復(fù)購置。北車集團(tuán)制造一線的工作人員同樣表示，云制造模式實(shí)現(xiàn)了庫存管理的集中控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控，加快了庫存周轉(zhuǎn)速度，降低了庫存管理成本并減少資金占用，節(jié)省開支約3000萬元。

圍繞云制造的理念，北京清軟英泰等公司、東莞華中科技大學(xué)制造工程研究院、廣東電子工業(yè)研究院有限公司和杭州愛科電腦技術(shù)有限公司等軟件服務(wù)商則共同打造了面向中小企業(yè)的云制造服務(wù)平臺(tái)，支持企業(yè)業(yè)務(wù)緊密協(xié)作和產(chǎn)業(yè)集群協(xié)作，并在模具、服裝和柔性材料等行業(yè)開展了示范應(yīng)用。杭州愛科電腦技術(shù)有限公司的優(yōu)化排料云服務(wù)一度發(fā)展收費(fèi)會(huì)員達(dá)228家，提供收費(fèi)技術(shù)服務(wù)105萬次。另外，云制造還正在佛山、襄陽、武漢等智慧城市的建設(shè)中推廣應(yīng)用，這些城市簽訂了有關(guān)云制造項(xiàng)目的落地和實(shí)施的戰(zhàn)略合作協(xié)議，相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)綱要和實(shí)施方案都已完成，相應(yīng)的云制造服務(wù)平臺(tái)也開放完畢，進(jìn)入了應(yīng)用實(shí)施和產(chǎn)業(yè)化推廣的階段。“湖北襄陽作為傳統(tǒng)的制造業(yè)大市，制造資源豐富，但制造業(yè)信息化與工業(yè)化融合度較低。”襄陽市一位負(fù)責(zé)人說，“云制造”模式的應(yīng)用推廣，將在襄陽整合、提升、合理均衡布置與使用制造資源和制造能力等方面起到巨大的推動(dòng)作用，他們對(duì)此非常期待。

上述這些應(yīng)用成果表明，云制造模式的確能夠?yàn)橹圃炱髽I(yè)帶來更高效益，可以成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的階梯。然而，云制造與制造行業(yè)的全面結(jié)合仍然看似遙遠(yuǎn)。以2012年8月正式上線的“中小企業(yè)云制造服務(wù)平臺(tái)”為例，該平臺(tái)具備了制造服務(wù)生命周期的全部功能，包括發(fā)布、查詢、搜索制造資源與能力，智能匹配與推薦、在線交流、在線簽訂合同、在線提供服務(wù)，并可進(jìn)行服務(wù)評(píng)價(jià)，甚至集成了第三方支付系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在線支付功能。但是上線以來，在該網(wǎng)頁注冊(cè)信息的服務(wù)商并不多，有的分類項(xiàng)目甚至只有寥寥幾個(gè)，推廣和落地遠(yuǎn)未到位。而云制造的關(guān)鍵用戶——重要的工業(yè)企業(yè)的參與也非常有限，云制造在一些城市中的應(yīng)用落實(shí)也還需要時(shí)間來檢驗(yàn)。

對(duì)此，航天二院副院長、航天長峰股份公司董事長全春來表示，云制造在推進(jìn)過程中要涉及制造企業(yè)的不同需求、不同的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、信息服務(wù)和支付平臺(tái)的安全以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等多重難題，“購買服務(wù)和能力是很復(fù)雜的，不是買件衣服那樣簡單”，這需要花時(shí)間去一一解決。而李伯虎表示，云制造的發(fā)展將是長期階段性的漸進(jìn)過程，不是一蹴而就的項(xiàng)目工程，需要依靠政府、產(chǎn)業(yè)界、學(xué)界多方面的聯(lián)合和共同努力，“唯有協(xié)同合作，中國的云制造才能結(jié)出碩果。”但有一點(diǎn)可以肯定，云制造如果能夠順利實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，那么未來的制造企業(yè)就可以像使用水、電、煤、氣一樣使用所需的制造資源和制造能力，它們將因此快速成長壯大，中國制造也將領(lǐng)先制造業(yè)的國際水平。