前言

    随着我国经济结构的调整与经济发展方式的转变，制造业面临着前所未有的机遇与挑战，迫切需要提高制造企业的核心竞争力。制造的服务化、基于知识的创新能力，以及对各类制造资源的聚合与协同能力、对环境的友好性，已成为构成企业竞争力的关键要素和制造业信息化发展的趋势。

    云制造即是在这种趋势下借鉴了云计算思想发展起来的一种将现有的信息技术、制造技术与云计算、物联网等新兴技术相融合，对各类制造资源进行统一的智能化管理和经营，为制造全生命周期过程中的各类制造活动提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的服务的网络化制造新模式。

    对于占企业总数99%的中小企业，云制造通过盘活社会制造资源存量、优化配置，为解决其所普遍面临的机器设备老旧、生产水平不高、技术能力不足、经营管理水平低下等问题提出了新的思路。

    1 云制造的服务

    1.1 服务资源的类型

    云计算共享的是计算资源，软件、平台和基础设施是云计算的3种典型服务资源。云制造则是对各类制造资源（软件、硬件、人力）进行共享。

    （1）硬件资源  以硬件的形式提供的硬制造资源，包括机床、加工中心等加工设备、试验检测设备、仿真设备、计算设备等各类仪器设备；

    （2）软件资源  以软件、数据库、模型库、信息库、知识库等形式提供的软制造资源，既包括制造过程中所用到的各类软件，又包括制造全生命周期过程中的各类数据、模型、信息和知识等；

    （3）人力资源  以相关专业人员参与服务的形式所提供的虚拟化的制造资源，论证、设计、加工、经营、管理等活动都离不开入的参与。

    1.2服务内容

    “制造即服务”是云制造的核心理念，即提供制造全生命周期各环节所需要的服务。制造全生命周期涵盖了制造企业的日常经营管理和生产活动，包括论证、设计、仿真、加工、检测等生产环节和企业经营管理活动。

    （1）论证环节的服务综合运用各种辅助决策软件、模型库、数据库和相关人力资源，对企业的战略规划、营销策略、产品规划等业务进行论证，分析其可行性与预期效果；

    （2）设计环节的服务针对产品设计环节提供的服务，包括对辅助设计软件的需求、对复杂分析计算的高性能计算设备的需求、对复杂产品的设计服务的需求；

    （3）仿真环节的服务提供产品仿真环节所需要仿真软件、仿真模型和仿真设备等软硬件仿真资源；

    （4）加工环节的服务产品的加工环节往往需要各种硬件资源、软件资源和人力资源的配合。对于中小型制造企业，既缺少高端精密加工设备，工艺水平又相对较低，又缺乏专业人才。云制造服务可以很好地解决中小企业加工过程中的问题；

    （5）检测环节的服务  提供各种检测设备和相关软件的使用服务；

    （6）经营管理环节的服务既包括对企业的各项经营管理活动的软件支持，如财务软件、客户关系管理软件、ERP软件等，也包括相关的人力资源的服务。

[page]    2 中小企业云制造服务平台架构

    社会制造资源往往是以分散、异地、异构的形式存在的。面向中小企业云制造服务平台，对社会制造资源进行统一的封装和调度，为中小企业提供即时的、按需的服务。

    2.1 Web Service技术

    Web Service即Web服务，是建立在HTML、XML、SOAP、UDDI等标准Web协议基础上的一种面向服务的新架构。这种架构包括服务提供者、服务请求者和服务注册中心3种角色，执行发布、发现和绑定3个动作，见图1。

    图1Web Service角色关系

    （1）服务提供者服务提供者设计并实现Web服务，并在服务注册中心注册。为其他服务和用户提供自己具有的功能。在云制造服务中，软件资源、硬件资源和人力资源的拥有者显然是服务的提供方。但是将这些资源变成统一的Web服务的工作应该由云制造服务平台来完成；

    （2）服务请求者服务请求者就是Web服务功能的使用者，它利用SOAP消息向服务提供者发送请求以获得服务。一般来说，中小企业是服务请求的主体，通过服务请求端获取所需的服务；

    （3）服务注册中心。服务注册中心将服务请求与相应的服务联系在一起，充当管理者的角色。

    2.2基于Web Service的平台架构

    鉴于Web Service技术所具有的普遍性、简易性、标准性、支持的广泛性和互操作性等特点，采用Web Service技术构建中小企业云制造服务平台的架构，具有简洁、高效、易于实现等优点。

    架构由资源层、云制造服务平台和客户层组成。从Web Service的角度，架构也可划分为服务请求者、服务注册中心和服务提供者。资源层提供软件制造资源、硬件制造资源和人力资源，是服务提供者的原始资源。云制造服务平台对资源层的制造资源进行封装，统一成应用服务组件的形式，成为服务提供者的最终形式。Web应用服务器是云制造服务平台的服务注册中心，进行应用服务组件的注册与搜索。门户Portal是云制造服务平台提供给用户的使用界面。需要平台提供服务的中小企业通过Internet访问平台，寻找适合自己的应用服务，是服务的请求者，见图2。

    图2 平台架构

[page]    3 平台关键技术

    3.1 资源虚拟化技术

    资源虚拟化实现从物理资源到应用服务的抽象和映射，对物理资源的静态属性、动态属性、行为属性及部署配置信息进行描述，构建具有通用接口的虚拟资源封装组件。在资源虚拟化的过程中，必须解决不同类型的制造资源如何描述、如何封装、如何部署、如何管理、如何通信等问题。

    3.2 安全保证技术

    保证数据安全是中小企业云制造服务平台稳定运行的前提。因为云制造模式是基于Internet的，但是现阶段Internet上存在很多的不安全因素，使得很多用户对通过Internet进行商业活动心存疑虑，制约了云制造模式的发展。因此数据安全问题是每一个云制造服务平台都应优先考虑的问题。

    3.3 收费模式

    现有的收费模式常用的有以下几种：

    （1）硬件注册制根据客户端、处理器、用户数收费；

    （2）计时制和包月制。根据用户的使用时间进行计费；

    （3）软件租赁方式根据用户租赁软件的时间单位计费。

    如何对云制造服务平台提供的服务进行合理地收费，从而提高中小企业的参与热情，是平台稳定运行的重要保障。

    4 结语

    中小企业云制造服务平台是中小企业分享社会制造资源，提高核心竞争力的重要途径，具有广阔的发展前景。中小企业云制造服务平台的发展是一个长期的渐进过程，在国内刚刚起步，在国际上也属研究前沿。基于Web Service技术构建了一种简单、高效、易于实现的中小企业云制造服务平台的架构，对资源虚拟化、安全保证、收费模式等关键问题进行了阐述。

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