制造業信息化服務平臺的體系架構研究

楊秋影，張入通，尹作重，閆晶婭

YANG Qiu-ying, ZHAGN Ru-tong, YIN Zuo-zhong, YAN Jing-ya

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

經濟的快速增長，社會需求的多樣化，信息技術的高速發展，使得制造業從原有的企業模式向信息化和服務化發展，因此制造服務業應運而生。制造業信息化服務是以“制造即服務”為理念，以制造全過程為對象，以制造過程的“軟性化”（指在價值構成中服務等軟件的比重較之設備等硬件的比重不斷增加）為目標，利用網絡化技術實現服務，從而給制造業帶來更多的發展和提升，也滿足顧客更加多樣化和個性化的需求。一種以服務為特色、節能低耗和基于知識的網絡化、敏捷化制造新模式和技術手段的新的云制造模式正在蓬勃發展，它能夠帶來制造的敏捷化、服務化、綠色化和智能化。制造業信息化服務平臺就是建立在物聯網和云制造技術基礎上的制造業服務化的應用和研發平臺。

自在十六大上提到的“信息化帶動工業化”到十七大提出的“工業化和信息化兩化融合”，我國制造業信息化也逐漸發展起來，從而帶動了制造業信息化服務平臺的建設和應用。我國在制造業信息化方面的研究與應用已經取得了很好的成績，從而加快了各種中小企業信息化服務平臺的建設，制造業信息化服務平臺首先在裝備制造、汽車等方面的生產得到了大范圍的發展和應用，主要有工業機器人、計算機輔助制造、網絡協同制造、快速成型、制造執行系統等行業，具有華南精密制造研究院的工業機器人服務平臺，西北快速成型技術工程中心的快速成形服務平臺，北京機械工業自動化研究所的MES服務平臺。這些技術的應用和研究在一定程度上推動了中國兩化融合的發展，促進了工業轉型的進展。

制造業信息化服務平臺的建設是一項涉及面廣、研究內容多、技術難度大的復雜系統工程。為了能更全面、深入和系統地理解制造業信息化服務平臺的功能作用和運行模式以及指導制造業信息化服務平臺的研究和實施，本文將基于云平臺的管理理念，結合制造業信息化服務平臺的組織形態和運作模式中的具體特點，分析制造業信息化服務平臺的體系結構及其功能特征，從而加快制造業信息化服務平臺的建設進程，促進制造業生產方式的改變和發展。

1 平臺的體系結構

制造業信息化服務平臺的體系結構是由一組能夠體現制造業信息化平臺的模型組成的，通過模型來表達平臺中各部分的功能特性和運行過程，從而更加深入的分析和挖掘平臺的潛在價值，進而改進目前制造業信息化服務平臺的體系結構。

制造業信息化服務平臺體系結構由功能模型、組織模型、信息模型、資源模型和過程模型等五個模型組成，如圖1所示。

1.1 功能模型

用戶可以通過訪問信息服務平臺使用平臺提供的各種服務功能。制造業信息化服務平臺的功能模型分為應用層、技術層和基礎支持層三部分，如圖2所示。

圖1 制造業信息化服務平臺體系架構

圖2 制造業信息化服務平臺功能模型

應用層：包含制造信息模塊和產品協同開發模塊，制造信息模塊可以發布用戶所需要的行業信息、商品信息和供求信息等與制造業相關的信息；產品協同開發模塊的主要功能是把在制造信息模塊發布信息的企業、研究院所、高校、專家、產品用戶等組織起來，并在平臺上協同設計新產品、新工藝，還可以進行產品的體驗活動等，讓平臺上的用戶得到更多人性化和定制化的服務。

技術層：所使用的技術主要分為信息交換和過程管理兩類技術。信息交互的技術主要有數據的集成技術、采集技術和圖像聲音傳輸技術等，過程管理的使能技術主要包括 CPFR、項目管理技術、協同關系管理和流程管理等，預測與補給（CPFR）。CPFR 旨在為企業協同庫存與客戶關系管理提供高性能的規劃與管理，降低合作企業的庫存和應用成本。

基礎層：包括相關的技術標準和協議、數據庫、安全策略等所組成的平臺的開發所需要的技術支持和應用支持。

1.2 組織模型

制造業信息化服務平臺是一種產學官研的組織模式（如圖3所示），把政府部門、企業、高校、研究院所、中介機構、產品用戶等許多與制造業有關的組織和機構整合在一個平臺之上，在政府支持、參與和監督的基礎上，建立信息化管理、制造和服務機構，通過虛擬研究所進行，任意雙方可在平臺上通過網絡進行協同設計、虛擬制造和協同開發新產品。這種組織模式有利于保護相關知識產權、協調利益分配和相關技術的保密，而且更有效到的利用現有的制造資源和技術資源，提高和促進科學技術向產品轉化的效率。

圖3 制造業信息化服務平臺的組織模型

1.3 信息模型

制造業信息化服務平臺的核心就是擁有最廣泛的制造業相關的關鍵信息，因此在信息模型中就包含公共服務信息、制造行業綜合信息、技術服務、行業需求以及行業最新動態等其他信息。制造業信息化服務平臺的信息模型是建立在企業、科研院所和高校等相關行業的制造信息的基礎上，進而整合、增添和完善后形成能為制造行業交流而服務的一個信息模塊，為制造業信息化提供更多的信息資源。

公共服務信息主要包括：

國際國內制造業發展方向等宏觀信息；

制造企業供需現狀等信息；

制造業有關的一些技術創新、發展態勢、最新成果等相關的制造信息。

企業綜合信息主要包括制造企業基本信息、產品信息、服務信息和創新信息等。

技術支持與服務信息主要包括技術創新信息、高校及科研院所信息、專家信息、最新產品信息等。

其他信息相關金融機構信息、電子政務信息、相關公共和專業信息網站信息等。

圖4 制造業信息化服務平臺信息模型

1.4 資源模型

制造業信息化服務平臺的資源模型主要由信息資源、技術資源、人力資源、物能資源組成。

制造業信息化服務平臺的信息資源是由市場供需信息、客戶需求信息、技術進展信息、管理方案信息、加工過程信息、質量監測信息等。

制造業信息化服務平臺的技術資源有信息整合技術、管理方案技術、優化決策技術、設計方法技術、加工工藝技術、后勤保障技術、營銷策略技術等。

制造業信息化服務平臺的人才資源包括在各成員企業中、人才市場，高等院校、科研機構或其他企業的兼職人才。

制造業信息化服務平臺的物能資源主要包括物料、設備、能源、土地、廠房、工具等，與傳統企業的物能資源構成基本一致。但在平臺中，網絡、計算機資源是不可或缺的，它們才能滿足平臺虛擬、快速更新的要求。

1.5 過程模型

制造業信息化服務平臺的過程參考模型能夠體現整個系統的運行信息，從而能夠保證運行的流暢和管理和控制，有效的實現集成。

其實現過程可簡要描述如下：

1）在政府的支持、協調和參與下，利用計算機網絡（Internet和寬帶網），整合科技資源和技術力量，建立一個制造技術支持和服務中心、管理和協調中心。整個中心是長期存在的，也是相對穩定的，可以長期和持續地提供網絡化制造全方位支持。

2）通過制造技術支持和服務中心，建立一系列基于ASP模式的面向制造企業的制造功能系統。

3）在網絡化工程技術中心技術支撐和基于ASP的一系列網絡化制造功能系統的應用支持下，制造企業利用Internet和寬帶網絡可以開展各種網絡化制造業務。

2 結束語

本文主要針對制造業信息化服務平臺的體系架構的主要框架模型的功能和組成進行了研究和描述，能夠促進更多的企業能了解并參與到信息化服務平臺的發展和建設中，也為制造業向信息化服務化的轉型提供了參考方向和模型。隨著信息化進程的加快，傳統的制造業必然需要向信息化和服務化發展，制造業信息化服務平臺為制造業信息化提供了一個良好的環境，其體系結構也需要進一步的規劃和研究，使得符合制造業信息化的需求，促進制造業的轉型和發展。

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