基于云服務的智能制造 協(xié)同共享平臺的設計與實現(xiàn)

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一、引言

近年來，歐美部分發(fā)達國家紛紛提出“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”等戰(zhàn)略，著力打造信息化背景下國家制造業(yè)競爭的新優(yōu)勢。在“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的大背景下，以智能制造和物聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪工業(yè)革命正在興起，推進信息化與工業(yè)化深度融合成為了我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重大戰(zhàn)略部署。兩化融合是工業(yè)化和信息化發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，在這個過程中，信息化進程和工業(yè)化進程不再相互獨立進行，而是從技術(shù)、產(chǎn)品和管理等各個層面相互影響并相互促進，將信息資源與材料和能源等工業(yè)資源相融合，以達到合理配置并充分利用各類資源，提升企業(yè)生產(chǎn)制造創(chuàng)新能力的目標。

云平臺借助虛擬化技術(shù)，集成標準化的基礎(chǔ)資源管理、信息管理、生產(chǎn)加工、服務支撐和售后保障等功能，可以有效降低企業(yè)兩化融合的工作量和實施成本，通過信息技術(shù)手段降低工業(yè)設計與制造的成本，提高生產(chǎn)效率。

二、西北智能制造發(fā)展之路面臨的挑戰(zhàn)與機遇

西北地區(qū)具有深厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，呈現(xiàn)出社會制造企業(yè)多、大型國有企業(yè)多和技術(shù)起點較高的特點。尤其以軍事裝備制造業(yè)為特色，已發(fā)展出覆蓋軍工電子、航空航天和兵器船舶等行業(yè)的完整體系，對地方經(jīng)濟發(fā)展和國防科技進步做出了巨大貢獻。

雖然西北地區(qū)軍工制造業(yè)較多，但是自改革開放以來，發(fā)展整體增速相對緩慢，很多制造企業(yè)受制于體系原因，車間設備落后，生產(chǎn)工藝沿用老舊標準，導致工業(yè)水平較低，大企業(yè)大而不強。一些中小企業(yè)長期為大型企業(yè)提供配套生產(chǎn)服務，自主創(chuàng)新和研發(fā)能力不足，產(chǎn)業(yè)核心競爭力較低。因此，在智能制造的國家戰(zhàn)略背景和國家創(chuàng)新戰(zhàn)略驅(qū)動下，主動優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，發(fā)揮地方合力和潛能，增強企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，成為亟待克服的瓶頸。

軍民融合是當前國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略，關(guān)乎國家安全和發(fā)展全局。實現(xiàn)資源統(tǒng)籌，軍民共享，以軍帶民，以民促民，形成軍民融合的多元化、集群化發(fā)展格局，助力提升企業(yè)創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展能力，有利于推動西北地區(qū)智能制造之路的發(fā)展進程。

西安市作為引領(lǐng)西北發(fā)展的龍頭城市，近年來提出了“硬科技”的發(fā)展理念，總結(jié)出以人工智能和智能制造等八大領(lǐng)域為代表的硬科技產(chǎn)業(yè)集群，并在硬科技成果轉(zhuǎn)化方面做出了一系列探索。

西安市又是“一帶一路”建設核心區(qū)、全面創(chuàng)新改革示范區(qū)和自主創(chuàng)新示范區(qū)等疊加的黃金核心地帶，有著科技人才和高校云集的科教優(yōu)勢及軍工及航天裝備制造實力雄厚的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。西安市若能扛起西北地區(qū)科技創(chuàng)新、智能制造的大旗，通過建設云服務平臺，改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，必能引領(lǐng)整個西北地區(qū)生產(chǎn)方式持續(xù)變革，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力，促進產(chǎn)業(yè)價值鏈躍升，加快西北地區(qū)從制造業(yè)向“智造業(yè)”轉(zhuǎn)變進程。

中國電子科技集團公司某研究所一直是軍民融合的主力軍，多年來在信息技術(shù)領(lǐng)域和裝備制造技術(shù)領(lǐng)域的沉淀，對智能制造、協(xié)同制造和云制造有較深厚的技術(shù)積累。通過統(tǒng)籌中國電科資源和西北地區(qū)資源，打造軍民融合公共信息服務平臺，全面應用互聯(lián)網(wǎng)+智能制造技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，是該研究所落實集團公司優(yōu)勢科技資源向社會開放，履行社會責任，響應軍民融合深度發(fā)展的積極實踐和落實“一帶一路”戰(zhàn)略的使命要求。在此機遇下，西北智能智造云服務平臺應運而生。

三、西北智能制造云服務平臺的建設目標

西北智能制造云服務平臺是利用云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，搭建的智造業(yè)務互聯(lián)網(wǎng)平臺。平臺將企業(yè)、科研院校和高校間各類分散的制造、工藝、加工、檢測和試驗等軟硬件資源整合成邏輯上統(tǒng)一的整體，通過云平臺的各項功能，實時向用戶提供一系列的技術(shù)支撐、仿真驗證、生產(chǎn)加工、檢測試驗和資源配置等各項服務，實現(xiàn)供需雙方快速精準匹配，跨企業(yè)異地資源共享、能力互補和智造協(xié)同。

該云服務平臺是集云服務、云采購和云制造為一體的社會化公共平臺。平臺建成將形成需求牽引、靈活適用、橫向協(xié)同、縱向管理和軍民深度融合的運行體系，能有效支撐和全面應用互聯(lián)網(wǎng)+智能制造技術(shù)，為企業(yè)提供產(chǎn)品生命周期智能化服務，最終實現(xiàn)互利共贏和協(xié)同發(fā)展。

西北智能制造云服務平臺的具體建設目標有：以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)信息物理融合、集成共享和智能協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)間資源需求的有效對接，使其具有鮮明的制造領(lǐng)域特色；擁有完善的用戶管理機制，為各類實體分配不同的角色，有效控制用戶權(quán)限，保證各用戶私有信息與平臺共有信息的安全性；以智造需求為核心，實現(xiàn)包括智造協(xié)同、智造資源、知識共享、3D打印和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等功能，并具備相應的業(yè)務擴展能力；支持各類實體有效信息的發(fā)布與更新，具備智能推送，精準匹配功能，并支持用戶對需求信息的檢索和訂閱。

四、西北智能制造云服務平臺總體框架

西北智能制造云服務平臺主體包括資源提供商、資源需求商和云服務平臺運營商，平臺注冊企業(yè)可以向平臺提供本企業(yè)的制造資源，也可以通過平臺提出資源需求，由平臺運營商通過海量制造資源池選取最佳制造服務進行資源優(yōu)化組化，實現(xiàn)企業(yè)資源需求的有效對接，西北智能制造云服務平臺應用模式如圖1所示。

圖1 西北智能制造云服務平臺應用模式

西北智能制造云服務平臺由服務云、制造云和采購云三個相互連通的部分組成，如圖2所示。

圖2 西北智能制造云服務平臺功能要素構(gòu)成圖

服務云是互聯(lián)互通信息、資源共享的一個載體。服務云具有從企業(yè)入駐到項目、產(chǎn)品、需求發(fā)布、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、產(chǎn)權(quán)交易及共享增值服務的功能，可以為團體、企業(yè)、高校、科研院所和相關(guān)機構(gòu)提供開放性的多元化服務。

制造云則是制造企業(yè)資源共享，能力協(xié)同的主體，根據(jù)資源提供商和需求商給出的信息來統(tǒng)籌企業(yè)資源和需求，實現(xiàn)能力匹配和技術(shù)能力協(xié)同等功能。通過網(wǎng)絡化、服務化、個性化和柔性化的智能制造模式，制造云可以實現(xiàn)以用戶為中心、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗和柔性的產(chǎn)品制造全生命周期服務。

采購云是外包商和物資供應商快捷采購的途徑，具有商品發(fā)布與交易促成，招投標和在線競價及快速尋源下單的功能。可以通過外包訂單式服務或物資供應配餐式服務實現(xiàn)企業(yè)間外包和物資供應高效協(xié)同。

西北智能制造云服務平臺在建設過程中，始終堅持實用性和可行性原則，既便于用戶使用，又要便于系統(tǒng)管理。兼具先進性和成熟性的特點，堅持開放性和標準化原則，同時保證平臺的可靠性和穩(wěn)定性。采用多層平臺設計和模塊化設計，保證平臺的可擴展性及可定制性。最后，還有充分考慮信息資源的保護和隔離，保證云平臺的安全性和保密性。

五、西北智能制造云服務平臺的具體功能實現(xiàn)

1、智造協(xié)同

智造協(xié)同模塊旨在實現(xiàn)供需雙方對需求的實時溝通，通過音視頻會議、電子白板和遠程協(xié)助等功能，完成對項目的協(xié)同溝通管理、設計文檔管理和數(shù)據(jù)瀏覽。

云服務平臺為項目的供需雙方自動生成一個虛擬的項目訂單編碼，實現(xiàn)了訂單下發(fā)后，能力實施方根據(jù)該編碼在云服務平臺上通過任命項目經(jīng)理、組建項目團隊、委派任務、實時報工和驗收提交等全生命周期管理，實現(xiàn)訂單執(zhí)行的透明化。項目組中包含主要的供方、需求方、第三方企業(yè)和相關(guān)人員，在虛擬項目組中可以實現(xiàn)電子流程虛擬化和多方溝通。

通過系統(tǒng)中的工作流程管理模塊，可以滿足訂單任務在分派、會簽等方面電子審簽的需求。流程過程信息的實時傳遞，保證了企業(yè)業(yè)務流程的準確和快速，對過程中所有信息的記錄也為日后的查閱提供了可能。在項目過程中，通過流程管理中的監(jiān)控功能，管理人員也能對整個業(yè)務處理過程進行監(jiān)控，改變以往面向任務的串行工作方式，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的并行工程，從而優(yōu)化和重組產(chǎn)品開發(fā)過程，建立面向產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同工作模式，訂單管理場景圖如圖3所示。

圖3 訂單管理場景圖

2、智造資源

資源提供方在設備加工、精密儀器、特殊制造工藝和技術(shù)支持等維度的剩余資源存在對位展示的需求。云服務平臺對供方提供的資源按照不同類別進行歸類，以便于需求方快速精準進行索引查詢和定位。對已發(fā)布的資源可以查詢，也可以將查詢結(jié)果按照不同的維度（時間、人氣和訪問量）排序后列出。當需求方對某一資源進行查詢?yōu)g覽時，云服務平臺可以對類似的供貨方進行智能推送，方便需求方的橫向比較，智造資源發(fā)布頁面如圖4所示。

圖4 智造資源發(fā)布頁面

智造資源模塊同時支持需求方發(fā)布需求，需求方在線上明確設計需求、制造需求和工程需求以及需求所在地區(qū)區(qū)域、需求預算和交付周期。云服務平臺提供了對需求的檢索和排序功能，還能根據(jù)需求所屬類別與供方進行自動匹配，通過短信和郵件等消息方式將匹配結(jié)果自動推送給供需雙方，智造資源需求發(fā)布頁面如圖5所示。

圖5 智造資源需求發(fā)布頁面

除此之外，智造資源模塊還包括了供需交易功能，實現(xiàn)了供需雙方在云平臺上相關(guān)交易的數(shù)字化和可追溯化。在供需交易功能下，供需雙方可以進行訂單管理、支付管理、評價管理和歷史交易查詢。需求方可以根據(jù)交易進行情況對供應商進行評價，投訴違約或存在不良行為的供應商。云平臺匯總各項評價指標，對供應商進行分級，并可能根據(jù)實際情況，暫停或取消相關(guān)不合格供應商的交易資格。

3、知識共享

西北智能制造云服務平臺在建設之初就貫徹軍民融合的戰(zhàn)略思想，平臺通過行業(yè)動態(tài)和政策解讀、知識（軟件、專家、專利和標準）共享、在線課程、云展會和大數(shù)據(jù)分析等功能模塊，提供專利標準在線瀏覽、交易、計算資源與軟件在線租用等云資源池服務，能夠?qū)④姽て髽I(yè)的民用專利和軍用專利投放到云端市場共享，拓展服務領(lǐng)域，提升平臺影響力。目前知識共享模塊包含知識庫的線上展示和線上課程培訓兩大功能。知識庫展示功能，通過云平臺實現(xiàn)企業(yè)和高校相關(guān)知識庫的在線展示，平臺注冊的會員可以免費或者繳費的情況下，了解最先進的電子裝備行業(yè)相關(guān)知識。線上課程模塊的部署，在滿足企業(yè)對員工培訓數(shù)字化和云化的基礎(chǔ)上，也支持對相關(guān)培訓課程的線上交流和日志記錄功能，知識共享頁面如圖6所示。

圖 6 知識共享頁面

4、3D 打印

西北智能制造云服務平臺將3D打印技術(shù)與云制造相結(jié)合，將原本分散的3D打印需求和分散的3D打印廠商在平臺上形成對接，打破原有的空間和地域上的隔閡導致的難以開展相關(guān)合作的問題，使得3D打印技術(shù)通過數(shù)字化和網(wǎng)絡化滿足按需定制和共享服務的需求。通過實現(xiàn)3D打印技術(shù)服務、設備代理、設備研發(fā)和銷售等功能，打造3D打印產(chǎn)品制造服務生態(tài)閉環(huán)鏈。用戶登陸云平臺提交其設計制造需求，企業(yè)聯(lián)系人在后臺業(yè)務管理系統(tǒng)獲取其需求，用戶再與業(yè)務人員進行溝通確認，提交訂單后，由業(yè)務人員創(chuàng)建線上項目專屬團隊完成產(chǎn)品的設計、制造與服務等程序，以電商模式進行全流程信息化管控，還可以將服務過程反饋給用戶，讓用戶做到“心中有數(shù)”。為更好地提升服務質(zhì)量和用戶體驗。在平臺在線智造模塊中，平臺通過打通攝像頭、云平臺和終端（PC端和APP端）三方的數(shù)據(jù)鴻溝，實現(xiàn)3D打印過程的視頻直播，用戶申請直播權(quán)限一旦被審批通過，就可以隨時查看產(chǎn)品打印情況，3D直播申請頁面如圖7所示。

圖7 3D 直播申請頁面

5、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

西北智能智造云服務平臺對雙創(chuàng)企業(yè)開辟出獨立的功能區(qū)域，包括雙創(chuàng)展示、眾籌服務、資源申請和信息發(fā)布等，能夠從融資服務、招聘服務、撮合服務和企業(yè)孵化服務等方面為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)或團隊面臨的“找資金、找人才、找場地、找后勤”等關(guān)鍵需求提供模塊化服務。在雙創(chuàng)區(qū)域中，企業(yè)可以發(fā)布包含項目資料和人財物等信息的項目需求，供資源提供者篩選。同時也支持按照項目進度或者類型來進行雙創(chuàng)項目檢索。當供需雙方一方進入云服務平臺后，平臺會在數(shù)據(jù)庫中尋找類似的項目和相關(guān)企業(yè)團隊進行智能撮合推送。除此之外，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)還可以通過接入優(yōu)質(zhì)第三方服務商、行政服務、人才培訓服務和金融服務，針對自身實際情況甄選創(chuàng)業(yè)扶持政策，享受安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、開放、共享和多元的互聯(lián)網(wǎng)辦公體驗，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)頁面如圖8所示。

圖8 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)頁面

六、結(jié)論

在當前全球制造業(yè)邁向數(shù)字化、智能化的時代浪潮中，智能制造對制造業(yè)競爭力有著很大的影響。西北智能制造云服務平臺利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，借助西北地區(qū)軍備制造業(yè)優(yōu)勢、民營企業(yè)優(yōu)勢和地方政府的政策扶持，實現(xiàn)資源共享、能力互補，致力于解決西北地區(qū)制造業(yè)發(fā)展相對落后緩慢，缺乏行業(yè)競爭力的問題，是對“中國制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略的落實。西北智能制造云服務平臺的筑成，將促進形成以“企業(yè)有組織，資源無邊境”為根本特征的軍民融合發(fā)展業(yè)態(tài)環(huán)境，提升企業(yè)創(chuàng)新和協(xié)同發(fā)展能力，帶動西部地區(qū)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，為我國的“一帶一路”戰(zhàn)略及國際產(chǎn)能合作提供基礎(chǔ)支撐。