智慧云制造（云制造2.0）——互联网+制造业的一种智慧制造模式和手段

众所周知，我们中国制造业现在面临巨大的挑战，第一，整个全世界的制造业正面临一个全球新技术革命和产业变革的挑战。具体来说就是新一代的信息通信技术的快速发展，并且和制造业的深度融合，正引发制造业企业发展理念、制造模式、手段、技术体系和价值的重大变革。这表现在各个国家的先进制造发展计划里面。

第二，我们中国制造业大而不强，目前处在从价值链低端向中高端、制造大国向强国、中国制造向中国创造转变的历史时期。2010年我们建成了门类齐全、独立完成的产业体系，但是不强。表现在创新能力不强，我们制造业多数企业处于附加值比较低的生产、加工、组装环节，价值链高端应该是研发和服务。同时，我们的创新体系不完善，我们的质量问题、结构、能耗、基础、产业链的综合优化，以及制造业的信息化水平都比较低。同时又面临整个发达国家要再工业化，制造业回归，像越南这些新兴工业体正在加快谋划，要挤到这里面来，所以两头挤。同时，我们经济发展安全对制造业的发展提出了更高的要求。所以在（周济）院长的领导下，50多位院士和50多位专家一起做了一个制造也强国的战略研究，里面就提出来中国的制造业要又强又大，必须要有五个转变。

从技术战略向技术超越战略转变，从传统制造向数字化、网络化、智能化制造转变，从粗放向质量、效益方向转变，从资源消耗、环境污染向绿色制造，从生产型制造向生产加服务型制造的转变。其实我们国家早有对策，十六大、十七大、十八大，从信息化带动工业化，工业化和信息化两化融合到工业信息化深度融合，从要素驱动到创新驱动，特别是这次2015年的政府工作报告，李总理提出了《中国制造2025》整个的战略规划和“互联网+”行动计划纲领。《中国制造2025》战略这里面提出来，中国制造变成世界第一流要30年，2025年挤入强国第二梯队，2035挤入一流，2045年走到领先的队列里面去。同时这里面规定了我们的指导方针、战略路线、九大战略任务、十大重点领域和五大工程等等。同时又提出了制互联网+行动计划，关于互联网技术是怎么样，作用是什么样，在这儿暂不展开，转到今天的主题。

我们经过5年实践，觉得互联网时代，实施中国制造2025智慧制造的模式和手段，就是云制造。在2009年就提出了云制造的理念，经过实践以后，因为目前相应技术的发展，所以我们在2012年就开始了云制造2.0的实践，通过这个实践已经两年多了，证明确实是实现中国制造2025年和制造业领域里面的互联网行动计划的一种制造模式和手段。

云制造2.0大概是什么意思？它是基于泛在网络，就是天地、移动、固定都可以，以人为中心，借助四类技术深度融合的数字化、智能化、网络化的手段。这四类技术是信息化制造技术、生产管理线都在里面。新兴的信息技术、智能科学技术和制造应用领域的技术。从手段把制造的硬软资源和能力构成一个服务的云，使用户通过终端和云制造服务平台，便能够随时随地按需获取制造资源和能力，干什么？对制造全系统、全生命周期活动里面的人和物、环境信息进行自主的智慧的感知、互联、协同学习风险、预测、决策、控制和执行，使得制造全生命周期就是在线性的制造系统，必须有人的组织、经济管理和技术设备。同时在全生命周期里面，有信息、物、资金、知识服务在里头，三要素五流结成一化，必然是高效、优质、低耗、柔性的制造产品可以服务用户，从而提高你企业的市场竞争能力。所以给出了智慧云制造的模式，就是以人为中心，互联化、个性化、服务化、社会化的智慧制造新模式，其手段是基于泛在网，把四类技术融合以后的数字化、网络化、智能化手段，而且构成云。它的特征是制造全系统、全生命周期、人机物环境信息自主的智能、感知、风险和控制执行。它实施的内容是三要素五流结成一化，它的目标提高竞争能力，我们叫它智慧，为什么？因为强调了创新驱动，强调了以人为中心的人机深入融合，强调了数字化、网络化、智能化深度融合，强调了工业化和信息化的深度融合。

具体来说就是智慧云制造系统，就是按照刚才说的模式和手段所构建了一个制造系统，或者也可以叫智慧制造云，它是三大部分构成。一个是实实在在的硬软件资源和能力，就是认证、设计、加工生产、实验运行、定性销售服务全生命周期的能力。同时还有一个是制造全生命周期的智慧应用。这个核心是一个智慧云制造的平台，两个构成，你要从这里面拉出来到云里面，需要的时候从云里面拉出来。三类人员，有智慧制造的提供者、智慧制造的使用者、智慧制造的运营者，作为一个企业，你可以兼顾三个都可以去做。这样一个云的模型，实际上可以用大设备、车间单元，可以用到工厂企业，可以到城市、行业，跨行业。更具体来说，他这个系统就是这样一个四层结构，下面一层是实实在在的制造资源和能力，上面是一个平台，这里面包括感知介入通信层，到虚拟的资源能力层，到核心支撑功能层和人机界面，一类人员的界面。上面是四种应用的模式，再上面是人和团队，所以实际上智慧云智能制造系统是一种基于泛在网络和它组合的，人机物环境信息深度融合的，提供智慧制造资源和能力，随时随地按需服务的，由智慧制造服务的互联系统。它就是一种互联网+制造资源和能力的智慧制造系统。我们经过5年，总结了一套技术的体系，这里面包括了整个系统的总体技术。比如说它的制造的模式、商业模式、结成的方法、架构、标准化、安全性等等，再有产品本身的专业技术，以及支撑平台技术和云技术、云产品的生产和装备技术、云的经营管理技术、云的仿真实验技术和云的服务技术。

工业软件现在这个提法，我们叫做智慧云制造软件是非常重要的。这里包括了系统的软件，比如说智慧云制造服务器的操作系统、桌面操作系统软件、移动终端、嵌入式，以及制造业的编成语言技术等等。平台资源能力的感知要联物联、智慧制造能力的虚拟化、服务化，智能制造服务环境的构建、管理、运行、评估、可信、知识模型、大数据的处理和普及人机交互软件技术等等，当然还有应用的软件，运设计、云生产、云管理、云仿真、云实验、云服务等等软件技术。

现在的智慧云制造系统跟我们以前有什么不同呢？一个是制造资源和能力的数字化，第二是制造资源能力的物联化，第三制造资源能力的虚拟化，第四制造资源能力的服务化，第五资源和能力的协同化、定制化、互联化和智能化，这个智能化体现在两个方面，一个是全生命周期要智能化，一个是本身服务有一个服务的智能化。所以，具体来说这个智慧云，就是云计算在制造领域的落地和拓展，体现在三个方面。共享内容、云计算是计算资源，我们是制造的软资源、硬资源和能力。它的服务模式是计算服务，我们是以两类用户，制造企业用户和产品用户为中心的，按需构建架构，互操作、协同。网络化异构柔性、横行纵向的集成和全局优化，超强灵活的创新能力和全生命周期的智慧云。因此支撑技术不仅仅是云计算，它可以为我们智慧云制造提供信息资源能力的存取、共享、协同，和智能制造的技术。同时物联网、服务计算、建模仿真、高效能计算、大数据、电子商务安全、网络通信、智能科学和制造技术，制造技术是一个基础的技术，这些技术有相应的作用。这三个方面是拓展、落地了云计算。从上述我简单的介绍可以说确确实实它是互联网时代智慧制造的模式和手段。为什么？现在制造模式，是以产品+服务为主导的，制造全生命周期全系统随时随地按需互联、服务、个性、社会化的一种模式。它的手段是智慧化。就是说数字、物联、虚拟、服务、协同、定制、互联和智能化。它在这三个方面有明显的优化，能够按需、动态、敏捷、柔性的共享创新能力。

第二，制造资源，因此它支持个性化、社会化绿色制造，它能够促进我刚才说的五个转变。效果是全生命周期的活动，全系统里面三要素五流程集成优化，最后提高企业市场竞争力。1.0我们有过这么一个说法，现在2.0比1.0强在哪儿？从模式上，在原来网络化、服务化的基础上进一步突出了以人为中心，随时随地按需的个性化、社会化的制造模式。从手段上，在强调平台技术这个基础上，进一步强调智慧云环节中间，设计、生产、经验管理实现、政治服务，它本身要有智慧化的思维方式、技术手段和创新，在原来的技术上加了大数据、全生命周期的工程、高性能仿真、3D打印、网络安全、移动互联网等等新的支撑技术。因此它能更深更广个性化制造、社会化制造和增值的服务。所以智慧云制造通过提供新的制造模式、新的手段，建立新的产业形态、创造新的价值。云制造技术应用和产业的现状是什么样呢？从技术上来说我们团队2009年提出来了之后，马上科技部、863就组成2010立项，就形成了一个产学研联合28个单位，以两个阶段、两个中小企业群为应用背景，在1.0的技术、平台、应用技术方面取得了阶段性的成果。

首先，航天二院有10几个研究所、工程，我们就构成了一个云制造系统，这里边包括三层。应用层、平台层和资源能力层。这个系统能够提供高性能计算资源和存储的资源，几百套设计分析的软件，三个场所的高端的数控加工设备和企业专业制造系统都可以提供服务。以及我们十几个场所本身有很多的专业能力。做了四种典型的，一种是基于云制造的资源共享，虚拟交互服务的手段来做结构技术和驱动设计。第二种是基于云制造协协同设计仿真，做过学科的分析。基于云制造的设计生产一体化，基于模型的协同服务手段，完了以后下场工业设计、加工生产，就是跨阶段的。最后一个是能力服务，面向制造能力生产策划，跨单位的云服务。

比如说这个是保密，这里面有很多的模型、有很多的软件，还有高性能的计算机，还需要平台，我什么都没有，没问题。我们的云制造系统，因为我们已经把各种各样软硬件资源都已经虚拟化、服务化了，所以用户你在终端上，你就按照我们的要求，根据你的定义要求，你就提出要求。然后我这个云制造平台系统就能够自动地把你所需要的东西，相应的载入到它的硬件软件里，组成一个虚拟的。你不知道，就像你用电，你知道电在哪儿？电厂你不关心，你只要用电就可以了，你只要用工具就可以了。最后它在终端上通过这个就可以设计出来了。我们在敏捷化、服务化、智能化方面都有所进步。

第二类是我们面向产业链做的云计算和智慧城市，比如说襄阳、佛山、武汉等等都签署了合作协议，这是个系统工程，不仅仅是个技术问题，要集成优化。所以建立了云制造交易中心、服务中心、运营中心，通过对接、交易、整合系统、共享本地，以及于外边的资源和能力，延伸它的产业链，提高企业竞争能力，加快转变城市经济增长方式。首先要改变制造业的新模式，比说B2B、C2B的制造，全产业链在线的业务协同、资源能力服务、商业模式等等，开发了1.0和2.0的系统。同时开始了开发，在这个系统里面可以在线使用制造资源，降低成本。里面有很多的硬资源和软资源、和服务的平台，这些企业可以提供能力。企业上线加速企业的集聚，现在目前这个网上已经有了两万以上的用户。这个跟计算不一样，它是信息流、物流、资金流要集成的。我们把银行、政府、物流都结合进来，一站式的配套服务来提高企业运营效率，创造更大的价值。因此这个上面就要支持全产业链的智慧云协同，协同研究开发、协同采购、协同营销、协同生产服务、协同售后。

再有是中航，比如说它生产采购云协同很好，大数据2.0，中小企业创新服务平台和中航签约，对他们的研发、供应链的融资，以及精准营销有多所改善。当时我还可以提供工程的仿真分析服务，比如说家电里面的，3D打印的服务。所以通过云制造以人为中心，互联化、个性化、服务化、社会化的智慧制造新模式，它可以改善企业、产业、区域经济的PTQCSEK。P是产品，T是研发的时间、上市的时间，Q是质量、C是成本，S是服务，E是不要污染。所以这样的话，智慧云制造下一段有几个问题要研究。

首先，外国人也在做，中国人也在做，所以进一步要突出中国云制造的研究与实施的特点与优势。比如说我们非常强调需求来牵引系统的建设，进一步推动三要素五流的建设优化。强调了新一代信息技术、大资源技术、科学技术和产品专业技术的深度融合的数字化、网络化、智能化手段。建立以智慧制造的新模式和新手段，来发展我们的制造的手段和模式。我们的用户是两类，制造业企业和产品用户，突出了我们中国特色，我们是工业化、农业化、信息化同步发展，我们可以政产学研金融合用，团队发挥力量等等。我们现在目前要工程化和产业化，去支持我们相应的国家计划和市场的需求。特别是这里面要强调，不管是平台，而且是云设计、云生产、云管理、云服务这些东西需要做我们中国的特色。从技术上来说，要进一步强调大数据的技术、网络安全维护、移动互联网和在线嵌入式仿真深度的融合。3D打印非常的重要，它将来是云3D打印一定是实现个性化、社会化制造的新制造的模式和手段。在实施中间，我们建议是按照转变经济增长方式，市场竞争力提高为目标，走良性循环，需求牵系统，系统牵技术、产品开发，再去出系统，再去出应用，如此的良性循环。

通过五年的实践，我们认识到智慧云制造是互联网+制造业一种智慧制造的模式和手段，它是实施中国制造2025和互联网+行动计划的一种制造模式和手段，有很多，这是一种。智慧云制造是在发展中的制造模式和技术手段，它的发展路线应该是创新驱动加工业化和信息化的深度融合，它的发展和实施需要全球的合作和交流，同时要充分重视各个国家的特色，各个行业的特色，和各个企业的特点。

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