智能制造的云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì) 信息化和工業(yè)化融合的核心所在

【亞洲流體網(wǎng)】信息化和工業(yè)化融合(以下簡稱為“兩化融合”)是我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重大戰(zhàn)略部署，《中國制造2025》和工業(yè)和信息化部都把促進(jìn)工業(yè)云發(fā)展作為推進(jìn)“兩化”深度融合、支撐智能制造發(fā)展的重要舉措。

智能制造的云服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì) 信息化和工業(yè)化融合的核心所在

加快促進(jìn)兩化融合，有利于提升工業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、有利于培育發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，“兩化融合”提升生產(chǎn)制造企業(yè)創(chuàng)新能力，主要難點(diǎn)在于軟硬件平臺(tái)搭建、系統(tǒng)模型建立和仿真、高端研發(fā)人員的培養(yǎng)等，云平臺(tái)基于虛擬化技術(shù)，集成標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)資源管理、服務(wù)支撐、信息安全保障、運(yùn)維監(jiān)控保障功能，為“兩化融合”提供仿真技術(shù)(軟件)、云存儲(chǔ)、云部署、業(yè)務(wù)軟件云服務(wù)，可以有效降低企業(yè)“兩化融合”的工作量和實(shí)施成本，通過信息技術(shù)手段降低工業(yè)設(shè)計(jì)與制造的成本，提高生產(chǎn)效率。

目前，國內(nèi)工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)的研制也緊跟歐美發(fā)達(dá)國家的步伐，北京數(shù)碼大方科技有限公司(CAXA)和北京計(jì)算中心合作承擔(dān)的“CAXA工業(yè)軟件云服務(wù)平臺(tái)”是中國首個(gè)工業(yè)軟件云服務(wù)平臺(tái)，主推工業(yè)軟件在云服務(wù)平臺(tái)上的應(yīng)用和推廣;2013年12月由北京市計(jì)算中心在建造的“北京工業(yè)云”，它為工業(yè)設(shè)計(jì)和先進(jìn)制造提供了一個(gè)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)，可以提供設(shè)計(jì)、仿真、模擬、分析、測(cè)試和虛擬加工等計(jì)算服務(wù);廣東“工業(yè)云”創(chuàng)新服務(wù)信息化平臺(tái)是工業(yè)和信息化部“工業(yè)云”創(chuàng)新服務(wù)的試點(diǎn)，它是一個(gè)面向工業(yè)企業(yè)，尤其為對(duì)制造型中小企業(yè)提供了產(chǎn)品創(chuàng)新的公共服務(wù)平臺(tái);“徐工工業(yè)云”是徐工集團(tuán)(全名是徐州工程機(jī)械集團(tuán)有限公司)與華為技術(shù)有限公司、阿里巴巴網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司、中國電信集團(tuán)公司等四家聯(lián)合打造，試圖構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+云技術(shù)+制造”的一個(gè)工業(yè)云平臺(tái)，徐工通過“工業(yè)云”開放企業(yè)的資源，服務(wù)于全世界的“需求方”。美國俄亥俄州超算中心倡導(dǎo)的藍(lán)領(lǐng)計(jì)算(Blue collar computing)就是將高性能計(jì)算應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，基于虛擬建模和仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)云設(shè)計(jì)。

“兩化融合”用戶可以基于SaaS和DaaS模式獲得低廉的企業(yè)信息化解決方案及服務(wù)?；谥悄苤圃煸品?wù)平臺(tái)的服務(wù)，企業(yè)用戶可快速有效地實(shí)施基于云計(jì)算與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智慧工廠，降低設(shè)計(jì)與制造成本、提高資源利用率和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制生產(chǎn)，從而大幅縮短企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)換代的周期，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)，提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量，大幅提升工業(yè)企業(yè)的自主創(chuàng)新效率，推動(dòng)企業(yè)兩化深度融合的能力。

現(xiàn)有主流的智能制造相關(guān)的系統(tǒng)有企業(yè)資源計(jì)劃(Enterprise Resource Planning，ERP)、產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)(Product Life-Cycle Management，PLM)、制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)((Manufacturing Execution System, MES)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA)等系統(tǒng)，建設(shè)面向兩化融合的智能制造云服務(wù)平臺(tái)，就是實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)在數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層的有機(jī)融合，也即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)共享?；谔摂M化技術(shù)，以PC機(jī)構(gòu)建集群取代昂貴的服務(wù)器，降低建設(shè)成本，利用云計(jì)算技術(shù)為生產(chǎn)制造業(yè)提供租用服務(wù)以替代軟件銷售，降低企業(yè)成本，最終實(shí)現(xiàn)按需部署，按需服務(wù)，開啟生產(chǎn)制造企業(yè)兩化深度融合之路，推動(dòng)了企業(yè)實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享和協(xié)同研發(fā)，打通產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新鏈條。

智能制造云服務(wù)平臺(tái)是將信息化建設(shè)的基本要素在平臺(tái)中形成面向服務(wù)的具有安全和運(yùn)行保障的云計(jì)算公共服務(wù)(簡稱云服務(wù))，主要提供平臺(tái)服務(wù)(PaaS)、軟件服務(wù)(SaaS)和數(shù)據(jù)服務(wù)(DaaS)，為“兩化融合”建設(shè)專有業(yè)務(wù)系統(tǒng)準(zhǔn)備好所有信息化基礎(chǔ)設(shè)施資源，各工業(yè)企業(yè)利用這一公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)用云平臺(tái)(如空間地理信息云、中小企業(yè)云、食品云和金融云等) 。智能制造云服務(wù)平臺(tái)的共享服務(wù)體系的總體架構(gòu)如圖1所示。

智慧工廠全面集成現(xiàn)代裝備制造企業(yè)的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、安全管理，系統(tǒng)兼容所有智能設(shè)備，深度融合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，支持各種串口通訊協(xié)議和無線通訊協(xié)議。系統(tǒng)通過統(tǒng)一的平臺(tái)管理各種設(shè)施設(shè)備，獲取各類數(shù)據(jù)信息，聯(lián)動(dòng)各類預(yù)警、報(bào)警系統(tǒng)。提供可定制可擴(kuò)充的各類業(yè)務(wù)服務(wù)模塊和各類數(shù)據(jù)報(bào)表服務(wù)模塊，提供面向用戶個(gè)性化需求的深度數(shù)據(jù)挖掘與分析，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)整體運(yùn)作的高效、安全、節(jié)能。圖2展示了智慧工廠的基本架構(gòu)，基本包括決策層、運(yùn)營層、執(zhí)行層和設(shè)備層等四層，相對(duì)應(yīng)的服務(wù)對(duì)象是集團(tuán)層、工廠層、車間層和生產(chǎn)線。處在最上層的是商業(yè)智能和決策執(zhí)行系統(tǒng)，即BI和DSS;處在第二層的是與生產(chǎn)計(jì)劃、物流、能源和經(jīng)營相關(guān)的ERP、CRM、SCM等，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)相關(guān)的PLM;處在第三層的是與制造生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線控制、倉庫管理相關(guān)的MES、QMS、WMS功能;處在最下層的是感知層，也是至關(guān)重要的一層，我們的數(shù)據(jù)通過設(shè)備層的PLC、DCS傳出，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的采集以及追溯等等。