當前，全球制造業的發展正在經歷深刻的調整和變革。一方面，發達國家高端制造回流本土和發展中國家制造業低成本優勢，引發國際制造業發展態勢和競爭格局面臨重大調整；另一方面，新一代信息通信技術快速發展并與制造業的深度融合，引發制造業制造模式、制造流程、制造手段、生態系統等的重大變革。與此同時，中國正面臨從價值鏈的低端向中高端、從制造大國向制造強國、從中國制造向中國創造轉變的關鍵歷史時期。中國工程院制造強國戰略研究提出需要推進5個轉型——由技術跟隨戰略向自主開發戰略轉型再向技術超越戰略轉型；由傳統制造向數字化網絡化智能化制造轉型；由粗放型制造向質量效益型制造轉型；由資源消耗型、環境污染型制造向綠色制造轉型；由生產型制造向生產+服務型制造轉型。2013年，工信部已在16個省啟動“工業云創新行動計劃”；2015年，國務院正式發布了“中國制造2025”戰略規劃和“互聯網+”行動計劃，明確提出了中國由制造大國向制造強國邁進的戰略目標、指導思想、主攻方向、實施方針、重點任務和行動綱領。

筆者團隊自上世紀80年代即介入制造業信息化研究與應用工作，綜觀國內外制造領域有關技術和應用的現狀與發展，并基于我國制造業信息化技術與應用的成果，于2009年提出了“云制造”的理念、模式、技術手段和業態，并開始了云制造1.0的研究與實踐。經過近幾年的實踐，隨著有關技術的發展，特別是大數據、云計算、仿真、移動互聯網、高性能計算、網絡安全、智能終端等新興信息技術的智慧化和3D打印、智能化機器人、智能制造裝備等新興制造技術的智慧化快速發展，它們為加強云制造的智慧化提供了技術支撐。因此，本團隊于2012年進一步提出并開始了“智慧云制造”（云制造2.0）的研究與探索，它在制造模式、技術手段、支撐技術、應用等方面進一步發展了云制造1.0。它是云計算在制造領域的落地和拓展；是實施“中國制造2025”和制造領域的“互聯網+”行動計劃的一種智造模式和手段。

定義

智慧云制造是一種基于泛在網絡，用戶為中心，人機融合，互聯化、服務化、個性化（定制化）、柔性化的智慧制造新模式和新手段。

具體地講，它基于泛在網絡，以用戶為中心，借助新興制造技術、新興信息技術、智能科學技術及制造應用領域技術等4類技術深度融合的數字化、網絡化、智能化技術手段，將智慧制造資源與能力構成智慧服務云（網），使用戶通過智慧終端及智慧云制造服務平臺，便能隨時隨地按需獲取智慧制造資源與能力，對制造全系統、全生命周期活動（產業鏈）中的人、機、物、環境、信息進行自主智慧地感知、互聯、協同、學習、分析、預測、決策、控制與執行，使制造全系統及全生命周期活動中的人/組織、經營管理、技術/設備（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流、服務流（五流）集成優化。進而高效、優質、低耗、柔性地制造產品和服務用戶，提高企業（或集團）的市場競爭能力。

“智慧云制造”的“智慧”體現在，其中的制造資源、制造能力、制造云平臺及制造云的構成、運行、評估等等方面都具有制造的智慧特征。即“智慧云制造”在制造模式、手段和支撐技術（智慧化的信息技術和智慧化的制造技術）方面都體現了智慧特征。這里的“智慧”強調了：創新驅動；以人（用戶）為中心的人機物深度融合；數字化、網絡化（互聯化）、智能化的深度融合；工業化與信息化的深度融合；智慧地運營制造全系統和制造全生命周期活動中的人、機、物、環境與信息等方面的內容。

特征

智慧云制造系統是基于上述智慧云制造內涵所組成的制造系統，它是云計算提供的IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）在制造領域的落地和拓展。它豐富、拓展了云計算的資源共享內容，服務模式和支撐技術，如圖1所示。

筆者團隊還認為：智慧云制造系統是實施“工業云”的一種智造模式和手段。一方面，它提供了一種新的制造業經濟發展模式，是以用戶為中心，產品+服務為主導的，制造全生命周期、全系統隨時隨地按需構建與運行的互聯化、服務化、個性化、柔性化的智慧制造模式；另一方面，它提供了一種新的制造業技術手段，如前所述，制造資源和能力智慧化技術手段包括“數字化、物聯化、虛擬化、服務化、協同化、定制化、柔性化、智能化”等八個特征的技術手段。

新的模式、新的手段形成了一種新的業態——“泛在互聯、數據驅動、共享服務、跨界融合、自主智慧、萬眾創新”為特征的“互聯網+”時代中的新產業生態，如圖2所示。

智慧云制造系統在以下幾個方面具有較明顯的優勢：其一，構成以用戶為中心的人機物融合智造系統，其中基于泛在網絡整合人機物產生的大數據，具有巨大的價值待挖掘和開發增值服務；其二，實現按需、動態、敏捷、柔性地開放/共享智慧創新能力與智慧制造資源，提供“眾智、眾包、眾扶、眾籌”空間，實現資源共享，能力協同，利益共贏；其三，智慧云制造能促進中國制造5個轉型；其四，智慧云制造支持個性化制造/柔性化制造/綠色制造，實現高效、優質、低耗、柔性地制造產品和服務用戶，提高企業（或集團）的市場競爭能力。

值得指出，智慧云制造在促進企業創新驅動和轉型升級方面的優勢正符合當今我國制造業發展對策的需要。

標準體系、技術體系和評估體系

標準體系

智慧云制造系統標準體系包括基礎共性標準、總體標準、平臺標準和應用標準四大類，具體如圖3所示。

技術體系

智慧云制造技術體系包含八大類關鍵技術（如圖4所示），是實現智慧云制造所需關鍵技術的集合，它為智慧云制造的研究與實施指明了方向。

針對構建智慧云制造系統，智慧云制造軟件技術體系包括智慧云制造的系統軟件技術、平臺軟件技術以及應用軟件技術（如圖5所示）。

評估體系

參考《中國企業兩化融合發展報告（2015）》，智慧云制造系統評估體系包括水平與能力評估、效能和效益評估兩部分，水平與能力評估包括基礎建設、單項應用、綜合集成、協同創新等四個主要評估方面；效能與效益評估包括競爭力、經濟和社會效益等兩個主要評估方面。如表1所示。

云制造應用范例

“航天云網”是中國航天科工集團公司基于本團隊于2009年提出的云制造1.0及2012年提出的云制造2.0（智慧云制造）等制造理念、模式、技術手段和業態，研究開發成功的一種“智慧制造系統（智慧制造云）”雛形。

“航天云網”由下列3類制造云（網）組成：

“航天（專有）云網”：面向航天科工集團自身裝備制造轉型升級戰略需求，基于航天科工集團專網，開發并成功運營的面向航天復雜產品的集團公司智慧云制造服務平臺/系統，也稱“航天（專有）云網”。該平臺是首個央企集團級云制造服務平臺/系統。它服務于航天科工集團各類制造企業和產品用戶的全要素資源共享，以及制造全過程活動能力的深度協同。

“航天（公有）云網”：面向社會各類大中小制造企業轉型升級戰略需求，基于公有互聯網，開發并成功運營的國內首個以生產性服務為主體的“互聯網+智能制造”的大型智慧云制造服務平臺/系統，也稱“航天（公有）云網”。它服務于國內全社會各類制造企業和產品用戶的全要素資源共享，以及制造全過程活動能力的深度協同。

“航天（國際）云網”：面向國際各類大中小制造企業轉型升級戰略需求，基于國際互聯網，開發成功的以生產性服務為主體的“互聯網+智能制造”的大型國際智慧云制造服務平臺/系統，也稱“航天（國際）云網”。它服務于國際各類制造企業和產品用戶的全要素資源共享，以及制造全過程活動能力的深度協同。2015年12月，航天（國際）云網已正式上線。

基于航天（專有）云網的云制造應用概況

針對航天復雜產品創新性強、技術難度大（2000余項專業技術交叉融合）、研制周期長，質量、可靠性（適應各種嚴酷環境）要求高，生產模式復雜（多品種、小批量、變批次），性能評估困難（系統級驗證試驗成本高、子樣少）等特點，以及要克服當前制造資源和制造能力運轉忙閑不均，共享敏捷度不夠，協同效率不高的迫切需求，整合共享分散在各主體單位中的數百萬億次的高性能計算資源、數百TB的存儲資源；數十種、數百套機械、電子、控制等多學科大型設計分析軟件及其許可證資源；總裝聯調廠等多個廠所的近萬臺套的高端數控加工設備及企業單元制造系統；航天復雜產品制造過程各階段的數千條專業能力……以推動航天集團企業內部全要素資源/能力共享和競爭配置、制造過程深度協同和優化，實現“企業有組織，資源無邊界”的目標。

截止目前，在短短幾個月時間內已發布需求上千條，合同標的總金額超過數億元，簽約合同金額累計超過億元。

基于航天（公有）云網的云制造應用概況

針對地方產業經濟轉變發展方式，促進經濟持續健康發展，打造產業鏈/集群協作的個性化（面向個性化需求，支持顧客參與定制），服務化（面向制造即服務，實現制造業服務化），社會化（整合社會化資源，打造虛擬企業動態聯盟）的需求，在各地方政府的大力支持下，合作開展航天（公有）云網的落地實施及產業化工作，支持地方產業經濟中的高端/基礎/共性資源共享，供需對接交易以及業務協作。目標是通過高效配置制造資源和能力，提高產業鏈整合與協作能力、提供整體的創新手段以提高企業競爭能力。通過營造新型產業環境，轉變產業發展方式、發展戰略性新興產業、創新招商方式、擴大稅收來源以加快轉變地方產業經濟的發展方式。

截止目前，航天云網注冊企業數已達5萬家，月均增長率達40%。其中規模以上企業超過1000家，拉動超過30個省份的中小企業上線開展業務，涉及汽車及零配件、裝備制造、家電家居、電子、紡織、食品等產業。

研究與實施

突出中國云制造研究與實施的特點與優勢

圍繞提高制造企業市場競爭力的目標，基于中國制造業信息化工作，要進一步突出下述中國云制造研究與實施的特點與優勢：

突出新一代信息技術（云計算，互聯網、物聯網，大數據，建模仿真技術，電子商務技術等）、大制造技術（設計、加工、試驗、管理、維修、保障等）、智能科學技術和產品專業技術的深度融合。突出以建立智慧制造新模式、新手段、新業態為核心，基于物聯網，建立“產品”加“服務”為主導的“以人為中心，互聯化、個性化、服務化、柔性化”的智慧制造新模式，及“數字化、物聯化、虛擬化、服務化、協同化、定制化、網絡化、智能化”的智慧制造新技術手段，和“泛在互聯、數據驅動、共享服務、跨界融合、自主智慧、萬眾創新”為特征的新業態。突出面向制造企業與產品用戶兩類對象，實現產品制造全生命周期活動中的資源與能力服務化及制造系統中三要素與五流的集成與優化。突出工業2.0/3.0/4.0同步發展的途徑。突出發揮“政、產、學、研、金、用”的團隊力量。

階段成果的工程化、產業化和深化應用

筆者團隊認為，階段成果工程化、產業化和深化應用應該從以下幾方面開展：

云制造工具集合平臺的工程化、產業化。選擇更多的行業及智慧城市中的集團和中小企業群開展應用示范——構建“行業及企業制造云”。積極支持工信部“工業云創新項目”。積極融入“中國制造2025”及“互聯網+制造業”行動計劃的實施。

技術拓展研究

其一，云制造應用技術的深化。筆者團隊認為，基于現有的研究與實踐基礎，技術拓展研究首先是要深化云制造應用技術的研究，結合各個行業與企業，創造有特色的商業模式。其二，重視云制造技術與新信息技術的融合。在深化云制造應用技術研究的同時，應該特別重視云制造與大數據技術、網絡安全防護技術、移動互聯網技術、在線仿真（嵌入仿真）技術四項新信息技術的融合，以加強其“智慧化”。其三，重視云制造技術與3D打印等新制造技術的融合。其四，重視云制造技術與智能科學技術的融合。

在云制造實施中要關注的問題

要圍繞轉變經濟增長方式、增強企業市場競爭能力的目標，走良性循環發展的路線。從增強企業市場競爭能力的需求出發，由需求驅動來建立系統，通過系統建設帶動技術/產品研發，新技術/產品的發展進一步促進系統的改進完善，改進的新系統進一步推動新的應用，如此周而復始的良性循環。

要企業一把手掛帥，建立系統工程的觀點，按復雜系統工程內涵實施云制造系統：要堅持“效益驅動，總體規劃，突出重點，分步實施”的指導思想；要密切結合各個企業的實際需求與情況，制定好發展規劃與階段性實施方案；要重視企業產品研制全系統、全生命周期活動中的人/組織、經營管理、設備/技術（三要素）及信息流、物流、資金流、知識流、服務流（五流）集成優化。

要重視建立自主可控的智慧云制造系統；設立和組織知識、技術、產業發展項目。要制定激勵政策。要建立多層次的創新體系。要制定相關標準、評估指標體系、安全管理和法律等規范。

智慧云制造還是正在發展中的新制造模式、技術手段和業態，其發展路線應是持續地堅持“創新驅動”加“工業化與信息化深度融合”。智慧（能）制造的發展與實施還需要全國、全球的合作與交流，同時又要充分重視各國的特色和各行業及各企業的特點，實事求是地實施。

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