當前，全球制造業(yè)的發(fā)展正在經(jīng)歷深刻的調(diào)整和變革。一方面，發(fā)達國家高端制造回流本土和發(fā)展中國家制造業(yè)低成本優(yōu)勢，引發(fā)國際制造業(yè)發(fā)展態(tài)勢和競爭格局面臨重大調(diào)整；另一方面，新一代信息通信技術快速發(fā)展并與制造業(yè)的深度融合，引發(fā)制造業(yè)制造模式、制造流程、制造手段、生態(tài)系統(tǒng)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(chuàng)造轉變的關鍵歷史時期。中國工程院制造強國戰(zhàn)略研究提出需要推進5個轉型——由技術跟隨戰(zhàn)略向自主開發(fā)戰(zhàn)略轉型再向技術超越戰(zhàn)略轉型；由傳統(tǒng)制造向數(shù)字化網(wǎng)絡化智能化制造轉型；由粗放型制造向質(zhì)量效益型制造轉型；由資源消耗型、環(huán)境污染型制造向綠色制造轉型；由生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)+服務型制造轉型。2013年，工信部已在16個省啟動“工業(yè)云創(chuàng)新行動計劃”；2015年，國務院正式發(fā)布了“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃和“互聯(lián)網(wǎng)+”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(zhàn)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(yè)信息化研究與應用工作，綜觀國內(nèi)外制造領域有關技術和應用的現(xiàn)狀與發(fā)展，并基于我國制造業(yè)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(yè)態(tài)，并開始了云制造1.0的研究與實踐。經(jīng)過近幾年的實踐，隨著有關技術的發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)、云計算、仿真、移動互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、網(wǎng)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(fā)展，它們?yōu)榧訌娫浦圃斓闹腔刍峁┝思夹g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(fā)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(lián)網(wǎng)+”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(wǎng)絡，用戶為中心，人機融合，互聯(lián)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(wǎng)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(shù)字化、網(wǎng)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(wǎng)），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(tǒng)、全生命周期活動（產(chǎn)業(yè)鏈）中的人、機、物、環(huán)境、信息進行自主智慧地感知、互聯(lián)、協(xié)同、學習、分析、預測、決策、控制與執(zhí)行，使制造全系統(tǒng)及全生命周期活動中的人/組織、經(jīng)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(yōu)化。進而高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、柔性地制造產(chǎn)品和服務用戶，提高企業(yè)（或集團）的市場競爭能力。

“智慧云制造”的“智慧”體現(xiàn)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(xiàn)了智慧特征。這里的“智慧”強調(diào)了：創(chuàng)新驅(qū)動；以人（用戶）為中心的人機物深度融合；數(shù)字化、網(wǎng)絡化（互聯(lián)化）、智能化的深度融合；工業(yè)化與信息化的深度融合；智慧地運營制造全系統(tǒng)和制造全生命周期活動中的人、機、物、環(huán)境與信息等方面的內(nèi)容。

特征

智慧云制造系統(tǒng)是基于上述智慧云制造內(nèi)涵所組成的制造系統(tǒng)，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(nèi)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(tǒng)是實施“工業(yè)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(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式，是以用戶為中心，產(chǎn)品+服務為主導的，制造全生命周期、全系統(tǒng)隨時隨地按需構建與運行的互聯(lián)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(yè)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(shù)字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務化、協(xié)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(yè)態(tài)——“泛在互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動、共享服務、跨界融合、自主智慧、萬眾創(chuàng)新”為特征的“互聯(lián)網(wǎng)+”時代中的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)，如圖2所示。

智慧云制造系統(tǒng)在以下幾個方面具有較明顯的優(yōu)勢：其一，構成以用戶為中心的人機物融合智造系統(tǒng)，其中基于泛在網(wǎng)絡整合人機物產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，具有巨大的價值待挖掘和開發(fā)增值服務；其二，實現(xiàn)按需、動態(tài)、敏捷、柔性地開放/共享智慧創(chuàng)新能力與智慧制造資源，提供“眾智、眾包、眾扶、眾籌”空間，實現(xiàn)資源共享，能力協(xié)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(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、柔性地制造產(chǎn)品和服務用戶，提高企業(yè)（或集團）的市場競爭能力。

值得指出，智慧云制造在促進企業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動和轉型升級方面的優(yōu)勢正符合當今我國制造業(yè)發(fā)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(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)，智慧云制造軟件技術體系包括智慧云制造的系統(tǒng)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(yè)兩化融合發(fā)展報告（2015）》，智慧云制造系統(tǒng)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(xié)同創(chuàng)新等四個主要評估方面；效能與效益評估包括競爭力、經(jīng)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(wǎng)”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(yè)態(tài)，研究開發(fā)成功的一種“智慧制造系統(tǒng)（智慧制造云）”雛形。

“航天云網(wǎng)”由下列3類制造云（網(wǎng)）組成：

“航天（專有）云網(wǎng)”：面向航天科工集團自身裝備制造轉型升級戰(zhàn)略需求，基于航天科工集團專網(wǎng)，開發(fā)并成功運營的面向航天復雜產(chǎn)品的集團公司智慧云制造服務平臺/系統(tǒng)，也稱“航天（專有）云網(wǎng)”。該平臺是首個央企集團級云制造服務平臺/系統(tǒng)。它服務于航天科工集團各類制造企業(yè)和產(chǎn)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(xié)同。

“航天（公有）云網(wǎng)”：面向社會各類大中小制造企業(yè)轉型升級戰(zhàn)略需求，基于公有互聯(lián)網(wǎng)，開發(fā)并成功運營的國內(nèi)首個以生產(chǎn)性服務為主體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的大型智慧云制造服務平臺/系統(tǒng)，也稱“航天（公有）云網(wǎng)”。它服務于國內(nèi)全社會各類制造企業(yè)和產(chǎn)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(xié)同。

“航天（國際）云網(wǎng)”：面向國際各類大中小制造企業(yè)轉型升級戰(zhàn)略需求，基于國際互聯(lián)網(wǎng)，開發(fā)成功的以生產(chǎn)性服務為主體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的大型國際智慧云制造服務平臺/系統(tǒng)，也稱“航天（國際）云網(wǎng)”。它服務于國際各類制造企業(yè)和產(chǎn)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(xié)同。2015年12月，航天（國際）云網(wǎng)已正式上線。

基于航天（專有）云網(wǎng)的云制造應用概況

針對航天復雜產(chǎn)品創(chuàng)新性強、技術難度大（2000余項專業(yè)技術交叉融合）、研制周期長，質(zhì)量、可靠性（適應各種嚴酷環(huán)境）要求高，生產(chǎn)模式復雜（多品種、小批量、變批次），性能評估困難（系統(tǒng)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(xié)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(shù)百萬億次的高性能計算資源、數(shù)百TB的存儲資源；數(shù)十種、數(shù)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(lián)調(diào)廠等多個廠所的近萬臺套的高端數(shù)控加工設備及企業(yè)單元制造系統(tǒng)；航天復雜產(chǎn)品制造過程各階段的數(shù)千條專業(yè)能力……以推動航天集團企業(yè)內(nèi)部全要素資源/能力共享和競爭配置、制造過程深度協(xié)同和優(yōu)化，實現(xiàn)“企業(yè)有組織，資源無邊界”的目標。

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

基于航天（公有）云網(wǎng)的云制造應用概況

針對地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟轉變發(fā)展方式，促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展，打造產(chǎn)業(yè)鏈/集群協(xié)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(xiàn)制造業(yè)服務化），社會化（整合社會化資源，打造虛擬企業(yè)動態(tài)聯(lián)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(wǎng)的落地實施及產(chǎn)業(yè)化工作，支持地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟中的高端/基礎/共性資源共享，供需對接交易以及業(yè)務協(xié)作。目標是通過高效配置制造資源和能力，提高產(chǎn)業(yè)鏈整合與協(xié)作能力、提供整體的創(chuàng)新手段以提高企業(yè)競爭能力。通過營造新型產(chǎn)業(yè)環(huán)境，轉變產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式、發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、創(chuàng)新招商方式、擴大稅收來源以加快轉變地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展方式。

截止目前，航天云網(wǎng)注冊企業(yè)數(shù)已達5萬家，月均增長率達40%。其中規(guī)模以上企業(yè)超過1000家，拉動超過30個省份的中小企業(yè)上線開展業(yè)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(chǎn)業(yè)。

研究與實施

突出中國云制造研究與實施的特點與優(yōu)勢

圍繞提高制造企業(yè)市場競爭力的目標，基于中國制造業(yè)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(yōu)勢：

突出新一代信息技術（云計算，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，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(chǎn)品專業(yè)技術的深度融合。突出以建立智慧制造新模式、新手段、新業(yè)態(tài)為核心，基于物聯(lián)網(wǎng)，建立“產(chǎn)品”加“服務”為主導的“以人為中心，互聯(lián)化、個性化、服務化、柔性化”的智慧制造新模式，及“數(shù)字化、物聯(lián)化、虛擬化、服務化、協(xié)同化、定制化、網(wǎng)絡化、智能化”的智慧制造新技術手段，和“泛在互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動、共享服務、跨界融合、自主智慧、萬眾創(chuàng)新”為特征的新業(yè)態(tài)。突出面向制造企業(yè)與產(chǎn)品用戶兩類對象，實現(xiàn)產(chǎn)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(tǒng)中三要素與五流的集成與優(yōu)化。突出工業(yè)2.0/3.0/4.0同步發(fā)展的途徑。突出發(fā)揮“政、產(chǎn)、學、研、金、用”的團隊力量。

階段成果的工程化、產(chǎn)業(yè)化和深化應用

筆者團隊認為，階段成果工程化、產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)化。選擇更多的行業(yè)及智慧城市中的集團和中小企業(yè)群開展應用示范——構建“行業(yè)及企業(yè)制造云”。積極支持工信部“工業(yè)云創(chuàng)新項目”。積極融入“中國制造2025”及“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”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(xiàn)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(yè)與企業(yè)，創(chuàng)造有特色的商業(yè)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(shù)據(jù)技術、網(wǎng)絡安全防護技術、移動互聯(lián)網(wǎng)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(jīng)濟增長方式、增強企業(yè)市場競爭能力的目標，走良性循環(huán)發(fā)展的路線。從增強企業(yè)市場競爭能力的需求出發(fā)，由需求驅(qū)動來建立系統(tǒng)，通過系統(tǒng)建設帶動技術/產(chǎn)品研發(fā)，新技術/產(chǎn)品的發(fā)展進一步促進系統(tǒng)的改進完善，改進的新系統(tǒng)進一步推動新的應用，如此周而復始的良性循環(huán)。

要企業(yè)一把手掛帥，建立系統(tǒng)工程的觀點，按復雜系統(tǒng)工程內(nèi)涵實施云制造系統(tǒng)：要堅持“效益驅(qū)動，總體規(guī)劃，突出重點，分步實施”的指導思想；要密切結合各個企業(yè)的實際需求與情況，制定好發(fā)展規(guī)劃與階段性實施方案；要重視企業(yè)產(chǎn)品研制全系統(tǒng)、全生命周期活動中的人/組織、經(jīng)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(yōu)化。

要重視建立自主可控的智慧云制造系統(tǒng)；設立和組織知識、技術、產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目。要制定激勵政策。要建立多層次的創(chuàng)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(guī)范。

智慧云制造還是正在發(fā)展中的新制造模式、技術手段和業(yè)態(tài)，其發(fā)展路線應是持續(xù)地堅持“創(chuàng)新驅(qū)動”加“工業(yè)化與信息化深度融合”。智慧（能）制造的發(fā)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(yè)及各企業(yè)的特點，實事求是地實施。

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