制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的體系架構(gòu)研究

楊秋影，張入通，尹作重，閆晶婭

YANG Qiu-ying, ZHAGN Ru-tong, YIN Zuo-zhong, YAN Jing-ya

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，社會(huì)需求的多樣化，信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得制造業(yè)從原有的企業(yè)模式向信息化和服務(wù)化發(fā)展，因此制造服務(wù)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。制造業(yè)信息化服務(wù)是以“制造即服務(wù)”為理念，以制造全過程為對(duì)象，以制造過程的“軟性化”（指在價(jià)值構(gòu)成中服務(wù)等軟件的比重較之設(shè)備等硬件的比重不斷增加）為目標(biāo)，利用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)，從而給制造業(yè)帶來更多的發(fā)展和提升，也滿足顧客更加多樣化和個(gè)性化的需求。一種以服務(wù)為特色、節(jié)能低耗和基于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化制造新模式和技術(shù)手段的新的云制造模式正在蓬勃發(fā)展，它能夠帶來制造的敏捷化、服務(wù)化、綠色化和智能化。制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)就是建立在物聯(lián)網(wǎng)和云制造技術(shù)基礎(chǔ)上的制造業(yè)服務(wù)化的應(yīng)用和研發(fā)平臺(tái)。

自在十六大上提到的“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”到十七大提出的“工業(yè)化和信息化兩化融合”，我國(guó)制造業(yè)信息化也逐漸發(fā)展起來，從而帶動(dòng)了制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用。我國(guó)在制造業(yè)信息化方面的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得了很好的成績(jī)，從而加快了各種中小企業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)首先在裝備制造、汽車等方面的生產(chǎn)得到了大范圍的發(fā)展和應(yīng)用，主要有工業(yè)機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、快速成型、制造執(zhí)行系統(tǒng)等行業(yè)，具有華南精密制造研究院的工業(yè)機(jī)器人服務(wù)平臺(tái)，西北快速成型技術(shù)工程中心的快速成形服務(wù)平臺(tái)，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的MES服務(wù)平臺(tái)。這些技術(shù)的應(yīng)用和研究在一定程度上推動(dòng)了中國(guó)兩化融合的發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)轉(zhuǎn)型的進(jìn)展。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)是一項(xiàng)涉及面廣、研究?jī)?nèi)容多、技術(shù)難度大的復(fù)雜系統(tǒng)工程。為了能更全面、深入和系統(tǒng)地理解制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的功能作用和運(yùn)行模式以及指導(dǎo)制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的研究和實(shí)施，本文將基于云平臺(tái)的管理理念，結(jié)合制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的組織形態(tài)和運(yùn)作模式中的具體特點(diǎn)，分析制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)及其功能特征，從而加快制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)程，促進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)方式的改變和發(fā)展。

1 平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)是由一組能夠體現(xiàn)制造業(yè)信息化平臺(tái)的模型組成的，通過模型來表達(dá)平臺(tái)中各部分的功能特性和運(yùn)行過程，從而更加深入的分析和挖掘平臺(tái)的潛在價(jià)值，進(jìn)而改進(jìn)目前制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)由功能模型、組織模型、信息模型、資源模型和過程模型等五個(gè)模型組成，如圖1所示。

1.1 功能模型

用戶可以通過訪問信息服務(wù)平臺(tái)使用平臺(tái)提供的各種服務(wù)功能。制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的功能模型分為應(yīng)用層、技術(shù)層和基礎(chǔ)支持層三部分，如圖2所示。

圖1 制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)體系架構(gòu)

圖2 制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)功能模型

應(yīng)用層：包含制造信息模塊和產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)模塊，制造信息模塊可以發(fā)布用戶所需要的行業(yè)信息、商品信息和供求信息等與制造業(yè)相關(guān)的信息；產(chǎn)品協(xié)同開發(fā)模塊的主要功能是把在制造信息模塊發(fā)布信息的企業(yè)、研究院所、高校、專家、產(chǎn)品用戶等組織起來，并在平臺(tái)上協(xié)同設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、新工藝，還可以進(jìn)行產(chǎn)品的體驗(yàn)活動(dòng)等，讓平臺(tái)上的用戶得到更多人性化和定制化的服務(wù)。

技術(shù)層：所使用的技術(shù)主要分為信息交換和過程管理兩類技術(shù)。信息交互的技術(shù)主要有數(shù)據(jù)的集成技術(shù)、采集技術(shù)和圖像聲音傳輸技術(shù)等，過程管理的使能技術(shù)主要包括 CPFR、項(xiàng)目管理技術(shù)、協(xié)同關(guān)系管理和流程管理等，預(yù)測(cè)與補(bǔ)給（CPFR）。CPFR 旨在為企業(yè)協(xié)同庫(kù)存與客戶關(guān)系管理提供高性能的規(guī)劃與管理，降低合作企業(yè)的庫(kù)存和應(yīng)用成本。

基礎(chǔ)層：包括相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)、安全策略等所組成的平臺(tái)的開發(fā)所需要的技術(shù)支持和應(yīng)用支持。

1.2 組織模型

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)是一種產(chǎn)學(xué)官研的組織模式（如圖3所示），把政府部門、企業(yè)、高校、研究院所、中介機(jī)構(gòu)、產(chǎn)品用戶等許多與制造業(yè)有關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)整合在一個(gè)平臺(tái)之上，在政府支持、參與和監(jiān)督的基礎(chǔ)上，建立信息化管理、制造和服務(wù)機(jī)構(gòu)，通過虛擬研究所進(jìn)行，任意雙方可在平臺(tái)上通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、虛擬制造和協(xié)同開發(fā)新產(chǎn)品。這種組織模式有利于保護(hù)相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、協(xié)調(diào)利益分配和相關(guān)技術(shù)的保密，而且更有效到的利用現(xiàn)有的制造資源和技術(shù)資源，提高和促進(jìn)科學(xué)技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的效率。

圖3 制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的組織模型

1.3 信息模型

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的核心就是擁有最廣泛的制造業(yè)相關(guān)的關(guān)鍵信息，因此在信息模型中就包含公共服務(wù)信息、制造行業(yè)綜合信息、技術(shù)服務(wù)、行業(yè)需求以及行業(yè)最新動(dòng)態(tài)等其他信息。制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的信息模型是建立在企業(yè)、科研院所和高校等相關(guān)行業(yè)的制造信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)而整合、增添和完善后形成能為制造行業(yè)交流而服務(wù)的一個(gè)信息模塊，為制造業(yè)信息化提供更多的信息資源。

公共服務(wù)信息主要包括：

國(guó)際國(guó)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展方向等宏觀信息；

制造企業(yè)供需現(xiàn)狀等信息；

制造業(yè)有關(guān)的一些技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展態(tài)勢(shì)、最新成果等相關(guān)的制造信息。

企業(yè)綜合信息主要包括制造企業(yè)基本信息、產(chǎn)品信息、服務(wù)信息和創(chuàng)新信息等。

技術(shù)支持與服務(wù)信息主要包括技術(shù)創(chuàng)新信息、高校及科研院所信息、專家信息、最新產(chǎn)品信息等。

其他信息相關(guān)金融機(jī)構(gòu)信息、電子政務(wù)信息、相關(guān)公共和專業(yè)信息網(wǎng)站信息等。

圖4 制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)信息模型

1.4 資源模型

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的資源模型主要由信息資源、技術(shù)資源、人力資源、物能資源組成。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的信息資源是由市場(chǎng)供需信息、客戶需求信息、技術(shù)進(jìn)展信息、管理方案信息、加工過程信息、質(zhì)量監(jiān)測(cè)信息等。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的技術(shù)資源有信息整合技術(shù)、管理方案技術(shù)、優(yōu)化決策技術(shù)、設(shè)計(jì)方法技術(shù)、加工工藝技術(shù)、后勤保障技術(shù)、營(yíng)銷策略技術(shù)等。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的人才資源包括在各成員企業(yè)中、人才市場(chǎng)，高等院校、科研機(jī)構(gòu)或其他企業(yè)的兼職人才。

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的物能資源主要包括物料、設(shè)備、能源、土地、廠房、工具等，與傳統(tǒng)企業(yè)的物能資源構(gòu)成基本一致。但在平臺(tái)中，網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)資源是不可或缺的，它們才能滿足平臺(tái)虛擬、快速更新的要求。

1.5 過程模型

制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的過程參考模型能夠體現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行信息，從而能夠保證運(yùn)行的流暢和管理和控制，有效的實(shí)現(xiàn)集成。

其實(shí)現(xiàn)過程可簡(jiǎn)要描述如下：

1）在政府的支持、協(xié)調(diào)和參與下，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（Internet和寬帶網(wǎng)），整合科技資源和技術(shù)力量，建立一個(gè)制造技術(shù)支持和服務(wù)中心、管理和協(xié)調(diào)中心。整個(gè)中心是長(zhǎng)期存在的，也是相對(duì)穩(wěn)定的，可以長(zhǎng)期和持續(xù)地提供網(wǎng)絡(luò)化制造全方位支持。

2）通過制造技術(shù)支持和服務(wù)中心，建立一系列基于ASP模式的面向制造企業(yè)的制造功能系統(tǒng)。

3）在網(wǎng)絡(luò)化工程技術(shù)中心技術(shù)支撐和基于ASP的一系列網(wǎng)絡(luò)化制造功能系統(tǒng)的應(yīng)用支持下，制造企業(yè)利用Internet和寬帶網(wǎng)絡(luò)可以開展各種網(wǎng)絡(luò)化制造業(yè)務(wù)。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)的體系架構(gòu)的主要框架模型的功能和組成進(jìn)行了研究和描述，能夠促進(jìn)更多的企業(yè)能了解并參與到信息化服務(wù)平臺(tái)的發(fā)展和建設(shè)中，也為制造業(yè)向信息化服務(wù)化的轉(zhuǎn)型提供了參考方向和模型。隨著信息化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的制造業(yè)必然需要向信息化和服務(wù)化發(fā)展，制造業(yè)信息化服務(wù)平臺(tái)為制造業(yè)信息化提供了一個(gè)良好的環(huán)境，其體系結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)一步的規(guī)劃和研究，使得符合制造業(yè)信息化的需求，促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展。

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