面向服務(wù)水平等級(jí)協(xié)議的制造服務(wù)能效評(píng)估

向 峰 黃圓圓 左 穎 陶 飛

1.武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院，武漢，430081

2.北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京，100191

0 引言

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、信息物理系統(tǒng)（CPS）等新一代信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了新興制造業(yè)的蓬勃發(fā)展和傳統(tǒng)制造業(yè)的重塑，各類先進(jìn)智能制造系統(tǒng)和制造模式相繼出現(xiàn)，如德國(guó)的“工業(yè)4.0”、美國(guó)的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、歐盟的“制造云”、中國(guó)的“互聯(lián)網(wǎng)+制造”，這些先進(jìn)制造模式的共同特征包括智能化、服務(wù)化、綠色化等，以實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)的全生命周期、網(wǎng)絡(luò)化制造，向用戶提供可隨時(shí)獲取、按需使用、安全可靠的制造資源服務(wù)。

我國(guó)是能源消耗大國(guó)，制造業(yè)如果以單純依靠數(shù)量的粗放發(fā)展模式，將是資源、環(huán)境所不能承受的，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很可能因能源的短缺而面臨放緩，2016年12月國(guó)務(wù)院印發(fā)了“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案，提出深入實(shí)施“中國(guó)制造2025”，深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展，促進(jìn)制造業(yè)高端化、智能化、綠色化、服務(wù)化，提出“推動(dòng)服務(wù)業(yè)發(fā)展”、“推動(dòng)節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、高端裝備制造、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展”等，以確保“十三五”節(jié)能減排約束性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。2018年3月政府工作報(bào)告提出加快新舊發(fā)展動(dòng)能接續(xù)轉(zhuǎn)換，發(fā)展壯大新動(dòng)能，以“互聯(lián)網(wǎng)+制造”的服務(wù)模式推進(jìn)工業(yè)強(qiáng)基、智能制造、綠色制造等重大工業(yè)計(jì)劃。因此圍繞“服務(wù)”和“綠色”兩大先進(jìn)制造特征，開展制造服務(wù)能效的研究和應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)制造企業(yè)向服務(wù)型及綠色型企業(yè)轉(zhuǎn)型、推動(dòng)用戶獲取優(yōu)質(zhì)低耗的制造服務(wù)，已成為當(dāng)前我國(guó)面向服務(wù)的制造發(fā)展和研究的重點(diǎn)之一。能耗及能效評(píng)估一直是綠色制造節(jié)能減排的研究熱點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，而目前的研究中，評(píng)估對(duì)象為離散型和連續(xù)型生產(chǎn)方式下的產(chǎn)品、零件及部件，制造加工過(guò)程及產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造裝備及制造系統(tǒng)等，缺乏面向服務(wù)的制造能耗相關(guān)研究。本文結(jié)合“面向服務(wù)的智能制造”和“面向節(jié)能減排的綠色制造”兩大發(fā)展背景，提出了面向服務(wù)水平等級(jí)協(xié)議（service level agreement，SLA）的制造服務(wù)能效評(píng)估框架及關(guān)鍵技術(shù)。

1 制造服務(wù)能效評(píng)估相關(guān)研究及發(fā)展階段

針對(duì)制造業(yè)節(jié)能減排的要求，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用、回收全生命周期，以設(shè)備級(jí)、工藝級(jí)、車間級(jí)、產(chǎn)品級(jí)及其生產(chǎn)制造系統(tǒng)作為研究對(duì)象進(jìn)行能耗乃至能效預(yù)測(cè)和評(píng)估。從不同評(píng)估的對(duì)象出發(fā)，能效評(píng)估的側(cè)重點(diǎn)也有所區(qū)別：

（1）離散型和連續(xù)型生產(chǎn)方式。相比于離散型制造，鋼鐵、化工等連續(xù)型制造的單機(jī)機(jī)電設(shè)備耗能大，是否能設(shè)計(jì)出更節(jié)能的機(jī)電設(shè)備，將直接影響生產(chǎn)制造過(guò)程的能效。離散型制造過(guò)程復(fù)雜，各生產(chǎn)流程相互關(guān)聯(lián)，其研究側(cè)重于各環(huán)節(jié)，包括不同設(shè)備、不同工藝路線、不同生產(chǎn)環(huán)境下的能效建模、分析及預(yù)測(cè)。大批量離散型制造則通過(guò)批量生產(chǎn)的能耗評(píng)估，研究降低單位產(chǎn)品能耗。

（2）制造加工過(guò)程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。生產(chǎn)加工過(guò)程的能效研究主要在切削、壓力加工、鑄造、焊接、熱處理、覆蓋層、裝配與包裝等過(guò)程中，在不同工藝參數(shù)、不同設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)能效進(jìn)行分析，能效的表現(xiàn)形式多為電能、水、切削液、潤(rùn)滑液等輔助原料的直接能耗。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的能效研究多采用投入產(chǎn)出模型，以BOM的形式分析原材料、零部件的消耗量，以間接減少能耗的形式提高原材料或者零部件的利用率。

（3）制造企業(yè)和用戶層次。企業(yè)關(guān)注制造業(yè)內(nèi)部制造產(chǎn)品、零件、部件的制造能效研究；用戶側(cè)重點(diǎn)是使用該產(chǎn)品過(guò)程的能效。

（4）產(chǎn)品制造和服務(wù)層次。產(chǎn)品制造側(cè)重于研究成品生產(chǎn)過(guò)程中所涉及的各類設(shè)備在制造、加工過(guò)程各環(huán)節(jié)能量消耗狀態(tài)的評(píng)估［1］，通過(guò)仿真和預(yù)測(cè)來(lái)提高制造系統(tǒng)的整體能效。制造服務(wù)的能效評(píng)估則是在制造產(chǎn)品的基礎(chǔ)上為推進(jìn)用戶獲取優(yōu)質(zhì)低耗的制造服務(wù)而進(jìn)行的能效評(píng)估，是產(chǎn)品能耗、能效評(píng)估的擴(kuò)展，它結(jié)合面向服務(wù)制造的理論和方法，從服務(wù)質(zhì)量和能效的雙重角度進(jìn)行評(píng)估。

制造服務(wù)狹義的能效評(píng)估是將產(chǎn)品的制造全生命周期融于服務(wù)業(yè)，以服務(wù)全生命周期為主線而進(jìn)行的能源消耗程度的評(píng)估。制造服務(wù)廣義的能效評(píng)估是在服務(wù)提供方約定的一定開銷和服務(wù)質(zhì)量水平等級(jí)下，對(duì)制造服務(wù)在服務(wù)全生命周期各階段的能源消耗的評(píng)估，是面向SLA的能效評(píng)估。由能耗評(píng)估向能效評(píng)估的過(guò)渡是綠色制造的必經(jīng)歷程，其階段大致分為：產(chǎn)品能耗評(píng)估、產(chǎn)品能效評(píng)估、制造服務(wù)能耗評(píng)估、面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估。圖1中，正體字表示相關(guān)階段元素，斜體字表示相比上個(gè)階段新增元素。

圖1 制造服務(wù)能效評(píng)估歷程Fig.1 Evaluation process of energy efficiency in manufacturing services

1.1 產(chǎn)品能耗評(píng)估

產(chǎn)品能耗評(píng)估的典型特征是對(duì)設(shè)計(jì)、制造、使用各環(huán)節(jié)原材料以及加工設(shè)備能源消耗的評(píng)估。制造商收集和提取產(chǎn)品制造各階段不同狀態(tài)的能耗數(shù)據(jù)，采用Petri網(wǎng)、多能量源動(dòng)態(tài)能耗建模［2］、分層次綜合分析等方法對(duì)產(chǎn)品能耗進(jìn)行評(píng)估。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的產(chǎn)品能耗評(píng)估主要是以設(shè)計(jì)出低使用能耗的產(chǎn)品為目的的研究；制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品能耗評(píng)估是以降低零件、部件、產(chǎn)品等在制造過(guò)程中所涉及到的車、銑、刨、磨等各個(gè)生產(chǎn)單元的能耗為目的的研究；使用環(huán)節(jié)的產(chǎn)品能耗評(píng)估是以提高產(chǎn)品使用壽命以及減少輸入能源為目的的研究。李濤等［3］將產(chǎn)品制造過(guò)程劃分為切削單元、加工階段整機(jī)、工藝單元進(jìn)行綜合分析及建模；蔣欽［4］從節(jié)能減排含義進(jìn)行了多角度的界定；吳英俊等［5］提出了基于熵權(quán)法和專家打分法的節(jié)能減排評(píng)估方法。

1.2 產(chǎn)品能效評(píng)估

產(chǎn)品能效評(píng)估的典型特征是評(píng)估產(chǎn)品全生命周期能源利用率，即對(duì)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、使用、維修與處置等全生命周期各階段的產(chǎn)品能效進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)效率計(jì)算及分析模型、不同權(quán)重多指標(biāo)分析等方法綜合評(píng)估單位產(chǎn)品能耗即能效，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期優(yōu)化及設(shè)計(jì)。廣義上的產(chǎn)品能效評(píng)估是以提高不同區(qū)域空間能源利用率為目的的研究［6?7］；狹義的產(chǎn)品能效評(píng)估是以分析及預(yù)測(cè)產(chǎn)品生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)能源利用程度為目的的研究。劉飛等［1］對(duì)機(jī)械制造系統(tǒng)能量消耗狀態(tài)和能量消耗過(guò)程及其能量效率系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；胡小梅等［8］采用模糊Petri網(wǎng)對(duì)企業(yè)的能耗進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)出了企業(yè)能效綜合評(píng)估系統(tǒng)；李丹等［9］設(shè)計(jì)出一套適合中小企業(yè)的效率計(jì)算和節(jié)能效果分析模型。

1.3 制造服務(wù)能耗評(píng)估

隨著服務(wù)業(yè)的發(fā)展，不同行業(yè)與服務(wù)業(yè)相互結(jié)合的新型服務(wù)形式伴隨著客戶需求而深入服務(wù)生命周期的各個(gè)階段。制造服務(wù)業(yè)［10?11］帶來(lái)的大量電能消耗、溫室氣體排放［12］、數(shù)據(jù)中心能源消耗［13］等問(wèn)題給企業(yè)乃至國(guó)家?guī)?lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，對(duì)制造服務(wù)的能耗評(píng)估成為必然趨勢(shì)，其典型特征是：由產(chǎn)品全生命周期延伸至服務(wù)全生命周期的定制、執(zhí)行及售后階段，將產(chǎn)品能耗的評(píng)估過(guò)程以服務(wù)的形式向用戶提供。該階段由市場(chǎng)需求大批量生產(chǎn)提升到客戶需求個(gè)性化定制的層次，服務(wù)類型更趨智能化、綠色化，服務(wù)過(guò)程的提供方也由原來(lái)的制造商轉(zhuǎn)變成服務(wù)提供商。CHENG等［14］提出制造服務(wù)供需匹配網(wǎng)絡(luò)，揭示了需求的服務(wù)和服務(wù)的供應(yīng)之間存在可匹配的相關(guān)性，用戶的需求與服務(wù)的供給之間的匹配重在為用戶提供更加智能、綠色、高質(zhì)的制造服務(wù)。此階段的制造服務(wù)過(guò)程仍處于初始階段，如何在制造服務(wù)能耗評(píng)估的基礎(chǔ)上，運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理、服務(wù)過(guò)程追蹤、實(shí)時(shí)評(píng)估反饋等技術(shù)對(duì)制造服務(wù)的能效進(jìn)行評(píng)估，成為下階段研究的重點(diǎn)。ZUO等［15］提出了利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)，對(duì)能耗相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集、產(chǎn)品能耗評(píng)估與分析的方法；陶飛等［16?18］提出了基于BOM的三層架構(gòu)節(jié)能減排的評(píng)估系統(tǒng)，使得節(jié)能減排評(píng)估與企業(yè)現(xiàn)有信息化無(wú)縫銜接；向峰等［19?20］提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的云制造資源服務(wù)能耗綜合評(píng)估框架和云制造服務(wù)能耗計(jì)算模型，建立了各類能源消耗計(jì)算矩陣，給出了制造服務(wù)綜合能耗計(jì)算方法。

1.4 面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估

面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估是在服務(wù)提供方和使用方約定的開銷和服務(wù)質(zhì)量水平下，對(duì)制造服務(wù)全生命周期的能源消耗效率進(jìn)行評(píng)估。將制造服務(wù)SLA定義為一個(gè)由制造服務(wù)提供方、使用方及第三方等組成，并經(jīng)多方談判、協(xié)商而達(dá)成的服務(wù)協(xié)議。該協(xié)議包括各參與方規(guī)定的多項(xiàng)條款、服務(wù)的不同屬性所涉及的能源消耗成本區(qū)間、國(guó)家及企業(yè)的政策、參與方義務(wù)、違約處罰條款等多項(xiàng)內(nèi)容，是制造服務(wù)提供方與用戶為達(dá)到和維持理想的服務(wù)質(zhì)量而協(xié)商制定的一套相關(guān)目標(biāo)和過(guò)程，具有透明、強(qiáng)制、實(shí)時(shí)同步的特性。透明性指的是協(xié)議參與方行為的透明；強(qiáng)制性則體現(xiàn)在參與方需要強(qiáng)制按照協(xié)議的過(guò)程，達(dá)到協(xié)議的理想目標(biāo)；實(shí)時(shí)同步性是對(duì)協(xié)議執(zhí)行過(guò)程中協(xié)議達(dá)成情況的實(shí)時(shí)更新。協(xié)議的執(zhí)行過(guò)程就是將SLA各項(xiàng)條款實(shí)時(shí)映射在與之對(duì)應(yīng)的制造服務(wù)各階段參與方行為中的過(guò)程，即面向SLA的“協(xié)議-行為”映射過(guò)程。將制造服務(wù)水平等級(jí)定義為服務(wù)質(zhì)量所能達(dá)到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的程度，該標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)多方協(xié)商并結(jié)合國(guó)家、企業(yè)內(nèi)部多方面的綜合評(píng)估而獲得的結(jié)果。

本階段的典型特征是結(jié)合SLA，將制造服務(wù)全生命周期的能耗能效評(píng)估過(guò)程以服務(wù)的形式為用戶實(shí)時(shí)個(gè)性化定制。在現(xiàn)有產(chǎn)品能耗評(píng)估的模型及算法、產(chǎn)品能效評(píng)估的模型及指標(biāo)、制造服務(wù)能耗評(píng)估的框架、將SLA與能耗相結(jié)合的模糊多準(zhǔn)則和目標(biāo)資源管理［21］等評(píng)估方法的基礎(chǔ)上，本文將能耗評(píng)估與服務(wù)水平等級(jí)相結(jié)合，在SLA“協(xié)議-行為”實(shí)時(shí)映射的基礎(chǔ)上對(duì)制造服務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)的能效進(jìn)行評(píng)估，將“持續(xù)、高質(zhì)、綠色”的理念貫穿于制造服務(wù)全生命周期。

2 面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估框架

如圖2所示，面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估框架包括感知層、數(shù)據(jù)支撐層、評(píng)估層和應(yīng)用層，其中，感知層感知和采集服務(wù)過(guò)程中服務(wù)質(zhì)量和能耗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)支撐層包括對(duì)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、清洗、處理、存儲(chǔ)等過(guò)程，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)經(jīng)集成及處理后才能進(jìn)行服務(wù)能效評(píng)估，評(píng)估層對(duì)制造服務(wù)SLA等級(jí)、服務(wù)能耗乃至服務(wù)能效分三個(gè)步驟進(jìn)行評(píng)估，應(yīng)用層有效實(shí)現(xiàn)了能效評(píng)估結(jié)果的服務(wù)化應(yīng)用。

圖2 面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估框架圖Fig.2 Framework map of SLA oriented energy efficiency evaluation of manufacturing service

2.1 感知層

制造服務(wù)能效評(píng)估的感知層在IoT、通信網(wǎng)絡(luò)、人工輸入等基礎(chǔ)上對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及獲取。不同類型數(shù)據(jù)的獲取方式不同：制造服務(wù)執(zhí)行期間固定不變的數(shù)據(jù)，如物理空間、國(guó)家政策等，通過(guò)人工輸入、場(chǎng)景識(shí)別、智能搜集等方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取；制造服務(wù)全生命周期隨時(shí)間推移的流動(dòng)數(shù)據(jù)，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過(guò)多種設(shè)備的協(xié)同控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)測(cè)及追蹤；為了提供智能、綠色、高質(zhì)的服務(wù)，采用用戶滿意度相關(guān)數(shù)據(jù)與客觀數(shù)據(jù)相融合的方法可以獲取更加精準(zhǔn)合理的數(shù)據(jù)，海量異構(gòu)、多維、多源數(shù)據(jù)的有效感知和集成為SLA的定制、映射及能效評(píng)估提供數(shù)據(jù)源接入方法。

2.2 數(shù)據(jù)支撐層

數(shù)據(jù)支撐層是制造服務(wù)能效評(píng)估的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在云平臺(tái)上存儲(chǔ)制造服務(wù)全生命周期涉及的數(shù)據(jù)，包括對(duì)制造服務(wù)全生命周期能耗相關(guān)數(shù)據(jù)（原材料、水、電、物理空間、人力資源、存儲(chǔ)空間、時(shí)間等）的分布式存儲(chǔ)，與服務(wù)水平相關(guān)的客觀數(shù)據(jù)及部分主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，以及對(duì)其他零散數(shù)據(jù)進(jìn)行的分布式存儲(chǔ)。為方便數(shù)據(jù)調(diào)用，形成了制造服務(wù)的各類數(shù)據(jù)庫(kù)，如制造服務(wù)能耗數(shù)據(jù)庫(kù)、制造服務(wù)服務(wù)水平數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶管理數(shù)據(jù)庫(kù)、指標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、國(guó)家企業(yè)能耗限額數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶需求及評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)等。

2.3 評(píng)估層

評(píng)估層主要由三個(gè)階段組成：對(duì)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、SLA的制定及管理、制造服務(wù)能效評(píng)估。

（1）階段一是對(duì)能耗相關(guān)數(shù)據(jù)、服務(wù)水平相關(guān)數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、清洗、篩選、融合，不同環(huán)境下對(duì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)選取，以及各種指標(biāo)的設(shè)定等。

（2）階段二是規(guī)范制造服務(wù)能耗評(píng)估各個(gè)環(huán)節(jié)的行為協(xié)議，在SLA的基礎(chǔ)上將約定的協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)映射。不同企業(yè)制定的SLA不同，為建立能耗模型，本文分析了隨時(shí)間變化的制造服務(wù)SLA的完成率：

其中，F(xiàn)cr,i(t)為第i項(xiàng)制造服務(wù)SLA的完成率函數(shù)；Fas，ij（t）為實(shí)際上的第i項(xiàng)服務(wù)的第j種屬性隨時(shí)間變化時(shí)，處于SLA期望內(nèi)屬性的量化函數(shù)；Fes，ij（t）為期望的第i項(xiàng)服務(wù)總的屬性量化函數(shù)；Wj為j屬性的權(quán)重。

（3）階段三是將能耗評(píng)估與服務(wù)水平等級(jí)相結(jié)合，在數(shù)據(jù)管理、SLA“協(xié)議-行為”實(shí)時(shí)映射的基礎(chǔ)上對(duì)制造服務(wù)的能效進(jìn)行評(píng)估及優(yōu)化。面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估涉及多個(gè)模型的不同組合，綜合考慮產(chǎn)品制造能效模型與服務(wù)行業(yè)的能效模型，對(duì)面向SLA的能效模型為

其中，F(xiàn)ee（t）為制造服務(wù)隨時(shí)間變化的能效函數(shù)；Fsl，i（t）為實(shí)際完成的第i項(xiàng)服務(wù)服務(wù)等級(jí)的量化函數(shù)；Feq，i（t）為隨時(shí)間推移服務(wù)執(zhí)行過(guò)程評(píng)價(jià)的量化函數(shù)，包括客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)；Fec，i（t）為第i項(xiàng)服務(wù)的完成所需要的能量損耗函數(shù)。

2.4 應(yīng)用層

制造服務(wù)的能效評(píng)估框架的應(yīng)用層是面向用戶的多功能輸出層，是對(duì)能效評(píng)估流程及框架全面科學(xué)、多角度、不同層次的應(yīng)用，包括在線服務(wù)的定制及檢索、SLA進(jìn)度實(shí)時(shí)查詢、能耗及服務(wù)水平分析、能效指標(biāo)統(tǒng)計(jì)及分析、制造服務(wù)能效評(píng)估、制造服務(wù)能效可視化、國(guó)家能耗限額標(biāo)準(zhǔn)制定、高能耗環(huán)節(jié)優(yōu)化、合理資源調(diào)度、高能效能源利用等。

3 面向SLA制造服務(wù)能效評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)

圖3 面向SLA制造服務(wù)能效評(píng)估的關(guān)鍵技術(shù)Fig.3 Key technology of SLA oriented energy efficiency evaluation of manufacturing service

如圖3所示，制造服務(wù)能效評(píng)估過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)依據(jù)其整體結(jié)構(gòu)性評(píng)估框架的組成，可以從以下五個(gè)方面分別進(jìn)行闡述。

（1）制造服務(wù)數(shù)據(jù)的感知與獲取。該過(guò)程是制造服務(wù)全生命周期數(shù)據(jù)的感知及獲取的入口，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)是制造服務(wù)能效評(píng)估的支撐層，是一切能耗評(píng)估、SLA評(píng)估、數(shù)據(jù)追蹤、能效評(píng)估的基礎(chǔ)。通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)等的接入技術(shù)，在云平臺(tái)、IoT、大數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下對(duì)制造服務(wù)全生命周期能耗進(jìn)行感知、監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)。不同的制造服務(wù)全生命周期執(zhí)行環(huán)境對(duì)服務(wù)水平、能耗量、甚至服務(wù)成功率產(chǎn)生不同程度的影響，對(duì)制造服務(wù)執(zhí)行的環(huán)境、物理空間等不確定因素的識(shí)別與剖析，能夠保證制造服務(wù)在較小擾動(dòng)下穩(wěn)定執(zhí)行。這種實(shí)時(shí)感知識(shí)別技術(shù)促進(jìn)了制造服務(wù)的在線定制與發(fā)布、服務(wù)水平指標(biāo)的獲取，使得面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估更為便捷。

（2）多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理與融合。通過(guò)多感知設(shè)備的協(xié)作，不同的能耗數(shù)據(jù)及信息相互關(guān)聯(lián)融合，為了得到深層次的能耗數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，分別對(duì)不同時(shí)間序列的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，并對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代檢驗(yàn)。在云平臺(tái)的基礎(chǔ)上，為促使用戶需求與制造商提供服務(wù)的匹配，對(duì)與期望服務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)采用知識(shí)化封裝技術(shù)；為保證更有效便捷的知識(shí)調(diào)用、不同用戶需求的自動(dòng)匹配，通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)遷移來(lái)促進(jìn)制造服務(wù)全生命周期數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)用及存儲(chǔ)，極大提高了制造服務(wù)的自主化、智能化。制造服務(wù)能效評(píng)估涉及多種協(xié)議，如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、SLA協(xié)議、國(guó)際規(guī)定的某些特殊協(xié)議等，評(píng)估過(guò)程的進(jìn)行需要對(duì)各種協(xié)議進(jìn)行解析及轉(zhuǎn)換，通過(guò)數(shù)據(jù)的管理及驅(qū)動(dòng)以節(jié)省大量時(shí)間、改善服務(wù)質(zhì)量、提升服務(wù)等級(jí)。

（3）SLA的制定及評(píng)估。為了保證制造服務(wù)的精準(zhǔn)，在制造服務(wù)執(zhí)行前，由服務(wù)提供商為即將進(jìn)行服務(wù)的雙方行為提供一種知識(shí)化規(guī)范，而對(duì)SLA的評(píng)估就是對(duì)SLA執(zhí)行程度的評(píng)估，為客戶選擇服務(wù)商提供了重要依據(jù)。首先，制造服務(wù)需求匹配后，由SLA以協(xié)議的方式自定義雙方的行為，通過(guò)目錄管理提供更為系統(tǒng)的查詢及檢索；之后，在感知與識(shí)別設(shè)備的配合下，進(jìn)行“協(xié)議-行為”虛擬化及協(xié)議碎片化映射來(lái)確定SLA的執(zhí)行情況，針對(duì)制造服務(wù)執(zhí)行的故障事件，在不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的基礎(chǔ)上為SLA提供實(shí)時(shí)在線協(xié)商、實(shí)時(shí)同步懲罰條款和SLA最新動(dòng)態(tài)的技術(shù)；最后，在企業(yè)、國(guó)家甚至國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的規(guī)范下，采用新一代互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，使SLA自調(diào)節(jié)優(yōu)化。

（4）面向SLA的制造服務(wù)能效的評(píng)估與預(yù)測(cè)。該過(guò)程是制造服務(wù)能效評(píng)估的中心技術(shù)支撐，亦是對(duì)清洗、挖掘及融合的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的過(guò)程，包括復(fù)雜環(huán)境下能耗、能效的動(dòng)態(tài)參數(shù)化建模，不同權(quán)重下多角度、細(xì)粒度的服務(wù)水平的指標(biāo)、閾值選?。粸楸ＷCSLA與制造服務(wù)能效評(píng)估無(wú)縫銜接，需要預(yù)測(cè)制造服務(wù)生命周期評(píng)估中的故障情況，并結(jié)合SLA對(duì)制造商各環(huán)節(jié)能源需求進(jìn)行合理化分配資源，以及在云平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的端對(duì)端的客戶服務(wù)水平評(píng)價(jià)，為驗(yàn)證SLA的“協(xié)議-行為”匹配程度，需要對(duì)SLA進(jìn)行分析與評(píng)估，并對(duì)制造服務(wù)各環(huán)節(jié)能效進(jìn)行驗(yàn)證。

（5）制造服務(wù)能效的優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)程是改善服務(wù)質(zhì)量提升服務(wù)能效的關(guān)鍵，為確保制造服務(wù)模型更為精準(zhǔn)、服務(wù)更為全面，將制造服務(wù)能效優(yōu)化過(guò)程分為四個(gè)層次：在云服務(wù)平臺(tái)的支持下，參與方可實(shí)時(shí)在線反饋及檢索；在不同服務(wù)環(huán)境下，充分調(diào)用多種算法、選取不同參數(shù)對(duì)制造服務(wù)能效評(píng)估涉及的模型進(jìn)行優(yōu)化；經(jīng)過(guò)各個(gè)服務(wù)環(huán)節(jié)的評(píng)估、仿真及驗(yàn)證，主動(dòng)優(yōu)化或拆解高能耗環(huán)節(jié)；將制造服務(wù)能效評(píng)估過(guò)程涉及的資源知識(shí)化封裝，并進(jìn)行不同服務(wù)環(huán)節(jié)資源配置，通過(guò)柔性調(diào)度制造服務(wù)流程及設(shè)備，促使制造服務(wù)全生命周期更為完善和成熟。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著制造業(yè)向服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)型，針對(duì)新型制造服務(wù)業(yè)能耗評(píng)估不能有效解決能源利用不充分的問(wèn)題，在分析以往研究的數(shù)學(xué)模型、權(quán)重、指標(biāo)等方法的基礎(chǔ)上，本著提供“高質(zhì)、低耗”的服務(wù)理念，提出了面向SLA的制造服務(wù)能效評(píng)估框架，評(píng)估過(guò)程將制造服務(wù)能耗和服務(wù)水平等級(jí)與SLA緊密相連，以保證“協(xié)議-行為”的實(shí)時(shí)映射、反饋及協(xié)商，對(duì)企業(yè)提高制造服務(wù)的執(zhí)行成功率、參與方的滿意度具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。

有待深入的研究有兩個(gè)：①將先進(jìn)技術(shù)與制造服務(wù)能效評(píng)估相結(jié)合的研究，即利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理、服務(wù)過(guò)程追蹤、實(shí)時(shí)評(píng)估反饋等技術(shù)對(duì)制造服務(wù)的能效進(jìn)行評(píng)估，使評(píng)估過(guò)程更加智能化，評(píng)估效率更高；②對(duì)實(shí)現(xiàn)SLA實(shí)現(xiàn)“協(xié)議-行為”映射的研究，“協(xié)議-行為”的實(shí)時(shí)映射有助于提高協(xié)議雙方的滿意度和制造服務(wù)的成功率。