基于云服務(wù)的智能制造 協(xié)同共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文|

一、引言

近年來(lái)，歐美部分發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛提出“再工業(yè)化”和“制造業(yè)回歸”等戰(zhàn)略，著力打造信息化背景下國(guó)家制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的新優(yōu)勢(shì)。在“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略的大背景下，以智能制造和物聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪工業(yè)革命正在興起，推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合成為了我國(guó)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。兩化融合是工業(yè)化和信息化發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，在這個(gè)過(guò)程中，信息化進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程不再相互獨(dú)立進(jìn)行，而是從技術(shù)、產(chǎn)品和管理等各個(gè)層面相互影響并相互促進(jìn)，將信息資源與材料和能源等工業(yè)資源相融合，以達(dá)到合理配置并充分利用各類資源，提升企業(yè)生產(chǎn)制造創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

云平臺(tái)借助虛擬化技術(shù)，集成標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)資源管理、信息管理、生產(chǎn)加工、服務(wù)支撐和售后保障等功能，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(guò)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。

二、西北智能制造發(fā)展之路面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇

西北地區(qū)具有深厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，呈現(xiàn)出社會(huì)制造企業(yè)多、大型國(guó)有企業(yè)多和技術(shù)起點(diǎn)較高的特點(diǎn)。尤其以軍事裝備制造業(yè)為特色，已發(fā)展出覆蓋軍工電子、航空航天和兵器船舶等行業(yè)的完整體系，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防科技進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。

雖然西北地區(qū)軍工制造業(yè)較多，但是自改革開(kāi)放以來(lái)，發(fā)展整體增速相對(duì)緩慢，很多制造企業(yè)受制于體系原因，車間設(shè)備落后，生產(chǎn)工藝沿用老舊標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致工業(yè)水平較低，大企業(yè)大而不強(qiáng)。一些中小企業(yè)長(zhǎng)期為大型企業(yè)提供配套生產(chǎn)服務(wù)，自主創(chuàng)新和研發(fā)能力不足，產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力較低。因此，在智能制造的國(guó)家戰(zhàn)略背景和國(guó)家創(chuàng)新戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)下，主動(dòng)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，發(fā)揮地方合力和潛能，增強(qiáng)企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力，促進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，成為亟待克服的瓶頸。

軍民融合是當(dāng)前國(guó)家發(fā)展的重大戰(zhàn)略，關(guān)乎國(guó)家安全和發(fā)展全局。實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)籌，軍民共享，以軍帶民，以民促民，形成軍民融合的多元化、集群化發(fā)展格局，助力提升企業(yè)創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展能力，有利于推動(dòng)西北地區(qū)智能制造之路的發(fā)展進(jìn)程。

西安市作為引領(lǐng)西北發(fā)展的龍頭城市，近年來(lái)提出了“硬科技”的發(fā)展理念，總結(jié)出以人工智能和智能制造等八大領(lǐng)域?yàn)榇淼挠部萍籍a(chǎn)業(yè)集群，并在硬科技成果轉(zhuǎn)化方面做出了一系列探索。

西安市又是“一帶一路”建設(shè)核心區(qū)、全面創(chuàng)新改革示范區(qū)和自主創(chuàng)新示范區(qū)等疊加的黃金核心地帶，有著科技人才和高校云集的科教優(yōu)勢(shì)及軍工及航天裝備制造實(shí)力雄厚的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。西安市若能扛起西北地區(qū)科技創(chuàng)新、智能制造的大旗，通過(guò)建設(shè)云服務(wù)平臺(tái)，改變傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，必能引領(lǐng)整個(gè)西北地區(qū)生產(chǎn)方式持續(xù)變革，提升產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈躍升，加快西北地區(qū)從制造業(yè)向“智造業(yè)”轉(zhuǎn)變進(jìn)程。

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司某研究所一直是軍民融合的主力軍，多年來(lái)在信息技術(shù)領(lǐng)域和裝備制造技術(shù)領(lǐng)域的沉淀，對(duì)智能制造、協(xié)同制造和云制造有較深厚的技術(shù)積累。通過(guò)統(tǒng)籌中國(guó)電科資源和西北地區(qū)資源，打造軍民融合公共信息服務(wù)平臺(tái)，全面應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+智能制造技術(shù)支撐產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，是該研究所落實(shí)集團(tuán)公司優(yōu)勢(shì)科技資源向社會(huì)開(kāi)放，履行社會(huì)責(zé)任，響應(yīng)軍民融合深度發(fā)展的積極實(shí)踐和落實(shí)“一帶一路”戰(zhàn)略的使命要求。在此機(jī)遇下，西北智能智造云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。

三、西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)是利用云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，搭建的智造業(yè)務(wù)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。平臺(tái)將企業(yè)、科研院校和高校間各類分散的制造、工藝、加工、檢測(cè)和試驗(yàn)等軟硬件資源整合成邏輯上統(tǒng)一的整體，通過(guò)云平臺(tái)的各項(xiàng)功能，實(shí)時(shí)向用戶提供一系列的技術(shù)支撐、仿真驗(yàn)證、生產(chǎn)加工、檢測(cè)試驗(yàn)和資源配置等各項(xiàng)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)供需雙方快速精準(zhǔn)匹配，跨企業(yè)異地資源共享、能力互補(bǔ)和智造協(xié)同。

該云服務(wù)平臺(tái)是集云服務(wù)、云采購(gòu)和云制造為一體的社會(huì)化公共平臺(tái)。平臺(tái)建成將形成需求牽引、靈活適用、橫向協(xié)同、縱向管理和軍民深度融合的運(yùn)行體系，能有效支撐和全面應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+智能制造技術(shù)，為企業(yè)提供產(chǎn)品生命周期智能化服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)互利共贏和協(xié)同發(fā)展。

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)的具體建設(shè)目標(biāo)有：以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息物理融合、集成共享和智能協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)間資源需求的有效對(duì)接，使其具有鮮明的制造領(lǐng)域特色；擁有完善的用戶管理機(jī)制，為各類實(shí)體分配不同的角色，有效控制用戶權(quán)限，保證各用戶私有信息與平臺(tái)共有信息的安全性；以智造需求為核心，實(shí)現(xiàn)包括智造協(xié)同、智造資源、知識(shí)共享、3D打印和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等功能，并具備相應(yīng)的業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力；支持各類實(shí)體有效信息的發(fā)布與更新，具備智能推送，精準(zhǔn)匹配功能，并支持用戶對(duì)需求信息的檢索和訂閱。

四、西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)總體框架

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)主體包括資源提供商、資源需求商和云服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商，平臺(tái)注冊(cè)企業(yè)可以向平臺(tái)提供本企業(yè)的制造資源，也可以通過(guò)平臺(tái)提出資源需求，由平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)海量制造資源池選取最佳制造服務(wù)進(jìn)行資源優(yōu)化組化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源需求的有效對(duì)接，西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用模式如圖1所示。

圖1 西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用模式

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)由服務(wù)云、制造云和采購(gòu)云三個(gè)相互連通的部分組成，如圖2所示。

圖2 西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)功能要素構(gòu)成圖

服務(wù)云是互聯(lián)互通信息、資源共享的一個(gè)載體。服務(wù)云具有從企業(yè)入駐到項(xiàng)目、產(chǎn)品、需求發(fā)布、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、產(chǎn)權(quán)交易及共享增值服務(wù)的功能，可以為團(tuán)體、企業(yè)、高校、科研院所和相關(guān)機(jī)構(gòu)提供開(kāi)放性的多元化服務(wù)。

制造云則是制造企業(yè)資源共享，能力協(xié)同的主體，根據(jù)資源提供商和需求商給出的信息來(lái)統(tǒng)籌企業(yè)資源和需求，實(shí)現(xiàn)能力匹配和技術(shù)能力協(xié)同等功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、個(gè)性化和柔性化的智能制造模式，制造云可以實(shí)現(xiàn)以用戶為中心、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗和柔性的產(chǎn)品制造全生命周期服務(wù)。

采購(gòu)云是外包商和物資供應(yīng)商快捷采購(gòu)的途徑，具有商品發(fā)布與交易促成，招投標(biāo)和在線競(jìng)價(jià)及快速尋源下單的功能?？梢酝ㄟ^(guò)外包訂單式服務(wù)或物資供應(yīng)配餐式服務(wù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)間外包和物資供應(yīng)高效協(xié)同。

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)在建設(shè)過(guò)程中，始終堅(jiān)持實(shí)用性和可行性原則，既便于用戶使用，又要便于系統(tǒng)管理。兼具先進(jìn)性和成熟性的特點(diǎn)，堅(jiān)持開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化原則，同時(shí)保證平臺(tái)的可靠性和穩(wěn)定性。采用多層平臺(tái)設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，保證平臺(tái)的可擴(kuò)展性及可定制性。最后，還有充分考慮信息資源的保護(hù)和隔離，保證云平臺(tái)的安全性和保密性。

五、西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)的具體功能實(shí)現(xiàn)

1、智造協(xié)同

智造協(xié)同模塊旨在實(shí)現(xiàn)供需雙方對(duì)需求的實(shí)時(shí)溝通，通過(guò)音視頻會(huì)議、電子白板和遠(yuǎn)程協(xié)助等功能，完成對(duì)項(xiàng)目的協(xié)同溝通管理、設(shè)計(jì)文檔管理和數(shù)據(jù)瀏覽。

云服務(wù)平臺(tái)為項(xiàng)目的供需雙方自動(dòng)生成一個(gè)虛擬的項(xiàng)目訂單編碼，實(shí)現(xiàn)了訂單下發(fā)后，能力實(shí)施方根據(jù)該編碼在云服務(wù)平臺(tái)上通過(guò)任命項(xiàng)目經(jīng)理、組建項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、委派任務(wù)、實(shí)時(shí)報(bào)工和驗(yàn)收提交等全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)訂單執(zhí)行的透明化。項(xiàng)目組中包含主要的供方、需求方、第三方企業(yè)和相關(guān)人員，在虛擬項(xiàng)目組中可以實(shí)現(xiàn)電子流程虛擬化和多方溝通。

通過(guò)系統(tǒng)中的工作流程管理模塊，可以滿足訂單任務(wù)在分派、會(huì)簽等方面電子審簽的需求。流程過(guò)程信息的實(shí)時(shí)傳遞，保證了企業(yè)業(yè)務(wù)流程的準(zhǔn)確和快速，對(duì)過(guò)程中所有信息的記錄也為日后的查閱提供了可能。在項(xiàng)目過(guò)程中，通過(guò)流程管理中的監(jiān)控功能，管理人員也能對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)處理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，改變以往面向任務(wù)的串行工作方式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的并行工程，從而優(yōu)化和重組產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，建立面向產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同工作模式，訂單管理場(chǎng)景圖如圖3所示。

圖3 訂單管理場(chǎng)景圖

2、智造資源

資源提供方在設(shè)備加工、精密儀器、特殊制造工藝和技術(shù)支持等維度的剩余資源存在對(duì)位展示的需求。云服務(wù)平臺(tái)對(duì)供方提供的資源按照不同類別進(jìn)行歸類，以便于需求方快速精準(zhǔn)進(jìn)行索引查詢和定位。對(duì)已發(fā)布的資源可以查詢，也可以將查詢結(jié)果按照不同的維度（時(shí)間、人氣和訪問(wèn)量）排序后列出。當(dāng)需求方對(duì)某一資源進(jìn)行查詢?yōu)g覽時(shí)，云服務(wù)平臺(tái)可以對(duì)類似的供貨方進(jìn)行智能推送，方便需求方的橫向比較，智造資源發(fā)布頁(yè)面如圖4所示。

圖4 智造資源發(fā)布頁(yè)面

智造資源模塊同時(shí)支持需求方發(fā)布需求，需求方在線上明確設(shè)計(jì)需求、制造需求和工程需求以及需求所在地區(qū)區(qū)域、需求預(yù)算和交付周期。云服務(wù)平臺(tái)提供了對(duì)需求的檢索和排序功能，還能根據(jù)需求所屬類別與供方進(jìn)行自動(dòng)匹配，通過(guò)短信和郵件等消息方式將匹配結(jié)果自動(dòng)推送給供需雙方，智造資源需求發(fā)布頁(yè)面如圖5所示。

圖5 智造資源需求發(fā)布頁(yè)面

除此之外，智造資源模塊還包括了供需交易功能，實(shí)現(xiàn)了供需雙方在云平臺(tái)上相關(guān)交易的數(shù)字化和可追溯化。在供需交易功能下，供需雙方可以進(jìn)行訂單管理、支付管理、評(píng)價(jià)管理和歷史交易查詢。需求方可以根據(jù)交易進(jìn)行情況對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)，投訴違約或存在不良行為的供應(yīng)商。云平臺(tái)匯總各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行分級(jí)，并可能根據(jù)實(shí)際情況，暫?；蛉∠嚓P(guān)不合格供應(yīng)商的交易資格。

3、知識(shí)共享

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)在建設(shè)之初就貫徹軍民融合的戰(zhàn)略思想，平臺(tái)通過(guò)行業(yè)動(dòng)態(tài)和政策解讀、知識(shí)（軟件、專家、專利和標(biāo)準(zhǔn)）共享、在線課程、云展會(huì)和大數(shù)據(jù)分析等功能模塊，提供專利標(biāo)準(zhǔn)在線瀏覽、交易、計(jì)算資源與軟件在線租用等云資源池服務(wù)，能夠?qū)④姽て髽I(yè)的民用專利和軍用專利投放到云端市場(chǎng)共享，拓展服務(wù)領(lǐng)域，提升平臺(tái)影響力。目前知識(shí)共享模塊包含知識(shí)庫(kù)的線上展示和線上課程培訓(xùn)兩大功能。知識(shí)庫(kù)展示功能，通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)和高校相關(guān)知識(shí)庫(kù)的在線展示，平臺(tái)注冊(cè)的會(huì)員可以免費(fèi)或者繳費(fèi)的情況下，了解最先進(jìn)的電子裝備行業(yè)相關(guān)知識(shí)。線上課程模塊的部署，在滿足企業(yè)對(duì)員工培訓(xùn)數(shù)字化和云化的基礎(chǔ)上，也支持對(duì)相關(guān)培訓(xùn)課程的線上交流和日志記錄功能，知識(shí)共享頁(yè)面如圖6所示。

圖 6 知識(shí)共享頁(yè)面

4、3D 打印

西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)將3D打印技術(shù)與云制造相結(jié)合，將原本分散的3D打印需求和分散的3D打印廠商在平臺(tái)上形成對(duì)接，打破原有的空間和地域上的隔閡導(dǎo)致的難以開(kāi)展相關(guān)合作的問(wèn)題，使得3D打印技術(shù)通過(guò)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化滿足按需定制和共享服務(wù)的需求。通過(guò)實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)服務(wù)、設(shè)備代理、設(shè)備研發(fā)和銷售等功能，打造3D打印產(chǎn)品制造服務(wù)生態(tài)閉環(huán)鏈。用戶登陸云平臺(tái)提交其設(shè)計(jì)制造需求，企業(yè)聯(lián)系人在后臺(tái)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)獲取其需求，用戶再與業(yè)務(wù)人員進(jìn)行溝通確認(rèn)，提交訂單后，由業(yè)務(wù)人員創(chuàng)建線上項(xiàng)目專屬團(tuán)隊(duì)完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造與服務(wù)等程序，以電商模式進(jìn)行全流程信息化管控，還可以將服務(wù)過(guò)程反饋給用戶，讓用戶做到“心中有數(shù)”。為更好地提升服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。在平臺(tái)在線智造模塊中，平臺(tái)通過(guò)打通攝像頭、云平臺(tái)和終端（PC端和APP端）三方的數(shù)據(jù)鴻溝，實(shí)現(xiàn)3D打印過(guò)程的視頻直播，用戶申請(qǐng)直播權(quán)限一旦被審批通過(guò)，就可以隨時(shí)查看產(chǎn)品打印情況，3D直播申請(qǐng)頁(yè)面如圖7所示。

圖7 3D 直播申請(qǐng)頁(yè)面

5、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

西北智能智造云服務(wù)平臺(tái)對(duì)雙創(chuàng)企業(yè)開(kāi)辟出獨(dú)立的功能區(qū)域，包括雙創(chuàng)展示、眾籌服務(wù)、資源申請(qǐng)和信息發(fā)布等，能夠從融資服務(wù)、招聘服務(wù)、撮合服務(wù)和企業(yè)孵化服務(wù)等方面為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)或團(tuán)隊(duì)面臨的“找資金、找人才、找場(chǎng)地、找后勤”等關(guān)鍵需求提供模塊化服務(wù)。在雙創(chuàng)區(qū)域中，企業(yè)可以發(fā)布包含項(xiàng)目資料和人財(cái)物等信息的項(xiàng)目需求，供資源提供者篩選。同時(shí)也支持按照項(xiàng)目進(jìn)度或者類型來(lái)進(jìn)行雙創(chuàng)項(xiàng)目檢索。當(dāng)供需雙方一方進(jìn)入云服務(wù)平臺(tái)后，平臺(tái)會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中尋找類似的項(xiàng)目和相關(guān)企業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行智能撮合推送。除此之外，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)還可以通過(guò)接入優(yōu)質(zhì)第三方服務(wù)商、行政服務(wù)、人才培訓(xùn)服務(wù)和金融服務(wù)，針對(duì)自身實(shí)際情況甄選創(chuàng)業(yè)扶持政策，享受安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、開(kāi)放、共享和多元的互聯(lián)網(wǎng)辦公體驗(yàn)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)頁(yè)面如圖8所示。

圖8 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)頁(yè)面

六、結(jié)論

在當(dāng)前全球制造業(yè)邁向數(shù)字化、智能化的時(shí)代浪潮中，智能制造對(duì)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有著很大的影響。西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)利用互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)，借助西北地區(qū)軍備制造業(yè)優(yōu)勢(shì)、民營(yíng)企業(yè)優(yōu)勢(shì)和地方政府的政策扶持，實(shí)現(xiàn)資源共享、能力互補(bǔ)，致力于解決西北地區(qū)制造業(yè)發(fā)展相對(duì)落后緩慢，缺乏行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題，是對(duì)“中國(guó)制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)。西北智能制造云服務(wù)平臺(tái)的筑成，將促進(jìn)形成以“企業(yè)有組織，資源無(wú)邊境”為根本特征的軍民融合發(fā)展業(yè)態(tài)環(huán)境，提升企業(yè)創(chuàng)新和協(xié)同發(fā)展能力，帶動(dòng)西部地區(qū)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為我國(guó)的“一帶一路”戰(zhàn)略及國(guó)際產(chǎn)能合作提供基礎(chǔ)支撐。