解决方案， 集成、 整合各类社会资源， 采用一对多的 服务方式， 向众多企业提供专业化的技术服务 ， 具有 成本优势。 云制造模式是先进制造模式探索的持续， 它不 ， 仅仅是云计算在制造业中的应用 而是从制造本身 出发， 基于先进的 IT 技术支持， 以支持制造业务为
第。
我国学者最早提出了“云制造 ” 的概念。 文献 ［ 3］ 给出了云制造的定义， 指出云制造是一种利用 网络和云制造服务平台， 按用户需求组织网上制造 资源（ 制造云） ， 为用户提供各类按需制造服务的一 4］指出云制造是采取包括云 种制造新模式； 文献［ 计算在内的当代信息技术前沿理念， 把“软件即服 ， 务” 的理念拓展至“制造即服务 ” 支持我国制造业 在广泛的网络资源环境下， 为产品提供高附加值， 低 成本和全球化制造的服务。 针对服务化制造， 国内 外已开展了一些相关的研究工作。 美国的 M FG 在 线市场致力于服务全球制造业社区， 促进社区成员 间的贸易往来， 并提高效率， 为全球制造业伙伴搭建 快捷高效的交易平台。 欧盟第七框架于 2010 年 8 月启动了制造云项目 （ M anuCloud ） ， 总投资 500 多 万欧元， 目的是在一套 SaaS 应用支持下为用户提供 可配置制造能力服务。2010 年， 国家高技术研究发 展计划（ 863 计划） 先进制造技术领域启动了“云制 造服务平台关键技术 ” 项目， 主要攻克互联网环境 制造资 源 和 制 造 能 力 共 享 与 协 同 的 核 心 关 键 技 ［5 ］ 术 。
云制造模式与支撑技术
孟祥旭， 刘士军， 武蕾， 潘丽
（ 山东大学计算机科学与技术学院，山东 济南 250101 ）
摘要： 云计算正迅速改变着信息系统设计 、 构建和服务方式， 全球化背景下的现代制造也呈现出按需 、 自组织和网 “云态” 络化分布的 特点； 云制造借鉴云计算的理念， 利用云计算技术、 物联网技术， 将制造资源虚拟化和制造能力 服务化， 提供面向制造企业的主动 、 敏捷、 聚合、 全方位的制造能力服务 。 本研究对云制造模式及其特征进行了探 讨， 对云制造资源和能力的云端化 、 资源聚集与服务、 服务运营与交易等支撑技术进行分析， 提出了一种新型的云制 造服务支撑系统架构； 研发原型系统并在汽车类企业群进行了应用验证， 有效提升了供应链协作的效率和效益。 关键词： 云制造； 云计算； 软件即服务； 资源聚集； 虚拟化 中图分类号： TP393 文献标志码： A
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根本出发点， 实现制造节点的自组织聚集、 按需调度 和无缝协作， 表 1 是对几种模式特点的对比：
Table 1 制造模式 网络化制造 制造网格 制造服务平台 云制造 表 1 几种制造模式特点的对比 The contrast of several manufacturing models 可扩 展性 弱 弱 弱 强 自组 协作性 服务模式 业务模式 织性 弱 强 弱 强 弱 强 弱 强 一对一 多对一 一对多 多对多 制造任务 制造任务 服务租用 按需租用
［1 ］
现代制 造 的 组 织 形 态 呈 现 出 一 种 天 生 的“云 ， 即由分散的、 彼此松散的制造协作体构成类似 态” 云的组织架构， 共同完成制造过程， 实现对市场机会 的响应， 并在完成制造任务以后解体， 并可以根据需 要重新组合。 “云态” 体现在制造的不同业务环节， 围绕制造 的全生命周期， 从设计、 制造到维护， 都离不开广泛 的合作。在设计领域， 由多学科、 多组织优势联合， 组成协同设计虚拟组织， 有效攻克复杂产品设计难 题已经成为一种常态； 在生产环节， 全球化分工造就 了新的生产模式， 按需提供生产能力， 灵活应对市 ； ， 场 大批产业集群体现出凝聚效应 通过专业分工和 集中体现产业集 协作使产品的生产成本迅速下降， 群竞争力， 形成由若干云颗粒聚合成的“无形大工 ； 以工厂、 厂” 设备、 人工、 技术为资源， 服务制造全 “制造即服务” 过程的 不断出现， 改变了传统制造的 投资和组织模式。 1 ． 2 云制造模式的发展 以支持业务协作和制造资源共享为核心的新型 制造模式层出不穷， 网络化制造、 制造网格、 制造服 务平台是 3 个典型代表。 网络化制造是指在利用网络技术、 制造技术和 其他技术构建的网络化制造系统支持下 ， 突破空间 地域对企业生产经营范围和方式的约束 ， 开展产品 、 、 、 、 设计 制造 销售 采购 管理等一系列制造活动； 制 造网格是一种组织、 管理与运行虚拟企业生产的模 式， 它以各种分布式、 异构的制造资源作为基础， 利 用网格提供的资源共享与协同工作支持 ， 构造制造 虚拟组织， 在资源共享基础上开展广泛的协同 ， 完成
［6 ］ 制造业务， 呈现出一种新的制造形态 ； 制造服务 平台通过在互联网络上配置、 租赁和管理应用服务
。 云计算是继 SOA 、 Web2． 0
之后又一个研究热点， 它是指使用通过网络、 作为服 、 、 务提供的按需的 易扩展的 虚拟化的资源进行的计 算方 式， 是 一 种 基 于 Internet 的 计 算； Rajkumar Buyya 等提出了企业云概念， 它是一个互相关联的 计算节点集合， 根据终端用户的可用性、 能力、 性能、 以及服务质量要求， 动态提供虚拟化计算机和软件 服务
第 41 卷 Vol． 41
第5 期 No． 5
山 东 大 学 学 报 （ 工 学 版） JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY （ ENGINEERING SCIENCE）
2011 年 10 月 Oct． 2011
3961 （ 2011 ） 05001308 文章编号： 1672-
M odel and key technologies of cloud manufacturing
M ENG Xiangxu，LIU Shijun，WU Lei，PAN Li
（ School of Computer Science ＆ Technology ，Shandong University ，Jinan 250101 ，China） Abstract： Cloud computing has provided a new promising paradigm and changes the w ay of design and building of information systems and service provisions． With more and more fierce competition in the global market，there are also on demand， and increasing demands for individual manufacturing enterprises to collaborate w ith each other in a flexible， selforganized w ay． As a new manufacturing model，cloud manufacturing borrow ed from the concept of cloud computing and integrates the key technologies of cloud computing ，Internet，service computing and some others． In the cloud manufacturing environment，manufacturing resources are encapsulated as manufacturing services by using virtualization technology ，and resources and services are then provided to enterprises on demand． The characteristics of cloud manufacturing model w ere briefly described， and the key technologies such as resource virtualization，resource integration，
0830 收稿日期： 2011基金项目： 国家高技术研究发展（ 863 计划） 资助项目（ 2009AA043506 ） ； 山东省自然科学基金资助项目（ ZR2009GM028 ，ZR2011FQ031 ）
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cloud manufacturing platform and trading technologies for cloud service w ere also discussed． Finally ，preliminary research results w ere introduced and several applications of cloud manufacturing w ere presented． Key words： cloud manufacturing ； cloud computing ； softw are as a service； resource integration； virtualization
［11 ］ 可靠、 高安全、 高可用的虚拟云制 造 服 务 环 境 。 同时， 需要有灵活的制造资源服务化描述手段， 使得
1． 3
云制造模式的特征
云端化就是利用制造资源虚拟化技术构建规模 巨大的虚拟制造资源池。制造资源虚拟化就是通过
［8 ］ physical system ， 信 息 物 理 系 统 （ cyber物联 网 、 ［9 ］ ［10 ］ CPS ） 、 计算系统虚拟化 等技术， 实现物理制造
资源（ 硬件制造资源和软件制造资源 ） 的全面互联、 感知与反馈控制， 并将物理制造资源转化为逻辑制 造资源， 解除物理制造资源与制造应用之间的紧耦 以支持资源高可利用率、 高敏捷性、 高 合依赖关系，