云制造(Cloud Manufacturing, CM)是基于"制造即服務"理念,借助云計算技術、虛擬技術的發展而新興的生產模式,是先進的信息技術、制造技術和物聯網技術等交叉融合的產品。云制造是一個以客戶為中心的生產模式,根據共享的需求收集多元化和分散的制造資源,支持制造業在廣泛的網絡資源環境下形成暫時的、可重構的生產線,以提高生產效率,降低產品生命周期成本,為產品提供高附加值、低成本和網絡化制造的服務,并可以為響應客戶的個性需求提供最佳資源配置。
例如在當下中國制造轉型的關鍵時期,如何推動傳統制造模式的變革,有賴于多種技術的協同發展和運用,打造無人化工廠,形成自動化產線的轉變,利用高新技術(機械傳動、機械手控制系統、伺服系統、軟件算法)的強大內生力,深度融合以帶動產業轉型。
2.云制造模式的發展
我國制造業不僅面臨著全球產業變革和創新驅動的挑戰,更是處于從"中國制造"向"中國智造”轉變的關鍵時期,亟需運用新技術、新理念、新模式來實現制造業的轉型升級。“中國制造2025“提出,要推動制造業與信息技術深度融合、增強制造業的創新能力,實現制造業的蛻變成蝶、綠色發展。云制造作為互聯網時代的一種 智能生產模式,是大數據、云計算、互聯網、智能制造和物聯網等技術運用于工業制 造領域并進一步向流通、消費等領域拓展的產物,為制造業從信息化走向服務化、高 效低耗提供可行的新思路,對提高生產效率、提升產品質量、降低資源能耗大有裨 益。
各國針對云制造關鍵技術紛紛制定相關國家戰略,2012年美國通用電氣公司提出了 "工業互聯網革命”,通過物聯網將人、數據和機器連接起來,從而推動工業革命和網絡革命兩大革命性轉變,被稱為"美國版工業4.0”,其目標是升級關鍵的工業領域。2013年德國發布的"工業4.0’發展戰略中,明確提出信息數據化、智慧化的目 標,旨在提升制造業的智能化水平。2010年我國863計劃啟動了 "云制造服務平臺關 鍵技術研究",旨在研究集團企業云制造關鍵技術和搭建面向中小企業的云制造服務 平臺,全面發展云制造;2015年國務院發布了《中國制造2025》強國戰略行動綱 領,明確提出開展制造業與信息技術融合創新發展,推動我國由制造業大國向制造業 強國邁進。
無論是美國GE 2012年提出的”工業互聯網”,德國2013年提出的"工業 4.0”,還是我國提出的"中國制造2025”,其核心都是通過數字化的轉型,來提高制造業的水平。
3.工廠云制造的實質
云制造區別于當前其他先進制造模式的最鮮明特征在于“共享“,類似于現在流行的"共享單車",為了讓生產出來的單車不閑置,使剩余的制造產能盡可能地最大 化利用。當企業設備處于閑置狀態的某段時間,可以通過云制造將這部分的產能轉交 其他需要的企業,解決了中小企業缺少設備的難題。隨著"制造即服務"理念的深 化,云制造服務集成化越來越高,涉及產品全生命周期內的服務,逐漸演變成"互聯 網+"制造新模式。如圖7-1所示,美國飛機制造商的研發和生產過程采用服務外包、網絡協同模式,涉及全世界眾多零部件供應商與制造商的 大規模協同制造,使研發周期縮短30%,制造成本降低50%。
云制造的實質是兩化融合(工業化與信息化),其內涵在于充分運用互聯網技術及其營銷模式,搭建云制造公共服務平臺,按用戶需求組織網上制造資源,為用戶提供各類按需制造服務的網絡化制造,促進制造業升級。當前,我國的制造業總體上仍處于中低端水平,為適應市場競爭壓力和應對競爭對手的創新,制造業必須具有適應性。現階段,云制造作為一種新的基于信息和通信技術的智能制造技術,從根本上改變了制造型企業運營管理和操作方式,突破了制造業領域,從制造、銷售領域延伸拓展到使用、服務等領域,對制造業的轉型升級帶來深遠的影響。
云制造的主要特點是資源整合、產業融合和定制生產。首先,在資源整合方面,云制造可以充分利用一站式互聯網平臺將分散的資源(如相關產品的原材料、設計、工藝、制造、檢測、采購、營銷、回收等)集中起來,大大削減企業制造成本、提高資源利用率和運營效率。
其次,在產業融合方面,云制造所依托的互聯網、物聯網、云平臺等有利于企業了解產品的銷售和使用情況,了解消費者對產品的滿意度;有利于企業根據消費者的意愿和需求對產品的結構、功能等進行調整,并提供及時、到位的服務,從而促進生產與市場、生產與消費有效對接。
最后,云制造能夠實現定制生產,傳統生產模式是企業根據市場調研的結果來決定生產的產品品種和數量,存在消費者與生產者之間的溝通障礙,而電子商務模式消除了生產者與消費者之間的障礙。在云制造共享服務平臺上,企業以大數據平臺為基礎、以柔性化生產為依托,根據客戶需求進行個性化定制生產。深入研究和把握云制造的實質及主要特點,是全面發展云制造、推動我國由制造業大國向制造業強國邁進的基礎。
4.云制造的運行與推動
云制造需要客戶、供應商、云應用平臺三者之間的緊密聯系,這三者代表了簡單的制造關系鏈,客戶的需求通過應用平臺向應用層反映。
客戶是云制造中的消費者,有需要制造的東西,但不具備這樣做的能力,或者他們具備這樣的能力,但利用云制造可以獲得競爭優勢。客戶的需求伙伴范圍可以從個體到任意大中型設備制造商,這些需求都可以基于云應用平臺提供給供應商。
供應商指的是擁有并運營制造設備的集體,包括但不限于機械加工技術、后處理技術、檢測技術、控制技術等。除此之外,供應商還必須具備足夠的知識和經驗以有效利用這些設備(如機械手系統控制機械手臂——深度應用,傳統制造產業邁向自動化轉型)。
云應用平臺負責管理云制造的環境并將客戶的需求轉化為大數據。例如,客戶所期望的產品需要數控加工路徑程序以及相關的工藝步驟來達到要求,這些都可以通過云應用平臺實現。最后,應用層找到所需的用戶資源并對其進行管理,提供給應用供應商。
綜上所述,云制造將客戶、供應商、云應用平臺連成一個整體,為客戶提供可響應的制造服務,同時將分散的供應商資源結合到云應用平臺的大數據上,并且輸出與客戶需求一致的產品。總而言之,充分融合云計算、物聯網等新一代信息技術的云制造技術,將切實提高制造業的社會經濟效益。