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第一章 软件定义工业新基础

第八节 智慧云制造的技术研究与产业发展

中国航天科工集团公司 李伯虎 柴旭东 张霖 李潭 侯宝存


        智慧云制造作为我国工业界在全球率先提出并研究的一种“互联网+人工智能+”时代的智能制造模式、手段与业态,是云计算在制造领域的落地和拓展,并已经成为实施“中国制造2025”和“互联网+制造”行动计划、推动制造业与互联网融合发展的一种重要模式和手段。2013年工信部在北京、贵州等16个省市开展基于云制造模式的工业云创新服务试点,2015年《中国制造2025》行动计划中明确提出“发展机遇互联网的个性化定制、众包设计、云制造等新型制造模式”,工信部2016年12月发布的《智能制造“十三五”发展规划》中第七条主要任务便是“促进中小企业智能化改造,引导中小企业推进自动化改造,建设云制造平台和服务平台”。
        据不完全统计,2013年-2016年,各类云制造/工业云平台的注册企业分别超过了4万、10万、25万和60万,年均增长超过了146%。根据中国两化融合服务联盟对全国七万多家企业两化融合评估数据,截至2017年1月份,我国云制造/工业云平台应用率已达到35.9%,其中原材料、装备、消费品、电子信息等行业的云平台应用率分别达到了28.9%、35.7%、33.6%和38.3%。以航天云网为代表的智慧云制造平台正快速渗透到工业的研发、生产、管理、营销、物流、服务等全流程,推动制造业的研发创新体系、生产的组织方式和经营管理模式的持续变革,并形成具有中国特色的制造业与互联网融合发展之路。

一、智慧云制造概述

        1.时代背景
        以“泛在互联、数据驱动、共享服务、跨界融合、自主智慧、万众创新”为特征的“互联网+人工智能+”时代正在到来,驱动着人类社会的一场新技术革命和新产业变革。新互联网技术、新一代信息技术、新人工智能技术、新能源技术、新材料技术、新生物技术以及新应用领域专业技术等7类“互联网+人工智能+”核心技术正在飞速发展,并引发着应用领域(国民经济、国计民生和国家安全等领域)新模式、新手段和新生态系统的重大变革。
        制造业作为国民经济、国计民生和国家安全的重要基石,正面临全球新技术革命和产业变革的挑战。特别是新一代信息通信技术、智能科学技术与(大)制造技术的深度融合,正引发制造业制造模式、制造手段、生态系统等重大变革。美国、德国等制造业发达国家积极推动“工业4.0”、工业互联网等国家制造战略计划以应对挑战。
        我国正面临从价值链的低端向中高端,从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造转变的关键历史时期,同样提出贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,坚持走中国特色新型工业化道路,以创新发展为主题,以促进制造业提高质量增加效益为中心,以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向的国家制造业战略。
        经过数十年的制造业信息化研究与实践,围绕新一代信息技术与制造业深度融合的发展主线,我国工业界于2009年在国际上率先提出了“云制造”的理念,并开始了以网络化、服务化为主要特征的云制造1.0的研究与实践。经过近几年的实践,随着有关技术的发展,特别是新兴信息技术智慧化和新兴制造技术智慧化的快速发展,以及人工智能技术的新发展,我国于2012年提出并开始了以互联化、服务化、协同化、个性化(定制化)、柔性化、社会化为主要特征的“智慧云制造”(云制造2.0)的研究与探索,并逐步发展成具有中国特色的智慧云制造技术平台及产业生态。
        2.概念及特征
        智慧云制造基于泛在网络,借助新兴的制造科学技术、信息通信科学技术、智能科学技术及制造应用领域技术等4类技术深度融合的数字化、网络化、智能化技术手段,构成以用户为中心的统一经营的智慧制造资源、产品与能力的服务云(网),使用户通过智慧终端及智慧云制造服务平台便能随时随地按需获取智慧制造资源、产品与能力服务, 对制造全系统、全生命周期活动(产业链)中的人、机、物、环境、信息进行自主智慧地感知、互联、协同、学习、分析、认知、决策、控制与执行,促使制造全系统及全生命周期活动中的人、组织、经营管理、技术/设备与数据(五要素)及信息流、物流、资金流、知识流、服务流(五流)集成优化;形成一种基于泛在网络,用户为中心,人/机/物/环境/信息融合,互联化、服务化、协同化、个性化(定制化)、柔性化、社会化的智慧制造新模式和“泛在互联、数据驱动、共享服务、跨界融合、自主智慧、万众创新”的新业态;进而高效、优质、节省、绿色、柔性地制造产品和服务用户,提高企业(或集团)的市场竞争能力。
        “智慧云制造”的概念给出了下列内容,包括:
        (1)智慧云制造模式:用户为中心、人/机/物/信息融合,互联化、服务化、协同化、个性化(定制化)、柔性化、社会化的智慧制造新模式;
        (2)智慧云制造技术手段:基于泛在网,借助新兴的制造科学技术、信息科学技术、智能科学技术及制造应用领域的技术等深度融合的数字化、网络化(互联化)、智能化技术手段,构成以用户为中心,统一经营的智慧制造资源、产品与能力的服务云(互联服务系统),使用户通过智慧终端及智慧云制造服务平台便能随时随地按需获取智慧制造资源、产品与能力服务,进而优质地完成制造全生命周期的活动;
        (3)智慧云制造业态:泛在互联、数据驱动、共享服务、跨界融合、自主智慧、万众创新;
        (4)智慧云制造特征:对制造全系统及全生命周期活动中人、机、物、环境、信息自主智慧地感知、互联、协同、学习、分析、认知、决策、控制与执行;
        (5)智慧云制造的实施内容:借助上述技术手段,促使制造全系统及全生命周期活动中的人、组织、经营管理、技术/设备、数据(五要素)及信息流、物流、资金流、知识流、服务流(五流)集成优化;
        (6)智慧云制造目标:高效、优质、节省、绿色、柔性地制造产品和服务用户,提高企业(或集团)的市场竞争能力。
        特别的,“智慧云制造”的“智慧”强调了创新驱动,强调了3种深度融合(以用户为中心的人/机/物/信息深度融合;数字化、网络化(互联化)、智能化的深度融合;工业化与信息化的深度融合),更强调了对制造全系统和制造全生命周期活动中的人、机、物、环境与信息的智慧运营。
        3.体系架构与关键技术
        智慧云制造系统实质是一种基于泛在网络及其组合的、人/机/物/环境/信息深度融合的、提供智慧制造资源、产品与智慧能力随时随地按需服务的智慧制造服务互联系统。它就是一种“互联网(云)+制造资源、产品与能力”的人/机/物智慧互联制造服务系统。智慧云制造系统体系架构如图所示,包括了智慧制造资源/智慧制造产品/智慧制造能力层、智慧制造云服务平台层(智慧感知/接入/通讯层、虚拟智慧资源/产品/能力层、智慧核心支撑功能层、智慧用户界面层)、智慧云服务应用层以及人/组织等用户层,如图1所示。

智慧制造云体系架构

图1 智慧制造云体系架构

        随着多年的发展,智慧云制造系统业已逐步形成完善的技术体系架构,包括智慧制造系统总体技术、智慧云产品专业技术、智慧云制造系统支撑平台技术、智慧云产品设计技术、智慧云产品装备技术、智慧云经营管理技术、智慧云仿真与试验技术以及智慧云服务技术等关键技术,如图2所示。

智慧制造云的技术体系

图2 智慧制造云的技术体系

二、智慧云制造重要技术进展

        1.智慧云制造总体技术
        涉及智慧云制造应用系统体系架构、智慧云制造商业模式、智能管控集成互联技术、智慧云制造标准体系和智慧云制造评估体系。
        (1)智慧云制造应用系统体系架构
        如图3所示,智慧云制造应用系统体系架构包括资源(含产品)及能力层、泛在网络层、平台服务层、智慧云服务应用层以及安全管理和标准规范体系。
        (2)智慧云制造服务的商业模式
        智慧云制造变革了企业制造交易结构设计方法、企业资源和能力服务化调度方式和盈利模式。围绕人/组织、经营管理、技术/设备集成优化需求,智慧云制造构建了外部营销链、服务链扁平化一体化应用模式、复杂产品群体智能研制应用模式、个性化定制化生产模式等先进的商业模式,逐步建立智能化、互联化、服务化、协同化、个性化(定制化)、柔性化、社会化、绿色化的产品制造和用户服务模式,实现新的客户价值、企业资源和能力、盈利方式,从而促进云制造商业模式创新,推动大众创业、万众创新。
        (3)智能管控集成互联技术
        围绕工业互联网环境下智能化协同制造业务发展对集成互连的新需求,建立制造物联环境下的设备自主互联、互操作方法,复杂制造场景下多维度人机物协同模型与集成接口方法,实现人与设备之间、设备与设备、设备与环境之间的实时感知、语义理解和知识协同。引入以SDN/NFV等新兴技术为代表的网络虚拟化方法,实现云制造网络基础设施资源的深度抽象隔离与动态管控。建立基于大数据的制造物联三元协同决策与优化理论,实现人、机、物的虚实融合与动态调度,确保人、机、物三元间开放安全互联,及业务互操作,为云制造的协同管理与服务提供支撑,形成人、机、物共融的资源、能力集成环境。

智慧云制造应用系统体系架构

图3智慧云制造应用系统体系架构

        (4)智慧云制造标准体系
        智慧云制造标准体系考虑云制造系统设备智能化、流程智能化、资源/能力协同三个层次的集成与协同需求,同时考虑产业链全生命周期活动制造服务集成和业务协同的智能服务需求以及整体安全要求,并使之标准化、规范化,如图4所示。
        (5)智慧云制造评估体系
        智慧云制造评估体系包括水平与能力评估、效能和效益评估两部分,水平与能力评估包括基础建设、单项应用、综合集成、协同创新等四个主要评估方面;效能与效益评估包括竞争力、经济和社会效益等两个主要评估方面。

 智慧云制造标准体系

图4 智慧云制造标准体系

        2.云制造系统平台技术
        (1)智能资源/产品/能力感知、物联技术
        立足智能资源/产品/能力全系统、全生命周期、全方位的接入和感知互连的需求,建立通用多维智能资源/产品/能力描述模型,为智能资源/产品/能力的表达提供模板和数据结构。采用工业适配器、传感器、条形码、RFID、摄像头、人机界面等感知技术,实现状态自动或半自动感知。重点解决各类硬制造资源(如机床、加工中心、仿真设备、试验设备、物流货物等),产品和能力(如人/知识、组织、业绩、信誉、资源等)的感知、接入难题,实现各类制造资源/产品/能力的信息感知、海量数据网络传输、大数据高效分析与处理综合应用,为云制造的业务执行过程提供基础服务。
        (2)智能资源/产品/能力虚拟化、服务化技术
        围绕智能资源/产品/能力在线按需使用的目标,构建智能资源/产品/能力虚拟化封装与规范化描述模型,建立“虚拟器件”模板或镜像,实现其创建、发布、存储和迁移,以及虚拟器件的匹配、组合、部署和激活。对各类虚拟制造资源/产品和能力的状态和流程进行监控、管理、调度、迁移及备份。采用规范化的基于语义的服务描述与发布技术、可变粒度虚拟化描述模型智能搜索按需聚合/按需分解技术,实现分散资源/产品/能力的集中使用,为用户提供优质廉价、按需使用的云制造服务。
        (3)智能服务环境的构建/管理/运行/评估技术
        围绕异构、开放式智能资源/产品/能力按需组合、优化配置以及高效协同互操作的目标,构建智能服务的领域本体,建立制造服务的语义本体描述方法和搜索匹配算法,实现智能化需求解析与任务分解、匹配及优化组合。采用基于多主体的虚拟智能服务的协同运行、异构资源集成与语义互操作、分布式协同环境的时空一致性、高可靠容错等技术,实现智能服务环境的敏捷重构。构建智能制造服务评估体系,形成智能服务的统一评价模型、虚拟服务环境综合评估方法以及多服务协同执行时整体评估与局部评价的映射方法,为云制造服务资源、能力的共享、租售和配置提供支撑,实现用户利益最大化,实现企业制造能力的综合优化。
         (4)智能知识/模型/大数据管理、分析与挖掘技术
        通过对智能制造设备/装备/产品/能力数据的采集和监控、工业传感器实时在线数据的采集、产品生命周期知识的管理,以及信息化平台(CRM、PDM、ERP、MES等)数据的集成,构建跨媒体表达结构模型与语义体系,应用知识/模型/大数据融合分析推理工具和挖掘与可视化系统,对云制造应用系统产生的知识/模型/大数据进行分布式缓存、整合、特征抽取和高效分析处理,实现云制造应用系统万物互联、规模庞大的知识、模型和工业数据的管理分析与价值发掘,提高企业决策和业务优化水平,推动制造业向基于知识、数据的制造服务模式转变。
        (5)人机共融智能交互技术
        围绕云制造过程中用户与产品、设备进行指令传达、信息展示等输入、输出智能交互的需求,采用基于上下文信息的用户意图感知与融合、基于相似性计算的信息检索、面向海量服务的信息可视化、基于草图的云服务表征,以及基于语音、生物电、生物磁信号的感知识别等技术,建立经验知识大数据平台和学习、挖掘内隐知识体系,基于AR/VR的信息展示等设备,实现云制造过程中人与机器、设备、装备高效的共融与智能双向交互。
        3.制造全生命周期活动的智能化技术
        充分利用工业互联网对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析,提供制造全生命周期活动的智能化水平,实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。
        (1)智能设计技术
        采用智能CAX/DFX技术、虚拟样机智能设计技术、基于数据驱动与知识指导的设计预测、分析和优化技术、绿色设计技术和智能3D打印技术等,打破设计数据孤岛之间的藩篱,建立多领域设计知识中心,形成基于数据驱动与知识指导的智能设计模式。构建参数化、模块化、智能化设计流程,培养从数据到知识、从知识到智慧的设计能力。构建众包智能设计平台,培育在线众包、个性化设计、智能化预测的设计新业态,提升设计的效率和知识附加值。
        (2)智能生产技术
        充分应用云计算、大数据和人工智能等先进技术,建立基于跨媒体知识推理和仿真分析的工艺设计模式、基于智能自主设备/装备的柔性化生产模式和人机协同的混合智能生产模式,形成自主决策、少人干预的生产流程,打造服务化制造、社会化制造、个性化定制、柔性化制造新模式,培育人机协同、自主决策、个性定制的智能生产业态,提高生产过程的自动化、智能化水平和能源利用效率。
        (3)智能管理技术
        针对传统企业管理在自身拥有的人、财、物等各种要素资源的约束下,组织开展制造活动,难以最优化利用人、财、物各种要素的问题,采用自主决策的要素资源配置技术和基于云平台的制造资源/能力优化配置技术,形成动态、高效、智能的企业管理新模式。在制造资源的虚拟化、服务化的基础上,实现云项目管理、云企业管理、云质量管理、云营销、云供应链、云物流等新的资源计划、组织、控制、调度新手段,培育高效、动态、协作的智能管理新业态,提升整个产业链的管理水平,促进能源、资金和人才的优化配置。
        (4)智能试验技术
        采用云建模与仿真技术、单件/组件/系统云试验技术、基于大数据的仿真与试验技术,构建按需动态的仿真与试验环境和平台,提供在线按需使用的仿真环境和设备,形成基于大数据自动分析处理结果的智能试验新流程和工业互联网环境下的智能联合仿真与试验新模式,应用于产品单件、组件、系统不同级别的全数字、半实物等仿真与试验,培育以虚验实、虚实结合的智能试验新业态,降低试验成本和缩短产品研制周期。
        (5)智能保障技术
        为解决传统保障技术用户服务体验差、支援不及时等问题,应用基于数据驱动与知识指导的人工智能技术,构建智能保障云服务平台,实现智能售前/售中/售后综合保障云服务、装备智能故障诊断、预测和健康评估、远程支援等,形成售后服务的全网络支持、智能化预测维护和智能化服务的保障新模式。基于虚拟现实/增强现实技术创新装备使用维保新手段,提升产品使用维护水平,提高保障服务的质量和效率,并降低保障服务的成本。

三、智慧云制造产业进展

        1.国外产业进展
        自2015年底开始,基于云制造平台的智慧制造产业生态已经成为全球工业竞争的制高点。云制造产业的竞争越来越演变成云制造产业生态链的竞争,基于“智能机器+平台软件+工业APP”展开的产业生态竞争愈演愈烈。面对当前全球制造业竞争格局演变的新趋势,跨国公司加快产业链整合的步伐,围绕构筑云端智慧制造操作系统,打造产业联盟,制定参考框架,开展测试验证,深化技术合作,试图抢占智慧云制造产业生态竞争的制高点和主导权。2014年,GE联合Intel、IBM、思科、AT&T等组建了工业互联网联盟,在美西、美东、欧洲、日本等地建立了四个制造云计算中心,2016年面向全球开放基于工业云制造的Predix平台,Predix机器、Predix连接、Pass平台、工业APP等生态组件已开始部署到石油化工、能源风电、航空等领域,已有近60个微服务在平台上运行,100多个客户使用了Predix的产业和服务,基于Predix的产业生态培育取得了新的进展。2016年,西门子发布了基于工业云制造的物联网操作系统MindSphere,在深化与SAP的HANA、IBM的Watson深度合作的基础上,推动数据采集器、Mind连接配置软件、MindSphere平台、工业APP等组件,在北美、欧洲等100多家企业进行了部署,基于MindSphere的产业生态建设步伐不断加快。
        除去大型工业集团,纷纷抢滩智慧云制造产业生态,传统IaaS企业围绕工业云制造的战略布局不断加快。面对全球工业云制造市场快速发展的新趋势,各大工业软件、通信设备、互联网、芯片和运营商等IaaS企业纷纷布局智慧云制造。一方面,全球工业软件巨头核心产品云化战略已取得阶段性成果,基于云架构的PDM、MES、ERP等产品体系初步形成。另一方面,全球的IaaS企业进一步加快智慧云制造领域的战略布局,IBM、微软、思科、亚马逊等全球领军企业围绕工业领域的云计算业务提出了一整套落地的解决方案。
        2.国内产业进展
        2016年,《国务院关于深化制造业和互联网融合发展的指导意见》提出,加快构筑自动感知和控制、工业云制造与智能服务平台、工业互联网等制造业新基础,并明确提出到2018年年底要比2016年云制造企业用户翻一番的目标。2017年,工信部发布了《云计算发展三年行动计划(2017-2019年)》,将积极发展工业云制造服务作为一项重点任务,支持建设工业云平台和云制造服务试点。各省市也将工业云制造作为落实“互联网+”行动,深化制造业与互联网融合发展、促进制造业转型升级的重要抓手。全国21个省市的制造业与互联网融合发展实施方案以及24个省市的两化融合十三五规划中都部署了工业云制造平台建设和应用推广的相关工作,鼓励和支持工业云制造平台发展的政策体系逐步形成。
        随着国家和各省市工业云制造试点工作推进,工业云制造公共服务平台呈现出三种发展模式,第一种是以数码大方等为代表的资源和服务汇集平台,通过平台汇集工业软件、工业模型、数字化模具、产品和装备维护知识库、管理软件、技术人才等资源,降低企业信息化应用门槛和成本;第二种是以智能云科、优制网为代表的制造资源和制造能力交易平台,实现研发设计、生产制造、检测认证、物流配送等资源和服务的高效对接,优化制造资源的配置效果;第三种是以海尔、红领为代表的产业链协同云平台,基于平台开展协同设计、协同制造、工业链协同等产业链协作,促进全价值链的创新,加速培育网络化协同制造等新模式。航天云网、数码大方等工业云制造平台助力企业降低研发成本50%,提高生产效率40%以上。
        此外,与国际形势类似,传统IaaS企业正在,积极推动技术和业务的战略转型,加强在工业云制造领域市场的战略布局。一些IaaS企业通过强化数据采集、工业连接、工业大数据、云平台、开放API等领域的研发和产业化,推动制造业底层设备、工控系统、制造执行系统、管理软件等核心数据的互联互通,提出面向智能制造的工业云整体解决方案。华为建立了集成行业应用的IOT连接管理云平台,向下通过工业云联网、敏捷网关,连接设备和传感器采集数据,向上提供数据管理开放API接口,并开展基于云计算的行业应用解决方案。阿里、腾讯等互联网企业面向制造业提供基础云服务,分别与国内的工程机械等企业开展深度合作,拓展面向工业云制造的新业务。用友等工业软件也纷纷加速云转型,通过搭建第三方云平台,推动软件包和解决方案、产品云化等方式,打造全新的平台化服务模式。
        总体而言,国内主要智慧云制造服务厂商纷纷开始布局自身的智慧云制造产业生态。其中云制造平台是产业生态构建的基础,正处于快速发展的窗口期,国内企业结合云业务转型的趋势,加快产业生态的布局。第一是建平台,国内制造企业纷纷推出了一系列工业云平台,如航天云网的INDICS、海尔的COSMOPlat、树根互联的根云平台等;第二是哑改造,国内企业把传统设备的数字化、网络化作为云平台建设的基础,提供端到端的系统解决方案,如航天云网开展了“三哑改造”即哑设备、哑岗位、哑企业,树根互联提供了集数据采集、汇聚、集成、分析、运用为一体的解决方案;第三是推应用,国内企业结合自己的行业优势和企业基础,基于云平台开发面向特定行业的应用服务,航天云网不断推动集团内的云制造模式向全社会开放,到2017年4月份入驻企业超过60万户;树根互联在开展基于工程机械产品全生命周期服务的基础上,不断拓展装备、电子、风电等新领域;海尔的COSMOPlat平台以上亿的供货资源为纽带,面向终端用户提供产品定制服务,面向电子、船舶、化工等行业提供智能制造解决方案。

四、航天云网——智慧制造云的雏形

        1.航天云网概况
        航天云网(工业互联网云系统INDICS)是中国航天科工集团公司自主研发的智慧制造云平台,也是目前国内领先的智慧云制造平台。航天云网以云制造为核心,提供门户网站运维服务,智能制造、协同制造、云制造底层软件开发,云端企业智能化、智慧化改造,产品、制造资源共享与协作配套,工业大数据及其应用,云制造质量星级认证,云端企业信用认证,云端第三方支付与金融服务,云制造应用软件(CMAPP)开放式“双创”,工业互联网数据与平台安全,工业互联网标准架构及相关标准拟制和第三方工业互联网平台应用环境等12大业务服务,形成“互联网+智能制造”系统解决方案。
        2.航天云网INDICS平台
        工业互联网云系统INDICS总体架构(如图5所示)包括工业应用APP层、云平台层、平台接入层、工业物联网层和工业设备层等。

工业互联网云系统INDICS总体架构

图5 工业互联网云系统INDICS总体架构

        (1)设备层。支持各类工业设备的接入,具有机械加工、环境试验、电器互联、计量器具、仿真试验等21类工业设备的接入能力。
        (2)工业物联网层。实现各类工业设备的通信互联,支持OPC-UA、MQTT、Modbus、Profinet等主流工业现场通信协议的通信互联,支持工业现场总线、有线网络、无线网络的通信互联。
        (3)平台接入层。实现工厂/车间的云端接入,提供自主知识产权的SmartIOT系列智能网关接入产品(标准系列、传感器系列、高性能系列)和AOP-OpenAPI软件接入接口,支持“云计算+边缘计算”的混合数据计算模式。
        (4)INDICS云平台层。提供云资源基础设施管理、大数据管理和应用支撑公共服务等云服务功能。以业界主流开源PaaS云平台Cloud Foundry基础架构作为底层支撑架构,有效支持工业云的能力扩展;同时自建数据中心,直接提供基础设施层(IaaS层)和通用平台层(PaaS层)的基础云服务。
        (5)INDICS工业应用APP层。提供工业应用服务。与GE的Predix和西门子的MindSphere仅提供部分智能服务功能相比,工业互联网云系统INDICS提供了以云协作/云CRM/云SCM/云SeCM为核心的智能商务、以云CAD/云CAE/云CAPP/云CAM/云PDM/协同设计CoDesign为核心的智能研发、以云ERP/云排产CRP/云MES/虚拟云工厂为核心的智能管控和以远程监控、智能诊断、售后服务、资产管理为核心的智能服务等制造全产业链的工业应用服务功能。
        (6)安全体系和标准体系。基于自主可控的安全防护体系,为智能制造系统的用户身份、资源访问和数据等提供安全保障;通过标准规范体系,规范智能制造系统技术应用和平台的准入、监管和评估等过程。
        与国内外主流的工业云制造平台的服务能力进行对比分析,如下表所示,在网关接入、OT层接入和云平台架构等能力方面,三类平台基本具有同等的服务能力;但由于构建的视角的不同,三类平台提供的软件接入能力和云应用服务能力有所不同。
        3.航天云网应用情况
        工业互联网云系统INDICS于2015年6月15日正式上线并持续优化完善,目前已成功应用于高端装备、模具、家具、电子、汽车、新材料等制造行业和领域,构建了贵州工业云、京津冀工业云、横沥模具云和南康家具云等区域/行业云平台,入驻企业突破60万家,形成了由126款软件、1.37万项专利、3.58万份标准、上百位专家构成的云资源池,为近千家行业用户提供了线上定制化服务。航天云网已在设计、生产、供应、营销、售后等环节形成众多成功的典型案例,包括大型工程软件云端租用(节约成本70%)、复杂模具云端3D打印(节约成本2/3)、复杂新产品样件云端3D打印(缩短周期50%、节省成本60%)、云端协同采购/供应(节省成本30%、减少人员16%)、云端协同售后服务(众修,节省成本30%)、云端新产品设计招标(节省时间数月、经费30%)。

五、智慧云制造发展建议

        智慧云制造是“互联网+人工智能+”时代的一种智能制造模式、手段与业态,是云计算在制造领域的落地和拓展,是实施“中国制造2025”和“互联网+制造”行动计划的一种智能制造模式和手段,是制造业与互联网融合发展的一种智能制造模式和手段。
        智慧云制造发展需要“技术、应用、产业”的协调发展,在技术方面:
        (1)要重视新制造科学技术、新信息科学技术、新智能科学技术(人工智能2.0)及制造应用领域技术的深度融合发展,例如:要加强系统总体技术中的异构集成技术(拓展RTI);平台技术中进一步融合大数据技术、高性能嵌入仿真/边缘计算技术、5G技术、新人工智能技术(人工智能2.0)及VR/AR技术等的研究;
        (2)要重视加强智慧云环境中的设计、生产、管理、试验、保障服务等智能制造技术的新模式、新流程、新手段(硬/软)、新业态的研究,它是智能制造系统的基础;
        (3)要重视符合“共享经济”的商业模式技术研究;
        (4)要重视安全技术(如融入区块链技术)及相关标准和评估指标体系技术研究;
        (5)要重视持续建设企业为中心的“政、产、学、研、金、用”结合的技术创新体系。
  

表1 主流工业云制造平台服务能力比较

  INDICS MindSphere Predix
软件接入能力 提供CAD/CAE、ERP/CRM、CMES/CPDM/CRP等100余款工业软件,并已实现部分软件的云化接入 提供TeamCenter、MOM等多种PLM、MES软件,暂未支持云化软件接入 提供等多种PLM、ERP软件,暂未支持云化软件接入
网关接入能力 提供SMartIOT标准系列、传感器系列、高性能系列等三类工业网关,以及AOP-API定制化软件接入方式 提供Nano、IOT2000等标准系列和高性能系列工业网关、提供定制化的软件接入方式 提供M2M、M2DC标准系列工业网关接入
OT层接入能力 支持OPC-UA,MQTT,Modbus,Profinet等主流工业现场通信接口协议 支持OPC-UA、Modbus、MQTT、Profinet等工业现场通信接口协议 支持OPC-UA、ModBus、MQTT等工业现场通信接口协议
云平台架构能力 拥有独立自主PaaS平台;提供RabbitMQ、PostgreSQL、Redis、MongoDB、Cassandra、Swift等中间件服务,提供自主可控的昆仑数据库服务,提供hadoop、spark等大数据建模分析服务 基于第三方的PaaS平台;提供RabbitMQ、PostgreSQL、Redis、MongoDB、Cassandra、Swift等中间件服务,以及hadoop、spark等大数据建模分析服务 拥有独立自主PaaS平台;提供RabbitMQ、PostgreSQL、Redis、MongoDB、Cassandra、Swift等中间件服务,以及基于算法库的数据分析框架
云应用服务能力 提供智能生产、智能设计、智能管控、智能服务全产业链应用服务 提供维修预警、在线监控等生产设备维护与运营服务 提供性能管理、运营优化等产品维护与运营服务

        在产业方面:
        1)加强云制造工具集和平台的研发产业;
        2)加强云制造系统(行业、企业、车间制造云及制造产业链上各阶段云制造服务系统)的构建与运行产业;
        3)加强云制造运营中心的运营服务产业。
        在应用方面:
        大力开展应用示范工程和推广应用。1)要突出行业、企业特点;
        2)突出以问题为导向,突出模式、手段和业态的变革;
        3)突出系统的三要素、五流的综合集成化、优化和智慧化;
        4)突出系统工程的实施原则,即“一把手挂帅”,“效益驱动,总体规划,突出重点,分步实施”的指导思想,制定好发展规划与阶段性实施方案等。
 
        (本文引自“2017中国软件和信息服务业发展报告”p.8-p.18.并经作者略作修改。)