一、云制造的应用需求

在当前全球新一轮技术革命和产业革命蓬勃发展的大背景下，我国正处在产业从价值链低端转向中高端、从制造大国向制造强国转变的关键时期，迫切需要一种新的制造模式促使制造流程、制造手段、产业生态系统等发生根本性变化。云制造是一种基于网络、面向服务的制造新模式，基于云制造理念、模式和手段构建的云制造系统，能够满足国家制造业数字化转型升级、大型企业/集团企业制造服务模式转型、中小微企业产业聚集协同发展等多应用主体、多层次、全方位、系统化的应用需求。

1、支撑国家制造业数字化转型升级，满足制造行业重构发展模式的应用需求

目前我国处于制造转型的最重要时期，我国制造业在国际分工中仍处于“制造—加工—组装”低技术含量和低附加值环节，高档数控机床、高端工业软件等工业行业关键装备和软硬件大多依赖进口，自制产品仍处于全球产业链的中低端，并面临发达国家和其他新兴经济体双重挤压的严峻挑战，传统产业的结构化转型升级迫在眉睫，中国制造业必须尽快形成自己的特色优势，实现向“服务型制造”“绿色制造”“中国创造”的转变。

云制造相关技术的研究与应用能够促进我国制造业向以用户为中心，以“产品+服务”为主导的“集成化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化、智能化”的新经济增长方式发展，并对各类行业、企业的组织结构、研发生产流程、运营管理方式进行重构，以满足各行业对大规模个性化定制、智能化生产、网络协同制造、服务型制造等新模式的应用需求。因此需加快推进云制造模式在传统制造企业的推广和落地，服务于国家制造业数字化转型升级，革新制造业发展模式，提升全要素生产率，构建和完善制造业创新生态系统，构筑竞争新优势。

2、满足大型企业/集团企业制造服务模式转型与业务高效协作的需求

随着大型企业、集团企业的产业规模不断扩大，生产经营的难题也逐渐显现。一方面，跨地域、跨企业、跨车间的数据、信息、生产资源等很难打通，碎片化严重，各业务环节协同不畅，企业内部资源/能力整合和优化配置能力不足；另一方面，为应对越来越激烈的市场竞争，企业模式需由单一产品向“产品+服务”进行转变，同时要能为用户提供个性化的体验。

因此，急需通过云制造系统将企业内制造资源和制造能力上传到云平台的虚拟化云池，以便企业进行统一、集中管理和调度，并且基于系统所提供的门户界面、开发工具、工业应用软件、工业机理/数据/业务模型、集成中间件等服务，打通企业内外从研发、生产到销售、售后等全业务流程环节，满足企业高层管理、生产经营、执行监控等各类人员的应用需求，以及企业与客户间的高效协作的需求，带动生产组织和制造模式的智能化变革。

3、支撑为中小微企业提供公共服务的平台建设，促进资源聚集的产业生态发展

中小微企业因资金规模有限、技术实力和创新能力不足，面临销售采购渠道不畅、资源组织协作效率低、定制化开发工业应用门槛高等问题，急需公共服务平台提供 IT 基础设施资源、供需撮合、云端应用软件、融资、智能化改造等各种专业服务，降低企业配置、交易和使用资源/服务/产品的风险与成本。云制造系统向下支持各类工业设备、工业服务等资源的接入，向上支撑产品全生命周期活动，提供各类应用软件工具集，并可为中小微企业及个人创业者提供所需的开发环境，通过云制造系统能够支撑政府建设中小微企业公共服务平台，实现中小微企业产业聚集，形成中小微企业合作共赢的协同发展生态体系，使中小微企业拓宽销售渠道、降低运营成本、提高生产管理效率。

云制造系统是一种基于泛在网络及其组合，人、机、物、环境、信息深度融合，提供智能制造资源、能力和产品，并能够随时随地按需服务的一种“互联网（云）+制造资源与能力”的智能制造系统。云制造系统是一种“人、信息（赛博）空间与物理空间”融合的“智能制造资源/能力/产品”智能互联协同服务的工业互联网系统，它可以应用到各个层次，包括产品、设备、单元、工厂、区域、行业、跨行业等，同时可以应用到横向制造全生命周期的活动，以及端对端间的连接场合，能够更有力地支撑制造业数字化、网络化、云化、智能化转型升级，带动制造业实现数字化转型的跨越式发展，培育数字经济新动能。

二、云制造的内涵

在当前全球新一轮技术革命和产业革命蓬勃发展的大背景下，我国正处在产业从价值链低端转向中高端、从制造大国向制造强国转变的关键时期，迫切需要一种新的制造模式促使制造流程、制造手段、产业生态系统等发生根本性变化。云制造是一种基于网络、面向服务的制造新模式，基于云制造理念、模式和手段构建的云制造系统，能够满足国家制造业数字化转型升级、大型企业/集团企业制造服务模式转型、中小微企业产业聚集协同发展等多应用主体、多层次、全方位、系统化的应用需求。

1、支撑国家制造业数字化转型升级，满足制造行业重构发展模式的应用需求

目前我国处于制造转型的最重要时期，我国制造业在国际分工中仍处于“制造—加工—组装”低技术含量和低附加值环节，高档数控机床、高端工业软件等工业行业关键装备和软硬件大多依赖进口，自制产品仍处于全球产业链的中低端，并面临发达国家和其他新兴经济体双重挤压的严峻挑战，传统产业的结构化转型升级迫在眉睫，中国制造业必须尽快形成自己的特色优势，实现向“服务型制造”“绿色制造”“中国创造”的转变。

云制造相关技术的研究与应用能够促进我国制造业向以用户为中心，以“产品+服务”为主导的“集成化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化、智能化”的新经济增长方式发展，并对各类行业、企业的组织结构、研发生产流程、运营管理方式进行重构，以满足各行业对大规模个性化定制、智能化生产、网络协同制造、服务型制造等新模式的应用需求。因此需加快推进云制造模式在传统制造企业的推广和落地，服务于国家制造业数字化转型升级，革新制造业发展模式，提升全要素生产率，构建和完善制造业创新生态系统，构筑竞争新优势。

2、满足大型企业/集团企业制造服务模式转型与业务高效协作的需求

随着大型企业、集团企业的产业规模不断扩大，生产经营的难题也逐渐显现。一方面，跨地域、跨企业、跨车间的数据、信息、生产资源等很难打通，碎片化严重，各业务环节协同不畅，企业内部资源/能力整合和优化配置能力不足；另一方面，为应对越来越激烈的市场竞争，企业模式需由单一产品向“产品+服务”进行转变，同时要能为用户提供个性化的体验。

因此，急需通过云制造系统将企业内制造资源和制造能力上传到云平台的虚拟化云池，以便企业进行统一、集中管理和调度，并且基于系统所提供的门户界面、开发工具、工业应用软件、工业机理/数据/业务模型、集成中间件等服务，打通企业内外从研发、生产到销售、售后等全业务流程环节，满足企业高层管理、生产经营、执行监控等各类人员的应用需求，以及企业与客户间的高效协作的需求，带动生产组织和制造模式的智能化变革。

3、支撑为中小微企业提供公共服务的平台建设，促进资源聚集的产业生态发展

中小微企业因资金规模有限、技术实力和创新能力不足，面临销售采购渠道不畅、资源组织协作效率低、定制化开发工业应用门槛高等问题，急需公共服务平台提供 IT 基础设施资源、供需撮合、云端应用软件、融资、智能化改造等各种专业服务，降低企业配置、交易和使用资源/服务/产品的风险与成本。云制造系统向下支持各类工业设备、工业服务等资源的接入，向上支撑产品全生命周期活动，提供各类应用软件工具集，并可为中小微企业及个人创业者提供所需的开发环境，通过云制造系统能够支撑政府建设中小微企业公共服务平台，实现中小微企业产业聚集，形成中小微企业合作共赢的协同发展生态体系，使中小微企业拓宽销售渠道、降低运营成本、提高生产管理效率。

云制造系统是一种基于泛在网络及其组合，人、机、物、环境、信息深度融合，提供智能制造资源、能力和产品，并能够随时随地按需服务的一种“互联网（云）+制造资源与能力”的智能制造系统。云制造系统是一种“人、信息（赛博）空间与物理空间”融合的“智能制造资源/能力/产品”智能互联协同服务的工业互联网系统，它可以应用到各个层次，包括产品、设备、单元、工厂、区域、行业、跨行业等，同时可以应用到横向制造全生命周期的活动，以及端对端间的连接场合，能够更有力地支撑制造业数字化、网络化、云化、智能化转型升级，带动制造业实现数字化转型的跨越式发展，培育数字经济新动能。

三、云制造的体系架构

云制造系统是基于云制造的内涵构建的系统，其体系架构由智能资源/能力/产品层、智能感知/接入/通信层、智能边缘处理平台层、智能制造系统云端服务平台层、智能制造云服务应用层及人/组织层六层组成，如图所示：

工业IaaS为工业基础设施及服务；工业DaaS为工业数据即服务；工业PaaS为工业平台即服务；工业SaaS为工业软件即服务；工业CaaS为工业能力即服务；工业PROaaS为工业产品即服务；RFID为无线射频识别；GPS为全球定位系统。

其体系架构中的六个层级具体包括：

（1）智能资源/能力/产品层，由接入系统的智能制造资源、能力和产品组成。

（2）智能感知/接入/通信层，借助RFID、GPS、二维码、状态参量传感器等感知单元、变换采集与数据接入技术，通过专网技术、物联网、传感网络等传输网络，实现智能制造资源、能力、产品中信息的融合与处理。

（3）智能边缘处理平台层，对边缘智能制造资源、能力、产品、感知/接入/通信进行虚拟化封装形成资源/能力/产品/感知/接入/通信池，通过工业
IaaS/PaaS/SaaS/DaaS/PROaaS/CaaS及边缘人工智能引擎服务、边缘大数据引擎服务、边缘嵌入式仿真引擎服务、边缘信息技术引擎服务、边缘应用支撑服务等边缘智能服务共性基础件提供边缘应用领域支撑服务。

（4）智能制造系统云端服务平台层，由智能虚拟资源/能力/产品/感知/接入/通信层、智能制造云端服务支撑共性/制造服务功能层及智能用户界面层三层组成。其中，智能虚拟资源/能力/产品/感知/接入/通信层主要是对资源/能力/产品/感知/接入/通信进行虚拟化封装，在云端形成虚拟化资源/能力/产品/感知/接入/通信池；智能制造云端服务支撑共性/制造服务功能层提供群体智能引擎服务、自主智能系统引擎服务等智能系统服务共性基础件，并能提供面向智能云设计、智能云生产、智能云仿真实验等面向具体应用领域的支撑服务；智能用户界面层面向普适化、智能化终端交互设备为服务提供者、平台运营者和服务使用者提供个性化定制门户及界面。

（5）智能制造云服务应用层，面向协同化制造、服务化制造、定制化制造、柔性化制造、社会化制造、智能化制造六种云制造服务模式提供应用服务。

（6）人/组织层，由参与云制造系统全系统及全生命周期活动中的人/组织组成。

各层均有适用于该层的标准规范及安全管理要求。

该体系架构在纵向范围上适用于产品、设备、单元（线）、工厂（企业）、区域、城市、行业、跨行业等；在横向范围上适用于制造全生命周期活动；此外，也适用于端对端间的集成。

3.1、云制造系统技术体系总体框架

云制造系统技术体系总体框架包括系统总体技术、智能产品专业技术、智能感知/接入/通信层技术、智能边缘处理平台技术、智能云端服务平台技术、智能产品设计技术、智能生产/装备技术、智能经营管理技术、智能仿真与实验技术及智能售前/售中/售后服务技术，如图所示：

共中系统总体技术包含智能制造模式、商业模式、系统架构技术、系统集成方法论、标准化技术、系统开发与应用实施技术、系统安全技术等。

智能产品专业技术包含面向互联化、服务化、协同化、个性化（定制化）、柔性化、社会化的智能产品专业技术。

智能感知/接入/通信层技术包含各类感知器技术、传感技术、物联技术、传统的互联网、物联网、车联网、移动互联网、卫星网、天地一体化网、未来互联网等。

智能边缘处理平台技术包含边缘虚拟化/服务化技术、边缘人工智能引擎技术、边缘智能制造大数据引擎/仿真引擎/区块链引擎、边缘制造技术等。

智能云端服务平台技术包含了云端虚拟化/服务化技术，虚拟化制造服务云端环境的构建/管理/运行/评估技术，智能虚拟化制造云可信服务技术，制造知识/模型/大数据管理、分析与挖掘技术，智能制造云端智能引擎/仿真引擎，人工智能引擎技术，普适人/机交互技术等。

智能产品设计技术包含面向群体智能的设计技术，面向跨媒体推理的设计技术,物理与数字云端交互协同技术，基于数据驱动与知识指导的设计预测、分析和优化技术云CAX/DFX技术，智能虚拟样机技术等。

智能生产/装备技术包含智能工业机器人、智能柔性生产、能机床、智能3D打印、面向跨媒体推理的能生产工艺、基于大数据的智能云生产技术等。

智能经营管理技术包含：基于数据驱动与知识指导的能项目管理、企业管理、质量管理、电商基于大数据的智能云供应链管理、云物流管理、云资金流管理、云销售管理技术等。

智能仿真与实验技术：基于数据驱动与知识指导的智能建模与仿真技术、单件/组件/系统的智能实验技术、基于大数据的仿真与实验技术、智能仿真云技术等。

智能售前/售中/售后服务技术：基于大数据的智能售前/售中/售后综合保障服务技术、智能增值服务技术、智能云装备故障诊断预测和健康管理技术等。

3.2、云制造系统工业软件技术体系

云制造系统的工业软件技术体系主要包括系统软件技术、平台软件技术、应用软件技术等三类技术。

（1）系统软件技术主要研究在云计算、大数据、5G 等新技术发展下云制造系统的核心基础软件相关技术，涵盖智能制造服务器操作系统技术、嵌入式操作系统技术、制造业编程语言技术等。

（2）平台软件技术主要面向云制造系统中智能边缘处理平台层和云端服务平台层进行相关技术的研究，包括智能制造资源/能力感知软件技术、物联软件技术、智能虚拟化制造系统可信服务软件技术、普适化人/机交互软件技术等。

（3）应用软件技术主要研究大数据智能、群体智能等技术在智能制造全生命周期活动中的融合应用。例如，智能制造产品设计软件技术、生产软件技术、管理软件技术、仿真与实验软件技术及服务软件技术等。

3.3、云制造系统安全技术体系

随着大数据、云计算、物联网等技术的引入，云制造系统变得更加智能，同时也面临更大的安全风险。云制造系统的安全技术体系由物理安全防护技术、技术安全防护技术、管理安全防护技术和商业安全防护技术等四类技术组成。

（1）物理安全防护技术主要是保护云制造系统的基础设施、设备等免受非法访问，包括安全物理环境、安全硬件设备和通信链路、使用权限与身份、安全电磁兼容环境等。

（2）技术安全防护技术涵盖对网络、数据库、信息传输、存储等相关技术的安全防护，如网络访问控制技术、数据库的备份与恢复技术、信息加密技术、反病毒技术、拟态安全防御技术、入侵防护技术及系统安全技术等。

（3）管理安全防护技术是从管理层面提出的安全防护技术，如安全法规、安全制度、安全文化等。

（4）商业安全防护技术研究商业行为中相关的安全防护技术，包括交互行为分析技术、行为辨识技术、瞬间辨识技术及实时并发技术等。

3.4、云制造系统标准技术体系

云制造系统的标准技术体系由基础共性标准、总体标准、平台标准和应用标准组成。

（1）基础共性标准包括基础标准与安全标准两部分，其中基础标准作为其他标准的基础，包括术语、参考模型、信息分类与编码、标识标准等，安全标准包括信息安全标准与功能安全标准。

（2）总体标准涵盖体系架构、评估咨询、运营服务、集成与互操作标准等通用标准。

（3）平台标准包括能力感知标准、能力物联接入标准、能力虚拟化标准、能力服务化标准、能力服务协同标准、智能制造环境构建/运行/评估标准、制造知识/模型/大数据管理标准及普适人/机交互标准等。

（4）应用标准主要包括云设计、云仿真、云生产、云试验、云营销、云服务、云管理等标准。

3.5、云制造系统评估技术体系

云制造系统的评估技术体系由水平与能力评估、效能与效益评估两部分组成。其中：

（1）水平与能力评估是指从基础建设、单项应用、协同应用、业态建设四部分进行评估。基础建设是用于衡量云制造系统中基本资源及技术保障的水平与能力，主要是对云制造系统的基础设施、条件建设、技术水平情况等进行评估；单项应用以单主体、多主体独立完成某一阶段的制造任务为评估对象，评估云制造系统在制造资源/能力共享方面的水平和能力，以及单/多主体在独立完成制造任务时与业务结合的深度与广度；协同应用以多主体协同完成单阶段制造任务或跨阶段制造任务为评估对象，评估云制造系统在集成协同方面的水平和能力，以及在完成单阶段/跨阶段制造任务时与业务结合的深度与广度；业态建设主要是对云制造系统新业态的特征覆盖度和成熟程度进行评估，评估覆盖“泛在互联、数据驱动、共享服务、跨界融合、自主智慧、万众创新”等多个角度。

（2）效能与效益评估包括竞争力、经济和社会效益两方面内容，分别通过对云制造系统竞争力变化情况的评估、对经济和社会效益水平变化情况的评估，衡量系统以直接或间接方式带来的能力提升效果。

3.6、云制造系统支撑技术体系

云制造系统的支撑技术体系由制造技术、信息通信技术、智能科学技术与制造应用领域专业技术四大类技术组成。

（1）制造技术主要是指为云制造系统提供智能制造服务的基础技术，如先进工艺、元器件、3D打印、智能机器人、智能机床等。

（2）信息通信技术是指为云制造系统提供各类使能服务的技术。包括云计算技术、物联网/CPS 技术、服务计算技术、建模仿真技术、数字孪生技术、自动控制技术、高效能计算技术、大数据技术、电子商务技术、安全技术、网络技术、边缘计算技术、区块链技术等，为云制造系统提供了具有融合一体化、服务化、智能化、高效化、精确化等特点的使能技术。

（3）智能科学技术是指在人/机/物/环境/信息融合的环境下，能够为云制造系统提供智能感知、认知、学习、分析、融合、运算、监控和处理的使能技术，如脑科学、认知科学、人工智能等智能科学技术。

（4）制造应用领域专业技术是指能够为云制造系统提供应用领域需求及应用的专业技术，如信息通信技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天设备、节能与新能源汽车、电力设备、生物医药及高性能医疗设备等行业的专业技术。

四、云制造系统的关键技术

云制造系统的关键技术包含了基于边缘制造的海量设备接入、安全、集成处理技术、云端计算与云边缘计算融合技术、基于大数据与人工智能服务技术DaaS、基于容器技术的平台服务技术PaaS、建模、仿真引擎服务技术——数字孪生服务技术、工业应用App（工业SaaS）及集成技术。

1、基于边缘制造的海量设备接入、安全、集成处理技术

基于边缘制造的海量设备接入、安全、集成处理技术是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，通过网络通信技术，运用网关等载体，实现工业现场海量异构设备的通信协议解析、数据采集、数据分析处理，以及边缘应用的管理和集成等服务的技术。

2、云端计算与云边缘计算融合技术

云端计算与云边缘计算融合技术是将基于云端的云计算和基于云边缘端的边缘计算方式融合后产生的混合计算模式。其中，基于云边缘端的边缘计算是云端计算在物联网快速发展场景下向边缘侧扩展延伸的新型分布式基础设施。云计算适用于面向全局、对实时性要求不高、通过大数据处理与分析提供决策和支撑等的应用场景；云边缘计算适用于对实时性要求高、周期短、局部范围数据处理与分析的场景。通过云端计算与云边缘计算方式的融合互补与协同，能够从资源、数据、服务等多方面实现协同共享，更好地满足多种需求场景。

3、基于大数据与人工智能服务技术DaaS

DaaS 是一种以数据为核心的新型云计算服务模式。该技术是通过大数据与人工智能技术的深度融合应用，挖掘经数据聚合后的多源异构数据所具备的数据内在价值，并按照用户需求为其提供数据查询服务、数据智能分析服务、数据资源管理服务等多类数据服务。其关键技术包括大数据采集与感知技术、大数据集成与清洗技术、大数据存储与管理技术、大数据智能分析与挖掘技术、大数据可视化技术、大数据标准与质量体系技术、大数据安全技术等。

4、基于容器技术的平台服务技术PaaS

容器技术可以将进程所需的全部文件打包，隔离在一个镜像中，是对操作系统的资源进行再次抽象的过程，具有轻量级、快速部署、易于移植和弹性伸缩的特点。容器提供的镜像包含了应用的所有依赖项，通过打包好的服务就可以快速启动，因此在软件开发全流程过程中，具备可移植性和一致性，并且能很好地实现资源隔离和限制。基于容器技术的平台服务技术可支持基于Cloud Foundry、Kubernetes+Docker等混合容器编排技术，提供弹性伸缩和服务编排的通用环境，并对应用、中间件、数据库等提供容器化运行环境。平台服务通过容器的方式进行部署，可将不同服务封装为不同的容器，再通过脚本使容器之间按需协作，降低服务在不同主机上部署运行时所带来的工作难度，同时也能够降低因操作不当带来的风险[。

5、建模、仿真引擎服务技术——数字孪生服务技术

数字孪生服务技术，是以数字化方式创建物理实体时空关系和状态的虚拟模型，借助数据融合分析、虚实交互反馈等方式，以数字化方式模拟物理实体在现实环境中的行为，实现和支撑制造系统及其过程的监视、仿真、控制和优化。数字孪生服务技术作为连接物理世界和信息世界的桥梁和纽带，为应用系统的研发、建设、运行、维护等应用和执行者提供实时、高效、可视、智能的数字化服务。数字孪生服务技术的开发基础涉及建模、仿真引擎服务技术，包含建模理论与方法、仿真支撑系统技术及仿真系统应用工程技术。

6、工业应用App（工业SaaS）及集成技术

工业应用 App 承载着工业领域知识和经验，是可满足特定场景需求的轻量化工业应用软件，是工业技术软件化的重要成果，在工业互联网应用中发挥着十分重要的作用。通过工业数据建模、持续优化模型、提炼与抽象工业技术知识，将模型、知识以软件形式进行封装，形成工业 App。在以“工业互联网平台+应用场景”为核心的工业应用软件发展趋势下，工业App是工业互联网应用的主要内容和重要价值体现。相比较于传统工业软件，工业App具有轻量化、定制化、专用化、灵活可复用、研制周期短等特点，可以完整地表达一个或多个问题，解决具体需求场景中所面临的特定问题，并且在App中封装了解决特定问题的流程、逻辑、数据与数据流、经验、算法、知识等工业技术，实现工业技术、知识的封装与固化。

此外，工业App还具有轻代码化的特征，以降低App开发中的人力培养成本，便于工业知识以代码形式进行沉淀、积累。工业App正在逐渐成为设计工具、关键生产环节控制和生产过程管理等重要环节的增强手段。

五、云制造系统的中国特色

围绕提高制造企业市场竞争力的目标，以“两化融合”为主线，云制造的中国特色体现在以下四个“突出”：

一是突出问题（从制造大国向制造强国迈进）导向，牵引云制造建设，加快推进中国制造业的五个转型升级（由要素驱动向创新驱动转型升级；由传统制造向数字化、网络化、智能化制造转型升级；由粗放型制造向质量效益型制造转型升级；由资源消耗型、环境污染型制造向绿色制造转型升级；由生产型制造向生产+服务型制造转型升级）。特别是进入“十四五”时期，国家提出的数字化转型的重点体现在企业的产业数字化和数字产业化两个方面，中小微企业最急需的是便捷的信息化服务资源，要想在数字化转型中能够有效控制投资和提高效率，云制造无疑是优先选项。

二是突出建立以云制造手段、模式、业态为核心的系统。由于国家倡导和地方政府支持，近年来大量企业上云，建立了开展云制造的良好网络应用基础环境，通过信息共享，可以为企业间的协作创造生态发展条件，云制造需要的要素资源越来越丰富。一些互联网服务平台为开展云制造提供了开放共享的服务模式，有力地支撑了云制造的推广。

三是突出工业2.0/3.0/4.0同步发展，即处于数字化、网络化、智能化不同阶段的制造企业皆能在“云”中实现“信息互通、资源共享、能力协同、产品智造，互利共赢、万众创新”转型升级。

四是突出发挥“政、产、学、研、金、用”的团队力量。由于各级政府把发展工业互联网作为支撑供给侧结构性改革和企业转型升级的抓手，工业互联网话题不断升温。科研机构、大学和企业对工业互联网的研究逐步深入，技术和商业模式渐趋成熟。在以企业为主体的应用中，成功案例不断涌现，丰富了产业层面的经验，为科研和资本带来了新的发展方向。对中小微企业而言，应用工业互联网最便捷的模式将是个性定制的客户管理模式和云制造的生产组织模式。

六、云制造系统的典型应用

航天云网是中国航天科工集团基于云制造所提出的理念、模式、技术手段和业态，研究开发的一种“云制造系统”平台[143]。目前航天云网平台已经在工业智能云系统（Industrial Intelligent Cloud System，INDICS）工业互联网平台上开发布置了云制造支持系统（Cloud Manufacturing Support System，CMSS），构建和涵养了以工业互联网为基础的云制造系统产业集群生态，开发了“三朵云”——“国际云、公有云、专有云”应用子平台，并且在航空航天、通用设备制造、模具制造等十大行业围绕纵向（设备云、车间云、企业云、区域云等不同层次云制造系统）、横向（制造全产业链活动）两个维度进行了应用推广，形成了一些典型的应用范例。

1、面向航天复杂产品的协同制造

航天产品属于典型的复杂产品，其研制过程中涉及多领域、众多单位的协作配套，具有多专业学科交叉、高知识含量等特点。长期以来，普遍存在资源配置不均衡、缺乏多学科跨专业协同的手段、生产过程不透明、决策支撑数据不充分等问题。针对航天复杂产品的特点及其研发制造过程中存在的问题，航天云网搭建了面向航天复杂产品的云制造服务平台。在纵向层面，构建了智能设备云、智能车间云、智慧企业云和集团级智能制造云；在横向层面，提供了资源/能力的精准协同、跨企业多学科协同设计、跨企业柔性排产、智能生产、智能服务等智能化应用服务。

通过该平台实现了中国航天科工集团内的各类制造企业的资源共享和能力协同，通过跨阶段并行研制、生产大数据的建模分析、生产过程的监控及优化调度等手段大大提升了设备的运行效率、订单的完成效率和产品的一次加工合格率。

2、基于数字孪生的高端电连接件智能工厂

航天电器智能制造样板间是中国、德国政府间国际科技创新合作重点项目。针对航天电器生产的高端电连接件产品多品种、小批量、定制化的特点，构建了基于云平台的线上线下相结合的智能工厂，解决企业跨事业部协同效率低、与客户/供应商沟通不畅、产业链上下游企业协同手段落后、资源调度不合理、生产运营大数据缺少积累等问题。

项目通过智能制造装备、自动化生产线、车间互联互通网络、智能传感器、产品编码标识、在线监视检测等的建设和使用，实现了产品的柔性混线生产；通过云端设计、生产、管理等SaaS 软件与企业内部传统工业软件的集成开发，打通了线上线下相结合的生产计划、BOM（Bill of Material）/工艺数据、企业运行数据三条主线；通过大数据挖掘与分析技术对企业的生产、质量数据建模，构建质量/工艺优化模型），为企业的设计工艺优化提供决策支持；利用VR技术搭建虚拟工厂，实现远程监控，并通过仿真工具对产线布局设计、物流设计、节拍计算等进行仿真，搭建数字孪生模型，为产线设计及运行提供优化指导。

项目完成后，企业自动化率提升至 60%，产品研制周期缩短了33%，产品不良品率降低了56%，运营成本降低了21%，能源利用率提高了21%。

3、基于大数据的机器人智能云服务平台

航天云网以INDICS工业互联网平台为基础，为佛山华数机器人有限公司搭建了基于大数据的智能云服务平台，以解决公司在日常生产经营活动中面临的设备运维成本高、设备维修响应不及时、设备损耗高、用户企业对机器人设备管理困难等问题。该项目通过智能传感器、智能网关等设备，完成了全国范围内几十家用户企业上千台机器人设备接入云平台，实时采集工业机器人的状态数据和运行数据，开发设备运行工况监测、设备利用效能监控、维修维护管理等多种智能服务 App，帮助企业实现远程监控、预测性维修。项目完成后，佛山华数机器人有限公司可以实时监测机器人运行工况并进行远程维护保养，减少了30%～40%的设备维护时间，使设备用户可以实时掌握设备的工作状态及报警预警处理情况，设备的利用率提升约18%。

七、云制造的未来发展

当前，我们正处于“智能+”、新基建战略举措深度融合的新时代，正逢我国贯彻新发展理念，构建“以国内大循环为主体，推动国内国际双循环”的新发展格局，正面临努力实现高质量发展的新时代发展态势。新一代信息通信技术与先进制造技术融合创新突破“卡脖子”技术，促进国内制造业转型升级的新需求日益强烈。在新时代、新态势、新需求的驱动下，我们认为云制造将会朝着智慧云制造的方向发展，其技术手段、制造模式和业态环境将全方位地升级完善，更加突出“智慧化”特征，更注重数据资源、知识的运用，生产制造系统的自主智慧感知、互联、协同、学习、分析、认知、决策、控制与执行的能力也将整体提升。

智慧云制造是一个复杂系统，在新一代人工智能技术引领下，将着力构建新制造产品/能力/资源体系、新网络/感知体系、新平台体系、新标准安全体系、新应用体系及新用户体系六大新体系。其中，“新”的含义体现了新时代技术与各子体系专业领域技术的深度创新融合。

智慧云制造是一种新型的智能制造系统。宏观地讲，智慧云制造系统是在新一代人工智能技术引领下，融合“人、信息（赛博）空间与物理空间”的关联要素，实现“新智能制造资源/能力/产品”智慧互联、协同服务的一种新型智能制造系统。智慧云制造系统的“智慧”意指云制造系统以新一代人工智能技术为灵魂，形成相互联系、层层递进、系统的“数字化、物联化、虚拟化、服务化、协同化、定制化、柔性化和智能化”（简称“八化”）的能力特征。智慧云制造将具备“新技术、新模式、新业态，新特征、新内容及新目标”（简称“六新”）的新时代特点，服务于制造业向数字化、网络化、云化、智能化转型升级。

新时代、新态势、新需求催生了智慧云制造。智慧云制造是实施我国“制造强国”“网络强国”战略规划和行动计划的一种具有中国特色的新先进制造模式、新技术手段和新业态。智慧云制造是在“需求牵引、技术推动”下持续发展的，它的发展与实施还需要国内、国际的广泛合作与深入交流，同时又要充分重视各国的特色和各行业、各企业的特点。希望通过智慧云制造赋能传统行业，促进我国经济结构的优化，推动我国社会生产力水平实现总体跃升。

本文参照中国工信出版集团、电子工业出版社联合出版的《工业互联网技术与实践 第2版》一书，由魏毅寅、柴旭东著。