[精选]云制造-制造业信息化发展的新手段新模式

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1、云制造制造业信息化一种新模式、新手段,柴旭东 李伯虎 中国航天科工集团第二研究院,2021/6/15,1,内容提要,1.引言 2.云制造概论 3.云制造初步应用实践 4.云制造的进一步工作,2021/6/15,2,1.引言,1.1 “制造”的含义 传统“制造”： 产品加工的活动与过程，即：将原材料加工为成品。,2021/6/15,3,1.引言（续）,“大制造”： 1）产品的活动与过程覆盖面“大” 涉及产品全生命周期活动与过程 2）制造活动的空间范围覆盖面“大” 从企业内到企业之间到全球 3）制造类型覆盖面“大”： 机械、电子类（飞机、汽车、家电）等 离散制造业 石油、化工等流程（或连续）制造业

2、 钢材、食品等混合制造业,2021/6/15,4,大制造,1.1 “制造”的含义,1.引言（续）,1.2制造业发展需求 我国制造业的挑战与对策 我国已是世界大国，以石油化工、冶金等行业为代表的流程制造业在我国制造业中占据了很大比例，是重要的基础支柱产业。 流程制造工业是一个多品种，多层次，服务面广，配套性强的产业，与其他产业和消费市场关系密切。 挑战：目前，我国许多制造企业处在“微笑曲线”最下端问题 自主创新能力不足，企业“产品开发”及“服务”方面的竞争能力低 产品制造能耗高，并对环境污染严重,2021/6/15,5,微笑曲线 取自“百度百科”,1.引言（续）,经济全球化背景下， 商业模式的“

3、五个转变”：,6,1、以产品为中心到以服务为中心的转变 2、以生产为中心到以客户价值为中心的转变 3、以本地为中心到着眼全球市场的转变,4、以“线下”市场到“线下线上”的转变； 5、以企业内生增值到产业链增值的转变,引自用友资料,1.引言（续）,挑战(续） 我国制造业正面临从产品生产型向产品生产加服务型、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。 培育新型制造模式与手段，进而推动经济增长方式的转变，满足制造企业TQCSEK竞争的需求。这是未来5-10年我国制造业发展需要解决的重大课题。 对策：围绕着提高企业竞争能力，一场以“制造业信息化”为特征的制造

4、业变革一直在我国积极、持续地展开。 我国制造业信息化的指导思想：与时俱进，从十六大提出的“信息化带动工业化”到十七大提出的“工业化和信息化两化融合”及目前提出的“工业化和信息化两化深度融合”。,2021/6/15,7,1.引言（续）,1.3 制造业信息化的新发展 当前焦点：在“八五”到“十一五”的“数字化、集成化、协同化、网络化”的基础上，“敏捷化、服务化、绿色化、智能化”正成为当前制造业核心竞争力的关键因素。 对策： “敏捷制造”：灵活组织制造资源与能力，快速响应市场需求； “服务型制造”：从“产品”为主导的“生产型”制造模式向以“产品”及“服务” 为主导的“生产服务型”制造模式的转变； “

5、绿色制造”：提高资源利用率，降低能源消耗，减少污染物排放，实现可持续发展； “智能制造”：基于知识/智能科学技术，提高制造资源/能力构建、运行、评估的智能化，支持探索新规律、积累新知识、创造新技术。,2021/6/15,8,1.引言（续）,1.3 制造业信息化的新发展（续） 本团队于2009年提出了“云制造”的理念，继而于2010年1月在计算机集成制造系统杂志上发表了一篇题为云制造面向服务的网络化制造新模式的学术文章。目前，在我国科技部等的领导和支持下，本团队进一步联合产、学、研、用等28个单位（见下页），开展了集团级和中小企业的云制造的技术研究与应用工作,并取得了阶段性成果（一期验收）。 我

6、们认为：云制造模式和技术的研究与应用将会促进我国制造业向“产品”加“服务”为主导的经济增长方式的转变，加速推进我国“制造业信息化”，向“敏捷化、绿色化、智能化、服务化”方向发展，进而加快我国制造业实现“敏捷制造、绿色制造、服务型制造、智能制造”,促进制造大国向制造强国迈进。,2021/6/15,9,团队：28个单位、40个课题组,北京航空航天大学,航天二院,恩威协同科技,中国北车,东莞 华中工研院,重庆大学,2021/6/15,10,内容提要,1.引言 2.云制造概论 3.云制造初步应用实践 4.云制造的进一步工作,2021/6/15,11,2.云制造概论,2.1云制造定义 云制造是一种基于网

7、络（如:互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等）的、面向服务的智慧化制造新模式。它 融合与发展了现有信息化制造（信息化设计、生产、实验、仿真、管理、集成）技术及云计算、物联网、面向服务、建模仿真、智能科学、高效能(性能)计算、大数据等新兴信息技术， 将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力的服务云池，并进行协调的优化管理和经营,使 用户通过终端和网络就能随时按需获取制造资源与能力服务，进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。,2021/6/15,12,2.云制造概论（续）,2.2云制造系统架构 三大部分 制造资源/制造能力 制造云池 制造全生命周期应用 一个核心支

8、持：知识/智慧 两个过程：接入、接出 三类人员 制造服务提供者 制造云运营者 制造服务使用者,2021/6/15,13,2.云制造概论（续）,2.3云制造系统体系结构 云制造系统由 资源/能力层 云制造服务平台层（感知/接入层、虚拟资源/能力层、核心功能层、用户界面层） 服务应用层组成 云制造系统实质是一种基于各类网络（组合）的人机融合的新型制造网。,2021/6/15,14,2.云制造概论（续）,2.4云制造技术体系,2021/6/15,15,2.云制造概论（续）,2.5云制造服务对象、内容与特点 云制造服务对象 制造企业用户 制造产品用户 云制造服务内容（利用服务化制造资源/能力） 论证为

9、服务 AaaS (Argumentation as a Service） 设计为服务 DaaS （Design as a Service） 生产加工为服务 FaaS （Fabrication as a Service） 试验为服务 EaaS （Experiment as a Service） 生产为服务SaaS（Simulation as a Service） 经营管理为服务 MaaS （Management as a Service） （产品）运营为服务OpaaS(Operation as a service) （产品）维修为服务ReaaS（Repairas a Service) 集成为服务

10、InaaS( Integration as a Service）,2.云制造概论（续）,2.6云制造是云计算的落地和延伸 云制造是在云计算提供的IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）基础上的延伸和发展，它丰富、拓展了云计算的（1）资源共享内容，（2）服务模式，（3）支撑技术。,2.云制造概论（续）,2.7云制造是制造业信息化发展的一种新模式、新手段,新的制造业经济发展方式： 由“生产”型向“生产”加“服务”型为主导的“网络化、协同化、敏捷化、绿色化、服务化、智能化”方向发展 。,新的制造业信息化系统的技术手段： 制造资源和能力技术手段发展为智慧化“数字化、物

11、联化、虚拟化、服务化、协同化、智能化”。,制造业信息化的新模式新手段,2.云制造概论（续）,2.8云制造技术、应用与产业的现状 “技术”取得阶段性成果 本团队于2009年提出了“云制造”的理念。 2010年 “云制造”的研究得到科技部863计划的认可，联合产、学、研、用等28个单位以集团级和中小企业的云制造应用为背景，在关键技术、支撑平台及应用技术方面，已取得阶段性成果。 2010年8月，欧盟第七框架启动了ManuCloud项目，500万欧元，为期3年。 相关研究引起国内外同行关注，先后有美国、新西兰、英国等大学及研究机构开展云制造研究。,2.云制造概论（续）,2.8云制造技术、应用与产业的现

12、状（续） “应用”初见成效 应用示范 面向航天复杂产品的集团企业云制造 面向轨道交通装备的集团企业云制造 支持企业业务紧密合作的中小企业云制造 支持产业集群协作的中小企业云制造 正进行佛山、襄阳、武汉、宁波等智慧城市中的智慧制造规划和合作实施 “产业”开始起步 随着云制造的深入开展，正催生一批面向制造企业提供云服务的第三方专业服务商，以及开发实施云服务技术与系统的软硬件企业。 但形成云制造产业链尚需要时间以及各方面的共同努力。,内容提要,1.引言 2.云制造概论 3.云制造初步应用实践 4.云制造的进一步工作,2021/6/15,云制造讲座,21,2021/6/15,22,开发了云制造服务平台

13、，构建了云制造服务系统 接入了100万亿次高性能计算资源，320TB存储资源 10多种、300套机械、电子、控制等多学科大型设计分析软件及其许可证资源 总装联调厂等3个厂所的高端数控加工设备及企业单元制造系统 制造过程各阶段的专业能力（如多学科设计优化能力，多专业、系统和体系仿真分析能力、高端半实物仿真能力等）,4.1面向航天复杂产品的集团企业云制造 4.1.1平台与系统,2021/6/15,22,云制造讲座,模式：基于云制造的资源共享 手段：批作业、虚拟交互服务,模式：基于云制造的协同设计仿真 手段：分布互操作服务,模式：基于云制造的设计生产一体化 手段：基于模型的协同服务,模式：面向制造能

14、力的生产策划 手段：云排产,4.1面向航天复杂产品的集团企业云制造（续） 4.1.3航天复杂产品研制的新模式与新手段,2021/6/15,23,4.2.智慧城市中云制造案例,云制造是推进“两化”深度融合、促进产业发展与转型升级的一种有效手段 云制造平台是一个面向中小企业的公共服务平台，通过制造能力与制造资源的服务化和接入云制造平台，实现 产业对接 制造资源和能力交易 整合和优化产业资源配置，按需使用和共享制造资源与制造能力 提高产业链上业务的协作能力 进而延伸产业链，实现产业建链、补链、强链。转变产业发展方式。,对接 交易 整合 协同,制造资源与制造能力,新型产业链和产业集群,云制造平台天智网

15、,2021/6/15,25,云制造平台天智网 在佛山、襄阳、武汉、宁波、无锡、广州等地启动了相应的规划和实施工作。,云制造平台天智网,企业企业 - 个人,全产业链在线协同,资源 - 能力（服务）,建立面向企业的私有商圈，建立面向个人的虚拟社区，实现企业、个人之间的B2B2C,提供资源/能力发布、管理与共享平台，整合大量制造资源/制造能力,提供研发、销售、生产、采购、服务等制造全周期产业链在线协同业务服务,商业模式 政府引导+社会参与+市场化运作 探索出一种龙头企业带动产业链上的上下游企业伙伴上线的（1+N） 商业推广模式 商圈构建私有信用体系,提供业务协同服务支持企业线上全产业链协同,协同研发

16、服务 众包模式 基于3D在线协同设计仿真模式 基于3D在线设计制造一体化模式 协同采购服务 招投标模式 询报价模式 直接下单模式 协同生产服务 委外加工模式 协同排产模式,协同营销服务 代理模式 经销模式 联营模式 协同售后服务 上门维修服务模式 现场技术服务模式,提供“一站式”配套服务提高企业运行效率，创造更大价值,银行金融服务,政府公共服务,行政服务大厅,万博士,物流服务,日东仓储服务,信用认证,信用评级,企业征信,基于天智网的协同研发案例,汽车是复杂的机电液控耦合系统，汽车研发是一个非常复杂的系统工程，涉及20003000个核心零部件，动力、底盘等系统零部件可达500个以上。 汽车整车企业及研发总承企业在开放式创新环境下，整合外部技术资源来降低研发成本、提高研发速度是一种常用的研发模式，约40%以上零部件目前通过外包方式开展设计。 汽车造型创意设计 零部件逆向工程设计 零部件外发加工生产 ,天智网上的汽车数字化协同制造流程（续）,2、研发众包,3、协同设计,4、工艺会签,5、3D打印,加工厂/供应商,3D打印,物流企业,需求方,1、研发商圈,设计师联盟,研发企业,案例演示,1、需