雲製造：未來製造業的希望在「雲端」嗎？

圖片展示了雲製造的概念，以及從傳統製造，到智能製造，到智慧製造，到今天的雲製造的過程。

(圖片來源於：瓦薩大學)

導讀

「第四次工業革命」的大潮正席捲而來，各種創新技術風起雲湧，對於傳統行業產生深遠影響，雲計算便是其中重要的一個。瓦薩大學的Yuqiuge Hao的博士論文「雲製造：製造業和雲計算之間的戰略一致性」，著重介紹了由雲計算和傳統製造業相結合，產生的一種新理念「雲製造」。今天，我們結合這篇論文，帶大家一起揭開「雲製造」的神秘面紗，看看它對於未來製造業的影響。

從製造業的變革說起

在目前經濟全球化和新興技術蓬勃興起的大環境下，為了應對劇烈變化的商業環境以及經濟發展中所面臨的挑戰，各個行業和公司都在積極應對，製造業也不例外。回顧之前的製造業革命，例如流水作業線（1960年代），柔性製造（1980年代），可重構製造（1990年代），基於網路和代理的製造（2000年代），直到如今的智能製造（2010年代）。製造業一直處於不斷的變革之中。

毋庸置疑，在最新的變革中，信息技術在扮演了重要的角色，提對於製造業的效率和生產率都起著舉足輕重的作用。信息技術的變革，已經滲透進入製造業的方方面面。它改造了傳統的工業模式，使之向著智能製造邁進。

下面一張圖反應了信息技術的參與度和地理分布度，在這兩個維度上的製造業：

精實製造、敏捷製造

合弄製造、數字製造、計算機製造

虛擬製造、全球製造

網格製造、網路製造

這兩個維度是目前製造業發展的兩個趨勢，即信息技術參與度越來越高，地理分布越來越廣，走向聯網化和智能化。

(圖片來源於：瓦薩大學)

製造業發展趨勢和新興技術的影響

2015年，中國政府制定了「互聯網+」行動計劃，推動移動互聯網、雲計算、大數據、物聯網等與現代製造業結合，以促進產生新的商業模式包括現代製造和創新製造。另外，德國的「工業4.0「戰略計劃，創建了現實物理世界的「虛擬拷貝」，讓製造商可以採取分散性決策，促進智能工廠發展。」工業互聯網「是由通用電氣（GE）提出的一個概念，這個概念在美國得到了廣泛的應用，它重點表述了信息物理系統在製造流程預測、智能監控、和計劃方面的價值。

很顯然，未來製造業的發展趨勢是從傳統的產品生產，向著融合新興技術的製造業解決方案轉變。另外，一些類似的概念例如工業集成化、智能製造等等，也不斷出現。下圖二中展示了幾個主要國家的戰略，以及一些影響製造業發展的關鍵技術，例如：分布式製造、需求驅動、外包、合作製造、虛擬化、集成化、3D列印、雲計算、物聯網、大數據、信息物理系統。

(圖片來源於：瓦薩大學)

雲計算的相關概念

根據2015年Gartner 的報告預測，雲計算將成為十大頂尖技術趨勢之一。 它已經被認為是製造業方面的新型業務策略和技術推動者。根據權威調研公司IDC的評估，「雲」將會在未來十年，助力製造業生產力的提高。到2020年，八成全球性的信息技術公司，將會提供雲計算和大數據分析業務。

"雲"的概念來源於互聯網，2006年8月9日，Google首席執行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會（SES San Jose 2006）首次提出「雲計算」（Cloud Computing）的概念。雲計算是互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，提供可用、便捷、按需的網路訪問，分享一些資源例如網路、伺服器、存儲、應用軟體、服務等等，這些資源通常是虛擬化的，並且動態可擴展。

雲計算，本身不是一個發明型的概念，它是現有的不同技術的一種合作形式。它是一種多學科的交叉研究領域，不僅是面向技術的，也是面向業務的創新。

雲計算在製造業領域的應用

在製造業領域，根據之前的研究，有兩種類型的雲計算應用方式，例如第一，直接使用雲計算作為一項技術，即雲計算版本的製造業；第二，特定行業的垂直雲，即雲製造。

第一種情況下，直接採用雲計算技術，無需用戶投資更多硬體，可以直接訪問可配置的資源（網路、存儲、應用、服務），根據服務付費。除了成本優勢，更重要的是靈活可擴展。目前，雲服務分三種：軟體即服務(SaaS)、平台即服務((PaaS)、基礎架構即服務 (IaaS)。

第二種情況下，則是更進一步了，不僅是計算資源用於服務，而是整個製造業務參與進來。

雲製造的概念

雲製造，是一種基於共享的哲學，代表了一種智能製造模型。它的主要特點是面向服務、知識性、高性能和節能。在這個模型中，結合前沿技術例如雲計算、物聯網、大數據等等，以更低的成本，提供更加可靠和安全的服務，支持整個製造周期。雲計算是為了計算目的，分享技術資源。而雲製造是為了製造的目的，在用戶之間分享廣泛的製造資源。

目前來說，使用雲服務的製造商仍然很少。進一步的說，對於雲製造的概念，大多數公司還存在理解障礙，雲製造還處於起步期。

雲製造服務系統

但是由一些相關的研究已經開始起步，總體來說，有兩種級別的雲製造服務系統：

低級的: 這是社交媒體的製造業版本，可以支持業務分享。就像一個網站或者網頁一樣，提供實時的通信和信息交換，上面有商品提供者和需求者。這種類型例如阿里巴巴、ThomasNet、GlobalSpec等電商。

高級的：B2B 雲製造平台（CMP），提供辦公室到車間的全部集成，以及不同工廠之間的製造合作。這個平台同樣有提供者和需求者，但是它更專註於製造資源和能力的虛擬化，封裝為服務。這些服務可以幫助需求者完成製造活動。CMP 則提供了一個基礎框架，用於在一個合作化的製造流程中，管理整個製造活動。

雲製造產生「合作系統」

雲製造的形式中，在整個製造生態系統中的所有公司，都將具備合作化的工作化境。之前的供應鏈管理中，每個公司和工廠獨立地管理和監控的形式被取代，製造商建立一個啟用雲的「合作系統」。這種業務模式引進了多公司之間的內部以及外部的通信與合作。

雲製造可跨地理區域分布

作者解釋道，在雲的支撐下，製造商有機會管理地理上分布式的資源，為處於全球各地的其他工廠提供製造服務。隨著製造商和其他方更加緊密地工作，分享更多的信息。

企業系統和雲相結合

更進一步說，讓企業系統和雲相適應很重要，例如ERP (企業資源規劃), MES (機器執行系統), PPC (生產計劃與管制), RMA (遠程監控協助)等等。這樣可以保證整個製造操作的運轉和「雲」相配合。

新興技術和雲相結合

物聯網（IoT）和大數據的出現，業改變了製造業的業務模式，助推了雲製造的擴張。越來越多的嵌入式設備、智慧型物件、和智能感測器參與到製造過程中去，確保製造商、車間和不同的合作夥伴之間的通信。關於產品，工藝和生產的實時信息起到了粘合劑的作用。

研究的主要獨創性貢獻

論文作者Hao說，「這項工作的主要的獨創性貢獻，在於它結合了四個不同公司的實際製造案例，所以研究中考慮和反應了實際工業的情況。」

參考資料

【1】http://www.uva.fi/en/news/cloudmanufacturing/