制造业信息化服务平台的体系架构研究

杨秋影，张入通，尹作重，闫晶娅

YANG Qiu-ying, ZHAGN Ru-tong, YIN Zuo-zhong, YAN Jing-ya

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

0 引言

经济的快速增长，社会需求的多样化，信息技术的高速发展，使得制造业从原有的企业模式向信息化和服务化发展，因此制造服务业应运而生。制造业信息化服务是以“制造即服务”为理念，以制造全过程为对象，以制造过程的“软性化”（指在价值构成中服务等软件的比重较之设备等硬件的比重不断增加）为目标，利用网络化技术实现服务，从而给制造业带来更多的发展和提升，也满足顾客更加多样化和个性化的需求。一种以服务为特色、节能低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式和技术手段的新的云制造模式正在蓬勃发展，它能够带来制造的敏捷化、服务化、绿色化和智能化。制造业信息化服务平台就是建立在物联网和云制造技术基础上的制造业服务化的应用和研发平台。

自在十六大上提到的“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”，我国制造业信息化也逐渐发展起来，从而带动了制造业信息化服务平台的建设和应用。我国在制造业信息化方面的研究与应用已经取得了很好的成绩，从而加快了各种中小企业信息化服务平台的建设，制造业信息化服务平台首先在装备制造、汽车等方面的生产得到了大范围的发展和应用，主要有工业机器人、计算机辅助制造、网络协同制造、快速成型、制造执行系统等行业，具有华南精密制造研究院的工业机器人服务平台，西北快速成型技术工程中心的快速成形服务平台，北京机械工业自动化研究所的MES服务平台。这些技术的应用和研究在一定程度上推动了中国两化融合的发展，促进了工业转型的进展。

制造业信息化服务平台的建设是一项涉及面广、研究内容多、技术难度大的复杂系统工程。为了能更全面、深入和系统地理解制造业信息化服务平台的功能作用和运行模式以及指导制造业信息化服务平台的研究和实施，本文将基于云平台的管理理念，结合制造业信息化服务平台的组织形态和运作模式中的具体特点，分析制造业信息化服务平台的体系结构及其功能特征，从而加快制造业信息化服务平台的建设进程，促进制造业生产方式的改变和发展。

1 平台的体系结构

制造业信息化服务平台的体系结构是由一组能够体现制造业信息化平台的模型组成的，通过模型来表达平台中各部分的功能特性和运行过程，从而更加深入的分析和挖掘平台的潜在价值，进而改进目前制造业信息化服务平台的体系结构。

制造业信息化服务平台体系结构由功能模型、组织模型、信息模型、资源模型和过程模型等五个模型组成，如图1所示。

1.1 功能模型

用户可以通过访问信息服务平台使用平台提供的各种服务功能。制造业信息化服务平台的功能模型分为应用层、技术层和基础支持层三部分，如图2所示。

图1 制造业信息化服务平台体系架构

图2 制造业信息化服务平台功能模型

应用层：包含制造信息模块和产品协同开发模块，制造信息模块可以发布用户所需要的行业信息、商品信息和供求信息等与制造业相关的信息；产品协同开发模块的主要功能是把在制造信息模块发布信息的企业、研究院所、高校、专家、产品用户等组织起来，并在平台上协同设计新产品、新工艺，还可以进行产品的体验活动等，让平台上的用户得到更多人性化和定制化的服务。

技术层：所使用的技术主要分为信息交换和过程管理两类技术。信息交互的技术主要有数据的集成技术、采集技术和图像声音传输技术等，过程管理的使能技术主要包括 CPFR、项目管理技术、协同关系管理和流程管理等，预测与补给（CPFR）。CPFR 旨在为企业协同库存与客户关系管理提供高性能的规划与管理，降低合作企业的库存和应用成本。

基础层：包括相关的技术标准和协议、数据库、安全策略等所组成的平台的开发所需要的技术支持和应用支持。

1.2 组织模型

制造业信息化服务平台是一种产学官研的组织模式（如图3所示），把政府部门、企业、高校、研究院所、中介机构、产品用户等许多与制造业有关的组织和机构整合在一个平台之上，在政府支持、参与和监督的基础上，建立信息化管理、制造和服务机构，通过虚拟研究所进行，任意双方可在平台上通过网络进行协同设计、虚拟制造和协同开发新产品。这种组织模式有利于保护相关知识产权、协调利益分配和相关技术的保密，而且更有效到的利用现有的制造资源和技术资源，提高和促进科学技术向产品转化的效率。

图3 制造业信息化服务平台的组织模型

1.3 信息模型

制造业信息化服务平台的核心就是拥有最广泛的制造业相关的关键信息，因此在信息模型中就包含公共服务信息、制造行业综合信息、技术服务、行业需求以及行业最新动态等其他信息。制造业信息化服务平台的信息模型是建立在企业、科研院所和高校等相关行业的制造信息的基础上，进而整合、增添和完善后形成能为制造行业交流而服务的一个信息模块，为制造业信息化提供更多的信息资源。

公共服务信息主要包括：

国际国内制造业发展方向等宏观信息；

制造企业供需现状等信息；

制造业有关的一些技术创新、发展态势、最新成果等相关的制造信息。

企业综合信息主要包括制造企业基本信息、产品信息、服务信息和创新信息等。

技术支持与服务信息主要包括技术创新信息、高校及科研院所信息、专家信息、最新产品信息等。

其他信息相关金融机构信息、电子政务信息、相关公共和专业信息网站信息等。

图4 制造业信息化服务平台信息模型

1.4 资源模型

制造业信息化服务平台的资源模型主要由信息资源、技术资源、人力资源、物能资源组成。

制造业信息化服务平台的信息资源是由市场供需信息、客户需求信息、技术进展信息、管理方案信息、加工过程信息、质量监测信息等。

制造业信息化服务平台的技术资源有信息整合技术、管理方案技术、优化决策技术、设计方法技术、加工工艺技术、后勤保障技术、营销策略技术等。

制造业信息化服务平台的人才资源包括在各成员企业中、人才市场，高等院校、科研机构或其他企业的兼职人才。

制造业信息化服务平台的物能资源主要包括物料、设备、能源、土地、厂房、工具等，与传统企业的物能资源构成基本一致。但在平台中，网络、计算机资源是不可或缺的，它们才能满足平台虚拟、快速更新的要求。

1.5 过程模型

制造业信息化服务平台的过程参考模型能够体现整个系统的运行信息，从而能够保证运行的流畅和管理和控制，有效的实现集成。

其实现过程可简要描述如下：

1）在政府的支持、协调和参与下，利用计算机网络（Internet和宽带网），整合科技资源和技术力量，建立一个制造技术支持和服务中心、管理和协调中心。整个中心是长期存在的，也是相对稳定的，可以长期和持续地提供网络化制造全方位支持。

2）通过制造技术支持和服务中心，建立一系列基于ASP模式的面向制造企业的制造功能系统。

3）在网络化工程技术中心技术支撑和基于ASP的一系列网络化制造功能系统的应用支持下，制造企业利用Internet和宽带网络可以开展各种网络化制造业务。

2 结束语

本文主要针对制造业信息化服务平台的体系架构的主要框架模型的功能和组成进行了研究和描述，能够促进更多的企业能了解并参与到信息化服务平台的发展和建设中，也为制造业向信息化服务化的转型提供了参考方向和模型。随着信息化进程的加快，传统的制造业必然需要向信息化和服务化发展，制造业信息化服务平台为制造业信息化提供了一个良好的环境，其体系结构也需要进一步的规划和研究，使得符合制造业信息化的需求，促进制造业的转型和发展。

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