基于云计算的装备制造业供求平台设计

基于云计算的装备制造业供求平台设计*

赵红， 苏剑峰

(沈阳工业大学 管理学院， 沈阳 110870)

摘要：随着信息技术的快速发展，我国装备制造企业需要加快信息化建设的步伐，并进行技术升级和资源整合。云计算作为一种新兴的数据处理模式，能够加强装备制造企业之间的信息共享。在分析装备制造业对产品、技术、设备和服务等需求的基础上，提出基于云计算的平台架构方案。对平台功能模块进行描述，设计出基于云计算技术的平台业务流程数据模型，为进一步实现系统目标和满足客户需求提供借鉴。

关键词：云计算； 供求平台； 装备制造业； 技术升级； 资源整合； 信息共享； 软件即服务； 平台即服务； 基础设施即服务

中图分类号：F424文献标志码： A

收稿日期：2014-10-20

基金项目：辽宁经济社会发展研究基地项目(2014lsljdwt-21)。

作者简介：宋罡(1980-)，男，辽宁沈阳人，讲师，博士，主要从事创新与创业管理、品牌战略等方面的研究。

doi：10.7688/j.issn.1674-0823.2015.02.07

装备制造业是为满足国民经济各部门发展和国家安全需要而制造各种技术装备的产业的总称，是国民经济发展的装备部和基础性产业[1]。2013年全国规模以上装备制造企业实现工业增加值同比增长11.03%，行业发展仍面临国内外需求低迷、订单不足、产品利润下滑等诸多困难，存在进一步下行的风险。装备制造业主营业务收入、利润等经济效益指标总体呈快速回升趋势，且回升速度快于产销，保持了平稳中速的发展态势[2]。目前，我国装备制造业处于全球产业链中低端，产业链高端缺位，企业创新能力薄弱，尚未掌握核心技术。对于大型企业，获取更多的技术以形成更好的生产工艺继而制造出精良的产品有利于巩固其在行业中的已有市场份额并开拓新的市场；对于小型企业，获取更多的需求信息能帮助他们在行业中站稳脚跟。吸收先进的知识有利于跟上步伐，防止被市场淘汰。因此，装备制造业需要一个有效的、专业的供求信息平台，为用户提供装备制造业产品、设备、技术、服务等各种信息，并保证这些信息资源能够在平台中有效地流通。在云计算下，提供商和用户几乎不进行任何交互，用户可以花费最小的成本使用和配置一组共享存储资源。供求平台利用云计算技术把繁多且分散的装备制造业生产信息、产品信息和其他信息整合在一起，向企业提供其所需要的服务。

一、云计算及其应用

1. 云计算的理念

云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式，是并行计算、分布式计算和网格计算的延伸与发展，其计算资源(包括计算能力、存储能力、交互能力等)是动态可伸缩被虚拟化的，并以服务的方式提供。云计算的核心思想是对海量的计算、存储、网络资源集中进行统一管理和调度，构成一个资源池，通过互联网向用户提供IT基础设施、数据和应用的租用服务。它具有五个基本特征，即资源池、虚拟化、弹性、自动化、度量计费，可以按需使用并扩张，免费或者按使用情况收费。在按需获取信息资源时，不需要有高配置的终端设配，仅需通过网络向远端的云计算服务提供商传送所需的信息。服务商利用其硬件资源按需进行计算，将运算结果反馈给信息需求客户端[3]。

云计算提供三种服务模式，即基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)。云计算的实现如图1所示。

(1) SaaS：云端集中式托管软件及其相关数据。云计算把程序通过浏览器传给成千上万的用户，消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，用户只需要支出一些租赁服务费。企业无需再配备IT方面的专业技术人员，同时又能得到最新的技术应用，满足企业对信息管理的需求[4]。

图1　云计算的实现

(2) PaaS：SaaS模式的一种应用。PaaS能对现有各种业务能力进行整合，具体可以归类为应用服务器、业务能力接入、业务引擎、业务开放平台。向下根据业务能力需要测算基础服务能力，通过IaaS提供的API调用硬件资源；向上提供业务调度中心服务，实时监控平台的各种资源，并将这些资源通过API开放给SaaS用户。客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，但能控制部署的应用程序，也能控制运行应用程序的托管环境配置[5]。

(3) IaaS：消费者可以处理、存储基于网络和各种基础的计算资源，利用所有设施。用户能够任意部署和运行处理软件，包括操作系统和应用程序。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、储存空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件(如防火墙、负载均衡器等)的控制。

云计算方便为用户提供各种互联网服务。云平台是以云技术为基础而构建的对资源进行整合和共享的平台。这种平台允许开发者将写好的程序放在“云”里运行，且可使用“云”里提供的服务。云计算的出现使应用模型的中心从桌面系统变成网络。从云平台提供基于“云”的服务供开发者创建应用时采用，开发者不必构建自己的基础，完全可以依靠云平台来创建新的SaaS应用。云平台的直接用户是开发者，而不是最终用户。云平台是由搭载了云平台服务器端软件的云服务器、搭载了云平台客户端软件的云电脑以及网络组件所构成的，用于提高低配置或老旧计算机的综合性能。供需平台在网上给交易双方提供互相满足供给需求的机会，供需双方能随时随地地获取自己所需要的信息。

2. 云计算的应用

学者和业界人士一直在研究利用云计算解决现实中的问题以提高系统运行效率和方便用户。张鼐(2010)认为，云计算网络和信息资源共享的结合能有效地增强信息资源共享的能力，从内容构建和服务构建两个方面给出了云计算下信息资源共享模式[6]。刘婷婷等学者引入可信根和信任传递思想，构建了一个提供可信IaaS服务的云计算平台。在充分考虑虚拟化层hyper-visor特点的基础上构建信任链，建立从可信根到管理虚拟机用户操作系统的信任链，并将信任链扩展至上层应用程序，保证了用户虚拟机顺利开启[7]。刘士军等发现，中小企业迫切需要在原材料、零部件供应和技术方面与其他企业进行合作以保证自身的发展。他同时构建了基于SaaS的中小企业业务协同服务支撑平台，为中小企业提供低成本高效率的业务协同解决方案[8]。郭双等(2013)认为，在目前形势下融合物联网和云计算能有效地增强农业科技和服务体系，进而推动现代农业的发展。在大连政府主导农业发展的环境下，通过构建信息采集模块、网络模式、云计算模块、新型服务展现四个模块，建立一个具有大连特色的农业信息服务模式[9]。路致远等(2013)在分析电动汽车服务平台功能设计的基础上，结合云计算架构构建了由用户接口访问层、服务管理层、服务平台核心服务层三部分组成的软件架构，并提出了基于私有云和混合云联的部署模式[10]。王玉等(2013)根据“分散资源集中使用”、“集中资源分散服务”的原则，设计了基于云计算的新模式，构建一个为产业集群服务的新平台，既能够促进中小企业的信息化，又可以为大型企业提供私有云外围的服务[11]。崔立真等(2012)认为，云制造服务体系中的合作伙伴协同能实现产业专业化分工和社会化协作[12]。

可以看出，在云计算的环境下双方用户能够通过各种途径实现装备制造业信息技术资源的共建、共知、共享，双方持有互利互惠的理念，共享发展，不断拓展信息共享范围。云计算具有超强的计算能力，因此使用云计算处理信息共享和业务协同更加简便。本文试图在供求信息平台上采用云计算的网络存储及虚拟共享等技术，使装备制造业的产品、设备和服务等信息能够充分共享，促进装备制造业企业的发展和产业的繁荣。

二、装备制造业供需双方需求分析

装备制造业是国民经济发展特别是工业发展的基础，是为国民经济和国防建设提供生产技术装备的制造业，是制造业的核心组成部分，是资金密集型、技术密集型产业，为国民经济各行业提供技术装备，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。装备制造业供求信息分为产品信息、技术信息、设备信息、服务信息等，需要政府提供组织协调和公共服务。

1. 产品信息需求

发达国家如美、英、日、德始终将装备制造业产品当作发展、创新的重点，将装备制造业产品作为国家工业基础的主体和前端[13]。十二五后，随着我国现代化进程的深入，经济发展的重心从经济和社会的发展速度转向发展质量，装备制造业正在朝着更高的目标发展。在金融危机的影响下，装备制造业产品需求量趋于平稳增长，但其未来的增长幅度将会减小，所以装备制造业企业必须保证自身的供需平衡。但是，有些企业并没有认清自身规模实力，盲目扩张生产规模，导致主能产品过剩，企业生产的产品在市场上供大于求，使得交易市场秩序陷入混乱。有些企业为了赢得订单故意调低价格，使市场出现价格战的恶性竞争，导致整个行业的利润率下降。此时，这些企业并没有通过研发或购买新的工艺来降低其产品成本，而是为了降低成本维持一定的利润率，采用偷工减料的方法。假设所有企业把自己产品的供求信息发布到装备制造业供求平台上，则企业之间可以互相参照其他企业的供求信息来调整自己的生产计划。比如企业发现其生产的某种产品在市场上供不应求，就应该加大该产品的生产力度；相反，企业看见其生产的产品在市场上供过于求，则应当减小该产品的生产规模，并将行业的发展重点转移到其他产品的生产上，以完善企业自身的发展结构。

2. 技术信息需求

从全国范围看，R&D投入占GDP比重较低。因此，政府应该加大R&D投入力度，把重心放在培育新型产业上，这就更加需要多家企业进行合作，共同进行技术的交换与研发。装备制造行业想要得到更好的发展，必须重视学习先进技术，研发先进的生产工艺以提高产品质量和降低产品生产成本。一些高端的装备制造业尤其需要加强原始创新，开发出适用于全产业的共性、关键性、平台技术性及成套技术。在发展过程中遇到瓶颈时，企业应该重点攻克部分技术，形成自主技术支撑。在装备制造业供求平台上，企业应发布自身所需要的一些技术，这样其他能够提供此技术的企业在登录平台时就能获得该信息并与需求企业取得联系完成合作；或者一些需要某项技术的企业可以通过平台联合起来，共同完成技术研发。同时，企业之间可以通过平台开展交流学习，定期开展组织培训，互相学习先进的技术。平台可以建立索引数据库以方便企业进行查询，云计算技术能够根据企业的需求为企业推荐适合的技术信息。

3. 设备信息需求

我国装备制造企业众多，目前广泛存在着一些资源闲置的问题。一些企业没有订单时机器空闲在车间，而机械设备具有相通性，平台可以整合企业闲置设备、新设备需求、设备技术、研发资源、研发能力等方面的信息，使闲置的设备经过简单的改造成为能够满足企业需要的专用机器，为企业节省大量成本。若一些企业想提高产品质量，或是为新研发的产品寻找合适的生产设备，就可以在供求平台上发布信息，这样有相应设备的企业就会与其取得联系。而如果没有企业拥有符合条件的设备，在平台上看到设备需求信息的企业可以着手进行研发。也可以基于平台建立装备制造业二手设备网上市场，全面促进二手设备的流通，整合大中型企业研发资源，建立松散型技术研发联盟以从事专机设计、闲置设备改造等研发业务。

4. 服务信息需求

目前出现了一种新兴产业——生产性服务业，即为保持工业生产过程的连续性、促进工业技术进步、产业升级和提高生产效率提供保障服务的服务行业，是与制造业直接相关的配套服务行业。它是从制造业内部生产服务部门独立发展起来的，并依附于制造业企业而存在，贯穿于企业生产的上游、中游和下游诸环节中，以人力资本和知识资本作为主要投入产品，把日益专业化的人力资本和知识资本引进制造业。企业可将需要的一些配套服务信息发布在平台上，同时服务业企业也可将自身能够提供的服务信息发布在平台上，如装备制造业中一些大的企业可能会采用核心部件自己生产、非核心部件外包的生产方式，这样既能解决大厂部件的需求问题，又可以解决服务型企业生产订单少的问题。目前，我国为提升装备制造业产业链的综合竞争能力，全面发展高端物流业，这就需要通过网络化、信息化、电子商务等现代化管理手段，为装备制造企业提供专业的原料部件的咨询、检测、推荐、采购、仓储、配送、技术服务等一站式外包服务，实现物流服务企业与生产企业的无缝链接，实现生产企业的零库存管理，为企业至少降低运营成本3%~5%。

三、云计算下的供求平台设计

1. 平台设计框架

所谓供求平台就是先接收数据，对其进行专业化处理，然后将处理后的数据传输给信息需求者，为产品或设备等信息需求者及时地提供准确的产品设备生产和销售信息，并能提供在线交流和信息反馈的平台。因此，供求平台的设计需要相应的数据接收、数据处理和信息传输等多个系统的有机配合，同时要有相应技术的支持，才能保证信息服务平台的运作，具体如图2所示。

图2　装备制造业供求平台框架

基础设施层存放着云计算的硬件资源，全方位地支持云计算服务。一些应用服务器或PC机组成的基础设施层能动态地通过虚拟化技术切分的云计算硬件资源向用户提供所需的服务。

应用平台层包括了云计算提供的软件服务和核心技术，其通过分布式计算技术来利用基础设施层的硬件资源，为外界提供统一的计算、存储能力，并为用户提供分布式计算服务、存储服务以及一些有助于企业运用的辅助服务。

在交付服务层中，企业产品生产者或技术提供者等通过互联网终端注册登录，将自己提供的产品或设备服务等信息输入到供求平台。服务系统会对各种信息进行数据处理和整合，存放在数据库中。当需求者查询相关信息时，系统会调用数据并传送给需求者，从而提供产品信息等资源云，企业能够获得详细的产品信息或者设备信息、服务信息等。当需求者未找到所需产品时，可登录系统将其所需要的产品信息传输到系统终端上，系统将对信息进行整合和处理，将数据存入数据库中，以方便企业进行查询。

2. 平台信息数据设计

在这个信息平台中，云数据库是负责管理用户注册、身份参与、实际数据传输的。提供者发布装备制造业产品、设备和服务等信息并进行信息共享，创建一个可以自主交互的平台。用户先进行账号注册，注册成功后云数据库将为该网络节点生成一个与注册账号相对应的ID，此ID是对等网络中节点的唯一标识平台，可以衍生出生产者节点和市场节点。生产者节点组成的生产信息资源云负责提供装备制造业产品设备生产信息和相关服务，市场节点组成的销售信息资源云负责提供装备制造业产品设备生产信息和相关服务的销售及市场动态信息。

系统索引器中包含云计算技术、Web 2.0技术、XML数据交换技术等。在供求平台中，供方和需方需要对某个产品进行大量的交流磋商。而Web 2.0的特征是网络用户共同参与、互动和分享，在这个开放的平台下用户可以在任何时间、地点分享自己的观点[14-15]。各企业可以在网上发布信息，进行互相交流，这些信息将存入数据库中，避免丢失。

可扩展标记语言(XML)可以对文档和数据进行结构化处理，从而能够在部门、客户和供应商之间进行交换，实现动态内容生成、企业集成和应用开发。XML可使用户更加准确地进行搜索，更加方便地传送软件、组件，更好地描述事物。也就是说，XML的出现可以方便地实现流程自动化和信息交换自动化[16]。用户录入的信息通过XML规则进行描述，对装备制造业产品、设备、技术和服务数据的结构资源位置进行映射关系描述，并转换成计算机可以识别的语义信息，当其他用户请求时，系统将对资源位置信息进行分析后再获取和分析综合数据，最后将其推送给终端用户。在信息平台的开发中，使用这种技术能够提高数据交换的准确性和效率，增加信息共享的便利性，具体如图3所示。

图3　XML数据交换系统

云计算电子商务信息共享属于跨组织信息系统，将两个及以上各组织的信息子系统连接起来，跨越各自的组织边界进行信息交流和数据交换。装备制造业各个企业通过平台互相传递各种相关信息，结合相关产品企业供应者和需求者的实际需要，基于云计算技术的完善和发展，构建以企业为核心的装备制造业产品信息服务的创新模式，实现企业之间的互动信息资源共享[17]，如图4所示。

图4　平台云计算数据流

3. 平台相关模块介绍

(1) 信息发布模块。该模块的目的是为企业提供一个获取相关行业信息与动态的窗口。信息包含装备制造业国内外政策、装备制造业国内外发展状况等，由信息录入、修改与维护、信息类别等子模块组成。

(2) 装备制造业知识模块。用户可以在该模块了解装备制造业国内外的最新技术和装备制造业各个分类的知识。模块按照装备制造业各个小类进行划分，划分后的每个小模块都有详细的知识内容。

(3) 网上展示模块。用户可以在该模块上看到一些装备制造业产品生产和新技术的视频、图片等，这样能够推广装备制造业的新产品、新技术，加大企业品牌的宣传力度。

(4) 电子目录模块。用户可以在该模块上检索和查询相关产品、技术、外包服务等，大大缩短了用户搜索资源的时间。其由产品数据库、产品分类、产品搜索、产品展示4个子模块组成。

(5) 供求信息发布模块。该模块为装备制造业企业用户提供了一个销售渠道，供需双方可在网上发布产品和生产所需要的大型设备的销售和需求消息，同时用户还可在模块上发布外包信息，使装备制造业信息能够有效流通，促进产业发展。此外，用户可通过订制手机短信及电子邮箱等方式完成信息的发布与查询。供求信息模块由产品售后、供求信息发布与查询、订单查询、物流信息查询等子模块组成。

(6) 留言板模块。供需双方可以在此模块上互相交流，用户可以和行业专家直接进行信息交流，以解决具体的生产和销售问题。该模块由留言发布、留言查询、留言管理等子模块组成。

四、云计算下供求平台的实现

装备制造业供求平台运用现代信息技术、通讯技术、计算机技术，整合与装备制造业有关的各种信息资源，对供求信息进行同步管理。云计算有一个优势，就是用户不必购买新的功能超强而价格昂贵的服务器和部署软件，而是向云服务提供商定制相应的服务，由他们提供基础设施构架及软硬件资源和服务。在建立物流公共信息平台的过程中，运用云计算的目的是对网络资源虚拟化构成资源池，对其进行统一管理，为用户提供各种产品技术服务及基础设施服务。本文中的供求平台由应用层、平台层和网络基础设施层三个部分构成，系统总体架构如图5所示[18]。

图5　云计算系统的总体架构

1. 基础设施层

基础设施服务层是供求平台运作的载体，利用服务器虚拟技术把一系列的硬件资源虚拟成可以量化的IT资源，以服务的形式为企业提供电子商务活动所需的虚拟主机、操作系统和相关硬件设施。用户可以租用云计算平台来替代自建数据中心，在租用的云计算平台上部署装备制造业产品、设备、技术、服务等信息的应用，以减少供应商的IT投入和维护成本。为了降低系统安装与维护的复杂程度，维护人员会使用Linux工具和Web技术。维护人员可以快速访问到相应的存储服务，企业可以通过弹性云计算的网络界面去操作在基础平台上运行的各个实例，按需付费，有效节约企业服务成本。

2. 平台层

平台层主要包括三个部分：一是电子商务服务资源分布存储平台；二是资源调度平台；三是服务功能平台。资源分布存储平台从高可靠性和经济性出发，通过网络对松散耦合的粗细粒度资源应用组件进行分布式部署、组合与利用，形成可变粒度服务[19]。本文中云运营商把数据库通过网络分散到多个存储设备中。目前市场上存在的一些关于装备制造业的交易平台只能满足装备制造业的公共需求操作，用户不能在平台上获取适合自己企业的定制服务，如装备制造业中某个企业与其他企业的业务接洽内容有差异等情况。资源调度平台采用虚拟化技术使跨系统的服务资源实现统一调配和集成管理，减少了系统冗余。服务功能平台是服务系统的核心部分，旨在为用户提供统一的服务接口，进行各项服务功能的自动部署，实现计费、认证、注册、通信和内容分发等各项服务的有机整合，提高多并发任务下的平台运作效率。PaaS共享平台数据流程如图6所示，云运营商首先根据装备制造业产业需求创建信息平台，依据产业需求来定义数据种类及应用策略，并据此建立满足产业需求的数据库。同时，运营商会和各个企业进行沟通、听取意见，根据他们的不同需要制定调整方案并试运行该平台，将数据库升级为符合产业和客户需求及特点的共享数据库[20-21]。

图6　PaaS共享平台数据流程

3. 服务应用层

建立装备制造业的交易数据中心，可以将装备制造业产品和设备交易服务体系中涉及的生产、质量检验、支付款项、物流等交易环节进行有效的连接，形成集成化应用体系。开发出以装备制造业产品、设备、技术、服务等数据中心为载体的交易服务软件，可以请专业人员管理、维护软件，提升软件的信息功能。应对数据进行有效的处理及存储，当用户需要时能够随时随地取用。装备制造行业里的各种信息能够非常有效地流通及反馈，用户只需根据自身需求，通过手机、电脑等终端获取自己需要的产品、设备、技术、服务信息，作好公司计划[22]。

五、结论

本文设计了基于云计算的装备制造业供求平台，在分析装备制造业行业供需双方需求的基础上，结合云计算的业务流程，根据数据共享的需要给出了数据流程，企业能根据平台上的信息相应调整自己的计划以实现更好的发展。云数据库由专门的技术人员管理和维护，系统能够通过用户的搜索输入记录进行计算，为用户推荐其所需要的信息。装备制造业的产品、设备、技术和服务等信息在平台中的迅速流通，可以使企业用户方便地通过终端输入和调用信息，企业能够根据这些云数据选择最适合自己的信息，并根据平台上的信息预测行业的发展趋势，以对自身发展规划进行动态调整。由于该平台通过云计算管理大量的数据，可能会受到数据安全的挑战，未来的研究可将有关数据安全保障的云安全技术引入供求平台系统中进行研究，以实现系统的更高目标和满足用户的更多需求。

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Design of supply and demand platform of equipment

manufacturing industry based on cloud computing

ZHAO Hong, SU Jian-feng

(School of Management, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)

Abstract：With the rapid development of information technology, the enterprises of equipment manufacturing in China need to accelerate the pace of information construction, and upgrade the technology and integrate the resources. As a new data processing mode, cloud computing can strengthen the information sharing between the equipment manufacturing enterprises. Based on the analysis of the requirements of products, technology, equipment and services in equipment manufacturing industry, the framework of the platform is proposed based on cloud computing. The platform function module is described, the business process data platform model is designed based on cloud calculation technology, in order to provide reference for realizing the system goal and further meeting customer demand.

Key words： cloud computing; supply and demand platform; equipment manufacturing industry; technology upgrading; resource integration; information sharing; SaaS; PaaS; IaaS

(责任编辑：张璐)

*本文已于2015-03-27 15∶42在中国知网优先数字出版。 网络出版地址： http：//www.cnki.net/kcms/detail/21.1558.C.20150327.1542.013.html