面向产业联盟的云制造应用模式及关键技术研究

2018-01-17，，，，

浙江工业大学学报 2018年1期

，，，，

(1.浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州 310014；2. 浙江工业大学计算机科学与技术学院，浙江杭州 310023)

近年来，以云计算、物联网和大数据等为代表的新一代信息技术的快速发展为制造业转型升级带来了新的契机，一种新的制造模式——云制造(Cloud manufacturing, CM)逐渐成为学术界和工业界研究与应用的重点和热点，其借鉴云计算思想[1]，以“制造即服务”为理念，为制造业由生产型转型为服务型提出了一个崭新模式.现有的研究较多地聚焦于云制造的概念建立和技术探索，还没有形成对具体实际应用具有指导意义的云制造平台，这也是今后云制造需要研究的重要内容.产业联盟(Industry alliance)是指企业间结成的互相协作和资源整合的一种合作模式[2]，它共同寻求新的产品标准、产品定位和产品协作，促进行业内部的健康发展.一般地，联盟成员限于某行业内的企业或是同一产业链各个组成部分的跨行业企业，如特种设备行业多数已成立了相关联盟，产业联盟这一模式能以行业之力降低潜在的风险，并有助于实现联盟内部的资源调配优化，从而成为企业优势互补、拓展发展空间、提高行业竞争力和实现超常规发展的重要手段.

云制造基于互联网为更有效提升产业联盟企业整体制造能力提供了平台支撑，一方面云制造能够有效集成产业联盟成员企业的各种优势制造资源，在行业内形成共享的资源池；另一方面通过优化组合利用这些资源提升企业自身的竞争优势.为此，以产业联盟作为云制造的应用对象不仅具有重要的学术价值，同时也有重要的实际意义，将进一步有效激发企业的积极性，更好地提高我国制造业水平.笔者针对产业联盟企业的特征，提出面向产业联盟的云制造(Cloud manufacturing for industry alliance, CMIA)的概念，对其含义、框架、制造服务描述和建模技术等内容进行了研究，并给出了面向电梯产业联盟的云制造服务平台，验证了CMIA模式的可行性和有效性.

1 相关研究

设计适合于制造企业特点的云制造模式，并在该模式下对制造服务进行描述和建模具有重要意义，不仅能够界定制造服务的适用对象、应用范围、建模方法以及资源使用策略，而且也直接影响到云制造平台的有效性和实用性.

在云制造应用模式研究方面，李伯虎等[3-5]提出了公有制造云和私有制造云的概念，并将云制造平台划分为物理资源层、虚拟资源层、核心服务层、应用接口层和应用层；尹超等[6]提出了一种面向中小企业的云制造应用模式，对相关共性关键技术进行了探讨；邰德艺等[7]借鉴多功能开放型企业供需网思想，提出了基于企业合作的云制造服务模式，并设计了基于资源合作的中小企业云制造平台；尹翰坤等[8]在针对汽摩零部件新产品研究中，提出了一种汽摩零部件云制造服务平台总体框架；顾新建等[9]针对我国模具行业现存问题和需求，提出了一个模具行业需求驱动云制造服务平台；战德臣等[10]在研究集团企业存在资源和能力重复建设问题基础上，提出了面向集团企业的云制造服务模式；吴晓晓等[11]面向航天领域，提出了基于资源集约、支持集团集中管控、面向成员单位的资源共享、面向成员单位研制协同、对外协作的云制造应用模式；王时龙等[12]提出了面向区域经济体的云制造服务平台；Lu等[13]提出了混合云制造，指出其是由两种或多种云平台共同组成的，以满足企业不同时期不同需求；范文慧等[14-15]针对不同的云制造平台之间存在异构性和不兼容性等问题，提出了基于联邦模式的云制造.

在云制造服务描述研究方面，尹超等[16]提出了一个包含输入、输出、约束条件及成功效果组成的四元组云制造服务定义对制造服务进行描述；尹翰坤等[17]提出了包含云制造服务相关信息、提供的功能、服务效果和状态信息的四元集合对制造服务进行描述；朱李楠等[18]提出了制造资源的五元属性集合(资源云标志、基本属性集合、功能属性集合、综合评价信息、资源状态属性)云表述模型；郑浩等[19]提出了一种包含资源标志、基本属性、功能属性、使用属性和物理-虚拟映射的五元组对云制造虚拟资源进行形式化描述；任磊等[20]在对云制造资源虚拟化研究中，将虚拟化后的资源抽象形式化描述为包含物理制造资源统一标志、基本信息、主要功能、非功能性特征、动态变化状态信息和制造任务负荷情况共六个属性的元组；李慧芳等[21]提出了一个包含基本信息、所属类别、状态信息、功能信息和质量的制造云服务形式化描述五元组模型.

在云制造服务建模研究方面，黄沈权等[22]结合制造云服务建模需求，提出了支持演化的云服务元建模框架；郑浩等[19]提出了一种适宜云制造模式的虚拟资源建模和优化组合方法；黄剑等[23]提出了多维度制造资源本体语义建模和制造资源元模型概念；朱李楠等[24]提出了基于云制造体系结构的双层资源模型对制造服务进行建模.

针对以上应用模式的特点及应用领域，笔者进行了归纳、总结，如表1所示.

表1 云制造应用模式的特点与应用领域Table1 Characteristics and application of cloud manufacturing application model

现有的研究针对云制造的应用范围、制造特点提出了不同的云制造应用模式；针对广义云制造服务描述和建模问题，提出了云制造服务描述N元组模型和云制造服务建模框架及相关模型.然而，并不能很好地适应产业联盟企业的实际需求，其主要原因有：

1) 产业联盟不适合采用私有云制造应用模式，私有云中主要面向某个大型企业，其所提供的制造服务是相对封闭的，而产业联盟企业之间是松散的关系，既有合作也有竞争，通过私有云的方式将导致制造资源和制造能力的过度共享，不利于保护优势企业的积极性；产业联盟也不适合采用公有云制造应用模式，公有云中的制造服务是开放的，这意味着云制造服务主要是通用型的制造服务，难以集成可靠、完善和个性化的制造服务，这一特征往往使公有云制造演变为一般意义上的信息获取的平台，难以有效满足产业联盟企业实际制造需求.

2) 采用N元组模型对云制造服务描述，虽然保证了服务的语义化、形式化描述，但无法保证海量的、错综复杂的云制造服务进行高效、快捷和准确的管理.

3) 现有云制造建模框架及模型并不能保证产业联盟产品中共性特征的复用和个性特征定制.

由于产业联盟企业已经达成某种制度约束，共同致力于本产业的健康发展和制造水平的提高，已经存在某种产业标准或制度，而且联盟企业必须要遵循这些标准，如特种设备产业联盟，这一潜在的标准或制度约束决定了联盟企业具有共性的制造需求，使得制造服务更有价值，因此从本质上说，面向产业联盟企业的云制造是一种具有契约关系的基于互联网的云服务平台，在形式上属于横向可扩展的社区云.通过对云制造服务进行多粒度层次化划分，可实现云制造服务的高效管理，通过对产业联盟的特征进行分析，构建领域模型，可实现产品共性特征的复用和个性特征的定制过程.

2 CMIA应用模式

2.1 CMIA的概念

以产业联盟企业为应用对象，根据联盟企业间既竞争又协作的特点，提出面向产业联盟的云制造CMIA的概念，为联盟企业提供共性制造服务和个性化制造服务，以提升联盟企业整体制造水平，其定义如下：

定义1面向产业联盟的云制造(CMIA)是一种基于互联网的以服务产业联盟企业为主旨的制造模式，它基于领域思想规划和制造服务建模，在提供优质共性制造服务的同时，又能够提供个性化制造服务，从而提升联盟企业的整体制造水平.

CMIA的目标是为产业联盟企业建立一个制造服务发布、制造服务获取、制造服务组合和制造服务使用并且能够对制造服务监管的公共服务平台，不仅可以方便地获取共性制造服务，而且也可以获取适合企业特点的个性化制造服务.CMIA使用角色主要可以归纳为4种：

1) 云制造平台运营者.是CMIA的第三方，负责平台维护和技术服务，监管制造服务的真实性和有效性，为成员提供信誉评价.

2) 制造服务提供者.联盟企业拥有的制造服务在经过审核后可以注册接入制造服务资源池中，并根据制造服务的价值和使用次数获取相应的收益.

3) 制造服务使用者.注册审核通过的产业联盟企业可以通过平台提供的功能使用其中的共性制造服务，也可以根据本企业需求定制个性化制造服务，并按需为提供者支付一定的费用.

4) 监管部门.负有产业联盟企业监管职责的部门，实现对联盟企业的监管、标准制订、联盟组织讨论等，可以通过云制造平台获得联盟企业规定公开的产品审核数据.

根据以上成员角色，CMIA的概念模型如图1所示.

图1 CMIA概念模型Fig.1 CMIA conceptual model

2.2 CMIA的框架

CMIA的框架包括5层架构，即资源虚拟化层、服务资源层、服务管理层、服务引擎层和企业用户层，同时支持这5层运行的有相应的支撑环境，其框架如图2所示.

1) 资源虚拟化层.该层涵盖了分布在不同地理位置的产品设计开发全生命周期所涉及到的制造服务硬件和软件资源、人力资源、信息资源、服务资源、知识资源及其他资源，并通过2G/3G/4G、有线网、无线网、传感器、条形码、二维码、RFID和摄像头等技术和设备对资源进行感知和描述；运用分布式技术、物联网技术和虚拟终端技术等中间件，将感知的制造相关资源云端化虚拟接入CMIA平台中，实现制造资源物理的互联和互操作.

2) 服务资源层.从服务的类别看，制造服务包括与产品制造全生命周期相关的所有服务，如产品设计服务、产品分析服务、产品加工服务和产品数据服务等.该层存储了与本产业联盟企业相关的制造服务，这些制造服务包括共性的制造服务，以及个性化制造服务，如产品设计服务、有限元分析服务、零部件加工服务、装配服务、仿真服务、工艺设计服务和成本预算服务等，以及监管部门所提供的检测服务、标库管理服务和审核认证服务等.

3) 服务管理层.该层主要针对制造服务进行管理，包括服务建模、服务开发、服务描述、服务访问控制策略和服务组合策略等功能.

4) 服务引擎层.该层主要针对服务的使用，包括服务发现、服务注册、服务匹配、服务演化、服务组合、服务部署、服务交易和服务评估等功能.

5) 用户层.该层为联盟企业、监管部门和平台运营者等，提供统一、高效和安全的UI接口，通过可视化操作界面，可以透明地使用已经订购的制造服务，也可以将制造服务注册到服务资源库中，同时还可以发布需求、投标招标和云社区互动等；监管部门通过该平台对产品进行检测、实验、认证和反馈等.

上述5层是CMIA的核心功能，为支撑CMIA的运行，需要配置相应的支撑环境，包括硬件环境、软件环境、产业联盟协议和安全协议等.

图2 CMIA平台的框架架构Fig.2 CMIA platform framework

2.3 CMIA运行模式

CMIA平台的运行模式如图3所示.一方面，首先对用户的需求订单进行分析与研究，并根据其制定任务方案和抽象建模；然后由联盟专家组通过云制造服务平台中的相关构件对产品设计计算领域模型进行构建，接着将领域模型封装成设计计算服务，并基于粒度思想将制造服务划分为原子服务、复合服务和产品服务，最后注册到产品设计计算服务库中.

图3 CMIA运行模式Fig.3 CMIA platform product manufacturing activities of the operating mode

另一方面，按照产品的结构，将产品从物料生产到产品零件、部件和产品组装等各个制造过程环节，分别封装为对应的原子服务、复合服务和产品服务三个粒度的制造服务，最后注册到产品加工制造服务库中.接着将以上两个服务库聚合到云制造平台服务库中，由平台相关构件对产品服务进行匹配、组合和调用等配置，得到制造计划和制造方案流程，据此由联盟企业或外协企业对产品进行加工制造、组装，最后在监管部门对产品的检测认证合格后，进行批量生产并投入市场.

3 多粒度层次化制造服务描述技术

3.1 制造服务粒度划分

产业联盟中的企业分布在不同地理位置上，制造活动涉及的环节很多，贯穿于产业链全生命周期的制造服务具有较大的异构性，这就要求CMIA中的制造服务具有灵活的可组合特征，从而为企业灵活选择和组合服务提供基础，提高资源的利用率，实现“集中资源分散服务，分散资源集中使用”的目的.

基于粒度思想提出了一种多粒度层次化制造服务划分方法.根据制造服务的基本功能，将其划分为不同粒度的制造服务.将粒度值为1的服务称为原子服务，它表示功能是不可再分的；将粒度值为2的服务称为复合服务，它表示是由若干原子服务通过组合而成的；将粒度值为3的服务称为产品服务，这些服务是由原子服务和复合服务组合而成，且可以直接使用的服务.粒度值从一个侧面表征了服务的复杂程度和可使用特征.根据该思想，将制造服务划分为3类：

1) 原子服务.粒度值等于1，实现一定功能的且不可再分的制造服务.如电梯导轨部件的弯矩设计服务.

2) 复合服务.粒度等于2，由若干原子服务组成，能独立完成某一部件的设计或制造的制造服务.如电梯导轨部件的设计服务.

3) 产品服务.粒度等于3，由若干原子服务或复合服务组成，能独立完成某一产品设计或制造的制造服务，如乘客电梯设计服务.

以上3类服务之间通过服务的“组合关系”相互映射，复合服务通过组合多个原子服务的功能完成较为复杂的部件制造，且多个复合服务可以共享一个原子服务；产品服务通过组合多个复合服务完成某一产品的制造，该服务根据联盟企业实际需求可被共享，单制造过程相互隔离，相互透明.这3类服务自底向上构成了一个金字塔的形状，如图4所示.

图4 多粒度层次化制造服务间的映射关系Fig.4 Mapping relationship between multi-granularity manufacturing service

多粒度层次化服务在提高服务灵活性的同时，为快速响应用户需求提供了一种有效途径.在根据用户需求组合服务时，可采用自顶向下的组合思路，先看是否有产品级的服务能够满足需求；如果没有，则可以先组合复合服务；最后再组合原子服务.这样能够提高服务组合的效率，减少服务组合的成本.而且多粒度层次化制造服务也为服务演化提供了快速求解方法，能够根据已有的组合方案快速地演化出所需要服务.

图5 电梯多粒度层次化制造服务Fig.5 Multi-level hierarchical manufacturing services for elevator

图5给出了一个电梯特种设备设计计算服务实例，将电梯特种设备的设计服务划分为原子制造服务、复合制造服务和产品制造服务，这三种不同粒度的制造服务具有清晰的映射关系，即能够提高制造服务的灵活性，又能够提高制造服务的复用程度.同时这种层次关系也能够快速地为联盟企业定制出个性化的制造服务，提高制造服务的组合效率.

与已有的研究[16-21]相比，本方法将制造活动过程的所有服务按照其功能属性或服务对象结构划分为3个不同粒度，在服务查询、服务匹配、服务组合和服务调用等云制造服务管理操作中，能够更加层次化、清晰、快速和准确地响应用户的需求，实现云制造服务的高效管理.

3.2 基于本体的制造服务描述

CMIA利用本体技术对制造服务进行描述，以实现智能化的服务查询、服务组合.本体是客观存在的一个系统的解释和说明，是对共享概念模型的明确、形式化的规范说明[25].常用的Web服务本体描述语言是OWL-S，它包含服务配置文件(Service profile)、服务基础(Service grounding)和服务模型(Service model)三大组件，其中Service profile和Service model的主要功能是通过对Web服务的抽象描述来为服务的发现与组合做技术支撑，而Service grounding 则主要是用于怎样来描述服务及访问服务.

Service profile类描述了云制造服务的基本信息、功能属性和非功能属性.通过Service profile类对云制造服务的描述，可以快速准确响应制造服务使用者与制造服务提供者之间的语义匹配.基于制造服务粒化的思想，采用三大组件中的Service profile描述类对CMIA制造服务资源进行描述，其对CMIA制造服务的定义如下：

定义2CMIA制造服务是一个八元组WS=，其中：ID表示制造服务的标识；Name表示制造服务的名称；Input表示制造服务的输入参数；Output表示制造服务的输出参数；Granularity表示制造服务的粒度，取值为{1，2，3}；Provider表示制造服务的提供者；Profile表示制造服务的功能；QoS表示制造服务的服务质量.

以图5中给出的电梯设计中的曳引机选型计算服务为例，按照上述定义的制造服务给出的OWL-S描述方法部分描述代码如下：

…

000022

cfTractionMachineMS

xiolift

This service is used to select the model of traction machine. It includes five modules for calculation of traction machine: 1) performance calculation；2) torque calculation；3) velocity calculation；4) spindle load calculation；5) turning force calculation.

The user evaluation

Q=2 000；V=0.75；η=0.88；α=0.475；

…

Pe=12 kw；T=686 Nm；v=1.748 m/s

….

该代码给出了曳引机选型计算服务的ID，Name，Provider，Granularity，Profile，QoS以及服务的输入、输出等属性与属性值，其中制造服务的Granularity粒度属性应按照3.1节提出的方法对制造服务进行粒化，从而可以方便地对服务进行查询、组合等操作.

通过此方法对海量、错综复杂的云平台资源池中制造服务进行完备、准确和高效地描述，有效地提高了用户对制造服务查找匹配、组合和调用等配置的效率，并能够准确、快速和层次化地响应用户发布的制造需求，使得用户能够获取廉价优质的制造服务，从而大大缩短了用户的制造周期，减小了生产成本.

4 领域驱动的制造服务建模技术

4.1 制造服务领域模型

为更好地为支持联盟企业的制造活动，CMIA中的制造服务库应该具有较强系统性、内聚性和可复用性.CMIA采用领域工程思想对制造服务进行建模，构建一个面向产业联盟的产品领域模型，该领域模型能够对产品的制造过程进行完整建模，兼顾共性制造需求和个性化制造需求，然后根据产品领域模型开发制造服务，提高制造服务的针对性、可用性和有效性.

领域工程是为一组相似或相近系统的应用工程建立基本能力和必备基础的过程[26-27]，它覆盖了建立可复用资源的所有活动，是目前可复用资源基础设施建设的主要技术手段.图6给出了CMIA领域驱动的制造服务建模过程，从领域工程的角度，整个过程包括领域分析、领域设计和领域实现，从服务建模的角度，整个过程包括领域模型、制造服务抽取和制造服务开发，领域工程阶段的输出是服务建模阶段的输入；在此基础上，假如需求发生变更，在需求演化分析驱动下使得制造服务建模过程成为一个闭环循环系统，能够根据制造需求的变化动态调整CMIA中的制造服务，从而更好地支持联盟企业的制造活动.

图6 领域驱动的制造服务建模过程Fig.6 Domain-driven manufacturing service modeling process

以电梯整机设计计算为例，图7给出了面向产业联盟的电梯设计计算领域模型.该领域模型对电梯实际计算过程进行建模，包括选型与配置、机房受力计算、井道结构受力计算和曳引机选型计算等15个关键步骤，并对每个步骤进行细分，抽象出原子设计计算服务，比如钢丝绳设计计算步骤包括：滑轮等效数量计算、安全系数计算、钢丝绳受力计算、钢丝绳质量计算、钢丝绳根数校核计算和钢丝绳两侧张力计算等6个原子设计计算服务.共性的设计计算服务的实现遵循电梯国家标准，个性化的设计计算服务根据企业实际需求.

在建立领域模型时，需要考虑以下几个主要问题：

1) 统筹设计共性服务与定制服务：一般地，制造服务是以国家标准或行业标准为基础的，但是企业多年的生产经验往往有助于产品的优化设计，因此在构建共性服务的同时，也需要考虑个性化服务，这些制造服务应能够方便地与共性制造服务相融合，如电梯制造服务中的地面受力计算服务提供了个性化设计计算服务以适合不同企业的设计需求.

2) 制造服务的依赖关系：制造服务往往不是相互独立的，彼此间存在一定的依赖关系，即一个制造服务的输出可能是另外一个制造服务的输入，为此在制造服务建模时，需要考虑制造服务的这种内在的依赖关系，图7中虚线表示了制造服务间的依赖关系，如曳引轮相关计算服务依赖于曳引条件计算服务.

3) 制造服务的演化特性：由于新的需求、新的标准、新的材料以及新的技术都将影响产品的制造，因此需要根据这些变化对制造服务进行演化，确保制造服务的实时性和先进性.

领域模型由产业联盟中的产品领域专家建立，为建立CMIA制造服务提供依据，确保制造服务的系统性、有效性、可用性和正确性.

4.2 面向领域的制造服务开发过程

制造服务的开发涉及领域专家、联盟企业和服务开发者，图8给出了CMIA中原子服务、复合服务和产品制造服务的开发过程.首先领域专家根据制造需求建立产品领域模型；服务开发者根据产品领域模型抽取出制造服务，并进行实现、封装和注册；CMIA平台根据制造需求首先对产品服务进行查询，若查询失败，则继续查询复合服务，基于查询结果进行服务匹配、组合与装配和部署等；若查询复合服务仍失败，则继续查询原子服务，重复以上步骤，直到完成整个服务库的迭代查询.如果没有满足需求的服务，则对制造需求进行重新分析与建模、进入开发新原子服务过程.

a—参数依赖(额定载重量、轿厢自重、曳引比、曳引轮直径)；b—参数依赖(截面面积导轨距离)；c—参数引用(额定载重量)；d—参数依赖(切口角度静拉力)；规范1—GB 50199—1994；规范2—GB 7588—2003;规范3—GB 24478—2009;规范4—GB 8903—2005;规范5—GB 16899—2011图7 电梯设计计算领域数据模型Fig.7 Domain data model of elevator design and computing

图8 面向领域驱动的制造服务开发过程Fig.8 The domain-driven manufacturing service development process

进一步分析开发发现，图8的制造服务开发过程包含三个闭环循环：第一个循环是根据制造需求，查询复合服务库，组合装配出新产品制造服务，该循环周期较短，成本较低；第二个循环是根据制造需求，查询原子服务，组合出新的复合服务，该循环完全可以自动实现，周期最短，成本更低；第三个循环是根据新的制造需求，通过领域分析、开发新的原子服务、组合新复合服务和装配新产品制造服务，该循环包含前面两个闭循环，其完成的周期最长，成本也最高.

CMIA通过三个制造服务闭环循环能够实现服务的变更，满足新的制造需求.与现有研究[22-24]相比，该方法有效的实现了产业联盟产品共性技术的复用和个性定制过程；同时，具有三个闭环循环的云制造服务开发过程，不仅将云制造服务进行粒化，而且还将服务开发过程进行粒化，有效的解决了云制造服务开发过程中搜索匹配周期长，服务层次杂乱、服务之间关系混乱等问题.

5 应用实例

电梯作为一类重要的特种设备，关系到人们的生命与财产安全.为提高电梯的制造水平，许多省份都成立了电梯产业联盟，例如浙江省是较早成立电梯产业联盟的省份.然而由于大多数电梯企业属于中小型企业，在电梯设计制造过程中普遍存在制造水平不高、设计验证时间较长以及制造资源无法共享等问题.在此背景下，课题组开发了面向电梯产业联盟的云制造平台.

面向电梯产业联盟的云制造服务平台是CMIA在电梯产业联盟的应用和落地，能够为电梯产业联盟中各企业提供设计服务、制造服务、装配服务和测试服务等功能服务，同时集成监管部门对电梯产品的远程测试、认证服务；实现电梯产品从论证、设计、加工、仿真、测试认证和营销到报废回收全生命周期活动中的资源整合，以提高整个产业联盟制造效率.

云平台的主要界面如图9所示，包括CMIA首页面、后台管理页面和服务组合页面.目前，该平台具有的功能有制造服务管理、服务依赖管理、服务组合注册、服务调用、服务可视化组合和服务部署等主要功能模块，包含的制造服务主要是面向电梯整机的设计计算服务和关键零部件有限元分析服务，其中设计已经集成的制造服务包括电梯整机设计计算服务、关键零部件有限元分析服务等.

图9 面向电梯产业联盟的云制造服务平台Fig.9 Cloud manufacturing service platform for the elevator industry alliance

以设计计算服务为例，云制造平台结合电梯整机的实际需求，基于领域思想建立了电梯设计计算领域模型(图7)，构建了原子设计计算服务库，并基于设计计算服务库通过服务组合方式得到复合服务库.表2列出了部分设计计算原子服务、复合服务和产品服务，这些服务具有组合依赖关系.

表2 电梯CMIA制造服务列表Table 2 Elevator CMIA manufacturing service list

在原子服务库和复合服务库的基础上，根据联盟企业实际需求，组合装配出适合企业的设计计算服务系统，图10(a，b)为某电梯企业组合装配的直梯设计计算服务系统和自动扶梯设计计算服务系统，右侧导航栏给出了垂直梯和扶梯的设计流程，每一步计算都直接调用CMIA的制造服务.不同联盟企业可以共享制造服务资源，同时又可以透明地使用制造服务，防止企业敏感数据的外泄.

CMIA平台为特种设备监管部门还提供了接口，方便对联盟企业提交的设计结果进行审核和型式实验，可以及时发现设计中存在的问题并给出审核结果，不仅提高了监管部门的工作效率，而且能够及时监管联盟企业电梯的设计结果.

实际应用表明：面向电梯产业联盟云制造平台有助于解决联盟企业的实际制造需求，在提供共性制造服务的同时，也提供企业个性化制造服务，在提高制造水平的同时，降低制造成本，缩短制造周期，提高企业竞争力.

图10 基于CMIA的电梯设计计算服务系统Fig.10 CMIA-based elevator design and calculation service system

6 结论

产业联盟是企业间结成的互相协作和资源整合的一种重要合作模式，被广泛应用于特种设备行业.在研究产业联盟的行业特点及现存问题基础上，提出了一种面向产业联盟的云制造(CMIA)应用模式，对CMIA的概念、内涵和框架进行了研究，并着重对制造服务的描述和建模技术进行了研究，给出了多粒度层次化制造服务描述方法和领域驱动的制造服务建模技术，以提高制造服务的组合效率、智能化程度，通过提供共性制造服务和个性化制造服务满足联盟企业的制造需求，提升联盟企业制造水平的目标，最后给出了一个CMIA应用实例，证明了CMIA的可行性和有效性.下一步将基于远程有限元的分析服务、基于远程型式试验的云测试服务等服务模块完善系统原型的功能.

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