雲製造-嵌入式系統在先進製造領域的應用

上海工程技術大學機械工程學院院長程武山談「雲製造」的定義。

雲製造是一種從雲端運算延伸出來的新興製造模式，結合現有最新資訊化製造技術、雲端技術與物聯網等技術，把各類製造能力虛擬化、服務化，通過網路和雲製造平台中介軟體，讓客戶隨時獲取按需使用的優質廉價的服務…

上海工程技術大學機械工程學院院長程武山，導論出雲製造是一種融合現在資訊化製造技術、雲技術、物聯網等技術，把各類製造能力集虛擬化、服務化並進行智能化管理，通過網路和一個雲製造平台中介軟體，將製造全生命週期的前期、中期、後期提供給用戶，提供隨時獲取按需使用的優質廉價的服務。

雲製造是一種以規範化和通用化的行業標準為基礎，以互聯網和物聯網為支撐環境，滿足顧客個性化產品需求和提高加盟製造商利潤為目標，具智慧化、綠色化、低消耗、高可靠性、高可伸縮性的先進製造模式。

雲製造的特點在於將製造資源虛擬化、標準化與自動化。整個雲製造的體系結構從下至上分為：資源層、製造雲運行支撐平台與服務層。服務層提供設計服務、製造服務、供應鏈服務、行銷服務與銷售服務，製造雲運行支撐平台則提供設備資源、軟體資源、人力資源、無形資源、技術資源，資源層部分則提供製造資源雲化管理、雲服務調度與組合管理、雲服務運行與監控管理、資源提供者管理與服務使用者管理，往下則尋求能提供資源服務的資源提供者。

雲製造的各階層概述

程武山進一步說明，最下方資源層包括：1.設備資源。2.軟體資源，如產品設計、模擬、加工過程中涉及的相關軟體。3.人力資源。4.無形資源，企業無形資產、商標等。5.技術資源，如專利、著作權等。製造雲運行支撐平台則提供各種資源的雲化技術，包括資源的服務化描述、服務化封裝、服務註冊與發佈等。該平台需要提供面向需求的雲服務調度、優化和組合支持；以視覺化形式監控雲服務的運行品質。最上面服務層則面向服務使用者提供個性化的各種製造服務，包括設計服務、製造服務、供應鏈服務、營銷服務與其他。

程武山列舉由上海工大科技組研製開發的電腦集成製造系統(CIMS)，涵蓋了雲製造的資源層、運行支撐平台與服務層的件置，對整個CIMS進行電子商務或ERP的管理，系統會依照訂單與排程下，自動選取它所要的配件，然後通過生產線進行加工，然後將半成品經過電子標籤打標，再匯入成品庫存，這樣就是典型雲製造的應用。

程武山指出，雲製造的關鍵技術在於：1.傳感技術：對製造過程的位移、溫度等信號數據化。2.傳輸技術：包括無線、網路與光纖傳輸等。3.RFID：電子標籤及晶片、讀寫器、中介軟體等技術。4.視頻技術。5.生產過程的全程監控。而生產過程的雲端化，需以嵌入式技術為核心，將先進資訊技術與機電裝備等技術相結合，並注意到在不同類型企業下，雲製造資源的調度。

雲製造優化產業結構

程武山指出，德國前200大裝備製造商年銷售總額達434億歐元，但真正新產品設計？製造？銷售比例僅佔2.3%，其餘是備品、諮詢、改進、故障修理、維護等資源供應鍊。當嵌入式、網路、傳感技術等與工業產品融合，會促使產品、裝備向數位化、網路化和智慧化方向發展；而嵌入式應用在汽車電子所佔的價值比重達30-40%甚至達70%，也促進了高端數控機床與智慧生產線的發展應用。

另外，世界各國製造業積極轉型成綠色製造，應用綠色材料、綠色能源，研發綠色產品、加強能源調度並注重節能環保。像三菱電機、寶鋼等就是對全生產過程能源的使用進行即時監控和控制的綠色製造企業。

全球製造業正加快從生產型製造轉型成服務型製造，並將非核心業務專業化外包以實現成本最小化，製造服務化已成為製造企業走向價值鏈高端的重要途徑，像通用電氣、陝鼓動力等，其傳統製造僅占其總產值30%、32％。大陸製造業必須依賴四大戰略轉型，實現從低端低技術、生產型、粗放型、低價值鍊製造，轉型成高端高技術、服務型、綠色與高價值鏈製造業。