1 背景
全球制造业正面临全球新技术革命和产业变革的挑战，新一代信息通信技术快速发展并与制造业深度融合，引发制造模式、制造流程、制造手段、生态系统等重大变革。基于云的制造资源/能力接入平台成为这场科技变革的主流形态，国际巨头纷纷开展相关云服务平台的建设和应用实践。在以云制造为代表的智能制造新模式下，企业想实现制造资源和制造能力共享和协同，需在云制造环境下集成接入科研生产活动中大量的生产、加工、测试等设备资源、软件资源等，并使其服务化，消除制造资源/能力的信息孤岛，实现底层设备业务数据向云制造网络的无障碍导入。而由于制造资源/能力类型、接入方式、接入手段的多样性，制造资源/能力接入云制造环境缺乏统一标准，传统企业向智能工厂转型升级的难度、成本极大。
2 硬制造资源接入集成设计方法
2.1 集成内容
根据制造全生命周期活动中业务资源应用需求，智能制造服务平台中接入集成的硬制造资源一般包括以下内容：成套装备：包括大型仿真试验系统等成套装备、数字化生产线等；生产设备：包括机加设备、电装设备、环境试验设备等。
2.2 集成后应用
装备/设备接入智能制造服务平台后，可在平台上开展以一下业务应用，主要包括：进行状态监控及资源利用率分析；进行装备/设备管理；进行装备/设备的在线租用、调用；支持资源协同计划。
装备/设备接入智能制造服务平台后，应为平台提供以下数据支撑：装备/设备的基本信息；装备，设备的能力信息；装备/设备的时间信息；装备/设备的状态信息；装备/设备的任务信息。
2.3 集成方式
对于数字化基础良好并具有相应整套计算机控制系统的成套仿真试验设备，可通过增添一台双网卡的本地服务器去衔接转换实时网络(反射内存网)与科研网络，实现物联化和设备的接入，如图1所示。
图1 成套仿真试验设备的接入方式
对于数字化生产线，一般有以下两种集成方式：可通过对数字数控中心(DNC)、车间制造执行系统(MES)和企业资源规划系统(ERP)等系统的集成，实现高端数字化生产线的接入和控制；在对生产线的物料、工装添加条码标签以及赋予各类资源统一的数字标识进行生产线设备信息状态的自动或半自动采集而形成数字化制造中心信息库的条件下，可通过对数字化制造中心信息库的集成实现数字化生产线的物联化接入。
根据本身具备联网能力与否，生产设备的集成方式一般有以下两种情况：可采用安装智能采集终端及传感器或I/O信号采集装置的方式对本身不具备联网能力的生产设备进行设备改造，在完成改造后，应对生产设备的数据信息进行集成。
3 软制造资源接入设计方法
3.1 集成内容
软制造资源的接入集成应能实现该资源的管理和按需调用，智能制造服务平台接入集成的软制造资源一般包括以下内容：企业信息系统：包括ERP、CRM、PLM、OA等；工具软件：包括CAD、CAE、CAM、CAPP、EDA等；应用集成平台：包括协同仿真平台、多学科优化平台等；知识库：包括公共模具库、零件库、故障诊断规则库等。
3.2 集成后应用
软制造资源接入集成后的批作业应用模式可按如下功能模块设计：多主体用户应以可批处理的作业文件形式提交各自的计算密集型的分析任务(如航天复杂产品气动、热等场分析)或生产订单类任务；智能制造服务平台应能帮助用户找到合适的制造资源/能力来处理任务，以使多主体用户由于制造资源/能力聚集而成倍提升效率；在当前待处理任务过多的情况下，智能制造服务平台应能根据优先级安排任务在队列中等待，以使多主体用户可操作其他任务；应能让多主体用户实时查看任务的当前状态、任务被处理的过程以及任务被处理完的结果。
软制造资源接入集成后的虚拟交互应用可按如下功能模块设计：多主体用户应向智能制造服务平台提交对制造资源/能力的使用需求或者对个性化制造资源侑皂力环境的定制需求；多主体用户以敏捷获得和操作云端的环境来完成制造任务(如结构设计、工艺设计甚至是半实物仿真试验等)；智能制造服务平台应能自动帮助用户创建虚拟化的制造资源/能力环境，并能推送操作界面到用户桌面；在虚拟交互应用模式中，多主体用户可不知道制造资源/能力环境的具体位置和制造资源/能力环境的维护方法，以使本身精力集中到所擅长业务领域。
软制造资源接入集成后的协同互操作应用可按如下功能模块设计：多主体用户应基于不同的制造资源/能力共同创建并协同完成制造任务(如多学科虚拟样机设计优化、半实物仿真试验等)；智能制造服务平台应能自动帮助用户创建时空一致的协同环境，在广域分布环境(或者部分的高性能集群环境)自动执行并发互操作或业务流程流转，动态查找、调用、同步相应的制造资源/能力完成某些子任务；多主体用户应能实时查看任务的当前状态，根据提示参与协同过程，并通过三维可视化等方式跟踪云端协同制造的中间结果。
3.3 集成方式
软制造资源的接入集成方式一般有如下要求：应对接入智能制造服务平台的软制造资源进行虚拟化、服务化改造；应按照实际业务应用需求选择虚拟应用发布或服务化(SOA、SaaS)封装的方式实现各类“软”制造资源的接入；应在虚拟化、服务化之前对单机版的软件、模型进行相应云化改造；对于在windows操作系统里面运行的用VC++编写的ExE形式的软件和模型，可通过Automation技术使其暴露出类似DLL的接口；在软资源虚拟化、服务化采用J2EE技术将其封装成web服务的情况下，可通过Java调用COM组件的Jacob技术实现；宜对采用客户端/浏览器(B/S)架构的软件和模型进行软件展示层、业务逻辑层、数据持久层的改造，以适应多租户虚拟化、服务化需要。
4 制造能力接入设计方法
4.1 集成内容
智能制造服务平台中接入集成的制造能力一般包括以下内容：人/组织以及相应的业务逻辑：包括仓库管理员的审批流程等；企业内部信息系统：包括企业内部资源规划系统之间的互联以及智能制造平台与企业内部信息系统之间的集成。
制造能力的分类一般有以下两种方式：按照制造全生命周期活动划分，包括研发、供应、生产、营销、服务等制造能力，见图2。
图2 制造全生命周期活动能力分类
按照专业设备制造划分，包括通用设备制造、专用设备制造、交通运输设备制造、电器机械及器材制造、通信设备和计算机及其他电子设备制造、仪器仪表及其他机械制造等制造能力，见图3。
图3 专业设备制造能力分类
4.2 集成后应用
多主体用户按需获取制造相关知识资源和专业厂所各类专业制造能力进行创新，形成支持设计/仿真/加工生产/测试/试验等多项任务的按需聚合制造能力。智能制造服务平台提供的知识/能力管理功能，统筹协调多专业、系统相关的设备和团队，完成专业制造能力的发布注册、动态跟踪以及按需聚合。
4.3 集成方式
制造能力的接入集成方式一般有如下要求：能力注册：应具备全局唯一的ID号、定制实施、纳入监控和优化配置等功能；关键特征：应具有企业资产、人员规模等等硬的指标以及企业或人员资质、技术成熟度等软的指标；使用方式：应采用在线对接、云排产及电子化协作等方式使用制造能力，可通过软件即服务(Saas)的形式为多主体用户提供服务。
5 总结
本文主要研究了智能制造云平台资源能力服务化接入集成方法，适用于与智能制造服务平台应用有关的资源/能力接入集成。该方法是我国在智能制造服务平台以及工业互联网接入领域的重要技术突破，将为我国在推进智能制造和工业互联网的关键时期占领国际领先地位提供了技术保障，对推进制造业向协同共享的智能化生产模式转变、助推制造业的转型升级具有重要意义。
原文刊载于《仪器仪表标准化与计量》 2021年第2期 作者：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 尚羽佳 丁露
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