中小企业云制造服务平台外文翻译资料

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中小企业云制造服务平台

摘要：中小企业面临许多的问题，本文针对这些问题，分析了现有的解决方案的不足之处。现在很多研究者正在对采用新技术和理论（例如，云计算、物联网、面向服务的技术）来对解决中小企业面临的瓶颈问题的进行研究。基于云计算的中小企业制造资源和能力的共享问题已经被广泛讨论，并且有专家已经提出了面向中小企业的云制造服务平台（CMFGSP）。本文详细介绍了中小企业CMFGSP技术实现的关键。同时主要对中小企业实施云制造服务平台的挑战进行讨论。通过案例研究来说明SME-CMFGSP在中小企业中的应用。

关键词：云制造（CMFG）；中小企业（中小企业）；云制造服务平台（CMFGSP）

1 介绍

中小企业（SME）的数量十分庞大，并且中小企业的发展关系到很多方面，它是制造业的重要组成部分。它在促进GDP的增长、缓解就业压力、优化经济结构起到重要的作用。许多中小企业正遭受寻找新的增长点和开发能力困难、经营管理、产业链的协调能力不足等问题。因此，一个国家的要利用其最先进的技术和模式，整合的社会资源来提高企业的竞争力。

制造业信息化有20多年的历史。在过去的二十年里，许多知名的制造模式和技术被提出来，如电脑集成制造（CIM）、敏捷制造（AM）、并行工程（CE）、网络化制造（nm），应用服务提供商（ASP）、虚拟制造（VM）、全球制造环，动态联盟（DA），工业产品服务系统（IPS2），制造网格（MGrid）等。然而，由于中小企业在上述模式中对信息使用不足导致制造业的信息化进程已经遇到瓶颈。由于缺乏开放的架构，共同的标准和规范培训，没有实现智能嵌入式访问底层物理制造资源以及作为制造资源和能力服务封装，上述制造模式的应用和发展受到阻碍。最近，通过结合新型技术比如云计算、物联网（IOT），一个新的计算和面向服务的制造模式的云制造（CMFG）已经被提出[37，38]。云制造是一种新的服务型制造模式，它利用互联网和服务平台根据客户的需求分配制造资源并提供服务。云制造平台，是基于云制造服务模式，将是开发和共享制造资源，促进产品设计、运营管理、制造能力，提高中小企业的综合能力一个重要的工具。同时它是先进制造业的重要方向。

2 中小企业面临的两大问题及解决方法

2.1中小制造业所面临的问题

由传统的生产型制造向服务型制造的转变，制造服务将在制造业中成为一个新的商业模式。以下是中小企业面临的问题：

（1）制造能力资源丰富，而多数资源在价值链的底部。一方面，随着经济的不断升级，中小企业在设计、生产、管理和模拟方面的能力也在不断增强，这使得使他们的制造能力资源更加丰富。另一方面，大多数现有的中小企业都是劳动密集型企业，它们主要是依靠原始设备制造商（OEM）或对国际合同产品改造加工。由于没有核心技术，他们只能赚取很少的利润，这也是为什么许多中小企业仍然处于低端的价值链。

（2）自主创新与设计能力不足：一个企业的自主创新能力很大程度上取决于“知识与能力”和对市场、资本的控制能力。一方面，中小企业员工的教育程度低，导致中小企业缺乏长远发展规划。另一方面，它的自主创新不足导致资本缺乏和对市场的冲击较小，投入到设计部的资金较少，从而阻碍了中小企业的技术产业化。

（3）后续服务能力和附加价值创造能力不足：后续服务是整个行业的一个重要组成部分。它可以推动一个交易的成功。许多现有的中小企业很少强调后续服务，导致有效的后续服务制度和管理机制的缺失。售前、售中、售后服务属于都属于工作服务。当产品存在问题时，如果一个企业不能正确处理它，它会损害客户的利益，也会损害企业的信誉和信誉。同时它可以减少客户的忠诚度。未完成的后续服务也可以影响企业的综合效益，并损害其长期发展。

（4）资源整合和产业链资源共享效率低下：许多制造企业间的合作不仅是基于产品等级，而且还是基于制造能力，如技术标准、设计图纸和工艺要求，这些能力具有更重要的意义。调查发现，当许多中小企业寻求外部制造资源合作时会存在很多困难。首先，由于寻找合适的制造资源企业的信息效率低下，制造能力的需求方和供应商建立相互信任的关系需要很长时间。

（5）对制造资源交易和商业信誉评价系统可信度不足：许多中小企业依靠网络服务平台来发布可供需求者匹配和调用的资源。然而，如何在各种资源之间寻找和匹配最合适的资源总是困扰着中小企业。即使很多企业有自己的评估方法，然而，它们使用原始的市场评估标准对制造业交易优先选择的进行评价。这些导致了交易信用的不足。

（7）国际市场能力不足，市场营销和交易成本过高：技术进步，降低成本，提高经济增长质量的重要途径是催化中小企业经济增长方式的转变。因此，企业可以主导市场。但是，对于许多中小企业来说，他们是不能够生产高技术产品，因为他们的设备陈旧，技术水平低。制造技术落后，设备缺乏，表现为多种生产冗余，缺乏核心生产，旧的生产过剩，升级后的产品缺乏，低水平生产过剩，高水平生产不足，生产不够高附加值产品。它变相增加了销售和贸易的成本。日趋激烈的市场竞争和国外产品增加涌入使得市场上的中小企业产品生存更加困难。

2.2现有的解决方案和缺点

为了解决上述问题，著名的术语，如CIM；先进的模式，如，CE，nm，ASP，VM、动态联盟、智能制造[39，40]、绿色制造[41，42]，制造网格[43-45]，IPS2等被提出来了。他们在制造业的各个方面做出贡献，并促进制造信息化进程。

经过几十年的发展，网络化制造在资源服务建模和封装领域，资源的分配和调度，协同设计，工作流管理等等取得了许多成果。然而进一步的应用需要获得更大的经济效益，目前的技术和运作模式有一些瓶颈问题：1）服务模式的问题，包括缺乏服务的集中管理和经营，利润分配机制的缺陷，服务效率和质量低下；2）对制造资源的分配和共享技术问题；3）安全问题。

同时，一个新的计算服务模式正在兴起—云计算[46，48]。云计算的理念是提供服务，虚拟化和存储顾客的需求在“云”。云，即计算机存储和计算服务中心，由专业的计算机和网络公司提供，即第三个服务运营方。从技术上讲，云计算是虚拟化和网格计算的延伸，但它带来的是更深远的意义在于计算服务模式的变革。云计算使得计算资源成为一种专业的服务，并为他们提供在信息源的用户。随着云计算的引入和应用的成熟，企业发现了巨大的利润空间。许多著名的企业如谷歌、IBM、亚马逊和雅虎先后投入大量的人力和物力资源在云计算领域。最近的几个典型的云计算应用已经提出了[49-51]。在提出云计算的概念后，云安全的概念提出了。

从上面的分析中得出，云计算提供了一个新的范例和机会，来解决在纳米中存在问题。云安全模式及其相应的商业产品提供了一个新的途径来解决在纳米领域的安全问题。另外，嵌入式系统和技术的发展提供了使能终端物理设备嵌入式接入的未来能够实现。此外，物联网[ 39 ]随着传感器技术（如RFID）、智能技术、纳米技术的进步迅速发展。物联网有望加快该事物之间的联系。因此，物联网技术将有助于建立一个资源共享的平台，能够将各种资源引进。除了上述事实，美联社高性能计算技术的应用和发展提供解决更加复杂的制造问题和开展大规模合作生产的可能性。因此，由制造业需求驱动，并结合上述技术，博湖县李教授，中国工程院院士，提出一种新的面向服务的网络化制造模式—“云制造”。

3 云制造

3.1云制造的概念

云制造是一种基于计算机和面向服务的制造模式，它是由现有的先进制造模式（例如，ASP，AM，nm，MGrid）和云计算，物联网，虚拟化和面向服务的技术支持下的企业信息技术，和先进的计算技术[29]发展而来。为提供抽象的工作原理如图1所示：

图1云制造系统的运行原理

在云制造系统中，各种制造资源和能力可以利用物联网技术智能感知和连接到互联网，并自动管理和控制。然后制造资源和能力虚拟化和封装成不同的制造云服务（MCS）[29]。 制造资源主要是根据特定的规则和算法进行分类和汇总，然后构建不同的制造云。不同的用户可以根据自己的需要搜索和调用相关的制造云。为说明特意在图1中描述其运作原理，在云制造系统主要有三类用户：1）供应商——供应商自己提供的制造资源和能力；2）运作者——操作这个服务平台提供服务和应用给供应商、消费者和第三方；3）消费者——消费者在云制造平台上获取云制造服务资源

3.2 SMEs的云制造服务平台
针对中小企业的云制造服务平台是一个新的网络化制造服务平台。它是基于NM和ASP服务平台，结合云制造服务模式和SMEs的特点，采用云计算，云安全，物联网等技术。它能够促进并实施网络制造资源的共享并协调中小企业。与现有的ASP服务平台和管理平台比较，中小企业的云制造服务平台具有广泛的分离和多维资源，制造服务的深度性、服务交易的可靠性以及资源应用的便利性等特点，以及平台运行和养护的市场化。它可以提供全面的、方便、深入、可靠、按需、高品质、低价格的制造服务。

4 SME-CMFGSP：面向中小企业的云制造服务平台
4.1SME-CMFGSP的结构
面向中小企业的云制造服务平台（SME-CMFGSP）可分为12层。如图2所示，符号表示“需要层次”和“可选层。”如果中小企业cmfgsp是标准的模式，它必须至少拥有“所需的层”。

图2 中小企业cmfgsp架构

4.2 SME-CMfgSP功能描述
4.2.1制造资源层
制造层是必需的。SME-CMfgSP必须设计统一的注册和发布工具来构建云组件，它对于不同类型的服务（包括R级服务资源和S级服务资源）具有不同需求者匹配和调用标准接口。对于不同类型的服务（包括R级服务资源和S级服务资源）。详细的知识组件如下：
（1）R级服务资源：R级服务资源是指单个产品或设备的简单的出售或出租合同关系，提供者和需求企业之间具有很少或没有服务的交互。标准工业分类和组织方法适用于此资源。
（2）S级服务资源：S级服务资源代表复杂的合作合同，企业间的关系。服务的提供方和需求方具有业务逻辑依赖关系和信息交互。Web服务领域的分类方法适用于S级服务资源。
（3）智能终端：通过应用云终端的方法，可以满足不同用户的需求，智能终端可以使用于数控机床、仪表等硬件服务资源。

4.2.2平台集成运行环境层

综合运行环境层是一个必需的层。SME-CMFGSP必须具备设置监控和管理服务平台的集成操作环境的基本工具。规范具体功能包括：

（1）服务质量（QOS）：QOS必须支持FIFO、PQ、CQ、FQ，WFQ，CBWFQ、LLQ、等的设置战略，同时，为了解决服务网络延迟和阻塞，它也必须支持资源预留协议，以此来支持CAR、SPD、WERD。

（2）安全管理：CMFGSP 必须提供统一的安全服务，主要包括：硬件安全、网络安全、复杂的数据访问安全策略AGEM，用户权限证书应用系统，系统日志，等等。

（3）运行监控：CMFGSP必须监视全球的操作情况和异常事件的预警。主要的监测指标是平台的数据流，当前的用户数量，业务响应能力，等等。

（4）云终端接口：它只能采用终端进入 CMFGSP，形成平台的云终端组件；以此来访问硬件服务资源，从而实现虚拟化硬件服务资源。

（5）云组件库：具有标准接口的CMFG组件可以由封装、注册、发布虚拟云制造资源来组成，其中虚拟云制造资源例如制造资源的硬件资源和软件资源，这个可以由智能终端接入。通过形成的服务组件，可以实现集中管理和虚拟化的云资源监控。

4.2.3基础支撑层
基本支撑层是必需的。SME-CMFGSP必须申请IaaS的设备管理模式，它提供基本的运行支持环境。以下内容是包括在内的：
（1）数据存储资源：CMFGSP已经提供平台的正常运作至关重要的各种数据存储资源。资源包括：云服务器、云数据库等云存储介质。云服务器应具备可扩展性的特点。云数据库不仅要在多个云服务器上进行分类，而且要对其进行分类。云数据库可以应用于三种操作方式：1）独立的数据库；2）共享数据的基础，分离的数据结构；3）共享数据基础和共享数据结构。
（2）网络资源：CMFGSP必须提供和描述网络资源，它对平台的正常运行尤其关键，包括工作节点数、数据吞吐量、CMfg服务网络及其拓扑结构组成的网络，包括内网，外网，无线网络。

4.2.4持续服务层

持续服务层是必需的。 SME-CMFGSP 提供者必须实现数据持久化服务设计；实现数据、服务和中间件的流逻辑的持久化存储；并提供业务对象存储在数据库中执行的相关操作，如阅读界面编程，编写或修改一个或多个持续的数据。

4.2.5工程层
工程层是必需的。SME-CMFGSP供应商必须开发一系列程序为SME-CMfgSP通用的管理工具的开发提供基础支持。程序的划分坚持高内聚低耦合的原则。云服务平台为客户提供便捷的集成支持。

4.2.6工具层
ME-CMfFGSP提供者必须提供友好的人机交互应用工具，实现平台操作简单和方便的功能，并支持制造资源资源注册、发布、搜索、匹配、交易、经营管理等方便易得，信任供方和需方，共同创造知识等。

4.2.7服务组件层

SME-CMFGSP涉及到由制造资源层提供的粗粒度的云构件库。它结合了SaaS软件的操作模式，为服务模块层存储并管理服务组件。这些组件有以下特点：

（1）它们的范围从粗粒到细颗粒到独立存在，是一组相同的帧间标准。

（2）它们具有

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