云制造理论体系及实践应用 pdf下载

　　制造业是国民经济重要的组成部分，也是一个国家工业发展的战略性支柱产业。中国制造业产值虽然跃居世界第二位，但是“中国制造”的总体水平仍处于国际产业价值链的低端。产品的创新水平和附加值较低，并且严重依赖资源的投入。所以，如何解决我国制造业在发展过程中的难题就成了关键，如何由传统的生产模式向制造服务型转变，如何由制造业大国向制造业强国转变，如何由中国制造向中国创造转变，如何实现“制造一质造一创造一智造”的产业升级，是中国制造业需要解决的核心问题。
　　由“八五”到“十二五”期间，我国科技部门在计算机集成制造、并行制造、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造、制造网格等相关的制造业信息化方面的研究取得了很好的应用效果，对于推动我国制造业的信息化发展做出了巨大的贡献。然而，随着制造业信息化向智能化、绿色化、数字化、集成化、网络化、服务化、敏捷化方向发展，特别是对于制造的服务能力、对知识的创新能力、对各类制造资源的聚合和协同以及对资源环境的友好已成为制造业发展需要考虑的问题。如何实现在制造过程中减少资源浪费，提高社会制造资源利用率，减少对环境资源的污染，实现制造业向服务型转变，成为我国制造业迫切需要解决的瓶颈问题。
　　云制造，是在“制造即服务”理念的基础上，借鉴了云计算思想而发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉融合的产品，是“制造即服务”理念的体现。采取包括云计算在内的当代信息技术前沿理念，支持制造业在广泛的网络资源环境下，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。
　　云制造为制造业信息化提供了一种崭新的理念与模式，云制造作为一种初生的概念，其未来具有巨大的发展空间。对于云制造的研究与实践工作的开展，需要依靠政府、产业界、学界等多方联合与共同努力，云制造的应用将是一个长期的阶段性渐进过程，而不是一蹴而就的项目工程。当前，对于业界的广大制造企业而言，迈入云制造仍具有一定门槛。它首先要求制造企业具有良好的信息化基础，已经实现了企业内部的信息集成与过程集成。
　　云制造的未来发展仍面临着众多关键技术的挑战，除了对云计算、物联网、语义Web、高性能计算、嵌入式系统等技术的综合集成，基于知识的制造资源云端化、制造云管理引擎、云制造应用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是未来需要攻克的重要技术。
　　《云制造理论体系及实践应用》是我们课题组在近十年的制造业信息化及云制造理论研究及实践运用的基础上，综合了国内外新的云制造基础理论，编著成书《云制造理论及其实践应用》。
　　《云制造理论体系及实践应用》主要章节内容由制造业信息化、制造业生产模式演进、云制造概论、云制造支撑技术体系、工业4.0、中国制造2025以及云制造的工程实践运用等13章组成。

　　李强，内蒙古科技大学机械学院教授，博士，硕士研究生导师
　　主要从事的研究领域：现代机械设计理论与方法、制造业信息化关键技术、CAD／CAM系列技术
　　宝钢教育基金优秀教师，内蒙古科技大学“四个一人才工程”人选
　　现任内蒙古科技大学机械工程学院院长、包头市制造业信息化生产力促进中心主任、内蒙古自治区装备制造信息化工程技术研究中心副主任，内蒙古自治区“十一五”制造业信息化科技工程专家组组长。全国现代设计理论与方法研究会理事会理事，华北地区机械原理教学研究会副理事长，“机电产品开发与创新”杂志编委会委员，“机械制造与自动化”编委会委员
　　主持参与完成国家和省部级等课题19项，国家科技部“十一五”支撑计划项目《网络化产品创新与协同制造技术研究与应用示范》，内蒙古科技攻关《装备制造业中云制造协同研发制造模式的研究及企业应用示范》，在国内外重要学术刊物上发表论文60余篇，其中，SCI收录9篇，EI收录14篇，ISTP收录6篇；主编、参编著作教材《机械设计》《基于COMSOL Multiphysics的MEMS建模及应用》《机械设计基础多媒体CAI教材》，出版专著《对数螺旋锥齿轮啮合理论》，获得省部级奖励3次。从事的科学研究，共产生经济效益1.65亿元
　　
　　闫洪波，男，1981年8月生，河南洛阳人，中**员，副教授，硕士生导师。
　　国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心博士、国家创新工程师（三级）、创新方法培训师、技术创新咨询师，国际TRIZ协会M-TRIZ创新工程师（三级），内蒙古自治区创新方法企业推广联盟理事，内蒙古自治区创新推进工程创新方法培训师、创新咨询师，包头市“5512”人才工程青年学术骨干人才。
　　长期致力于制造业信息化、创新工程（创新方法、实施工具、工程应用）方面研究及工程应用。主持承担国家科技部项目、内蒙古自治区项目、包头市项目、产学研项目等14余项，出版专著1部，出版教材1部，申请国家专利7项，发表学术论文40余篇，被SCI、El收录10余篇。

第一章 企业信息化介绍
1．1 企业信息化1．0
1．2 企业信息化2．0
1．3 中国信息化机遇

第二章 制造业信息化
2．1 制造业信息化的由来
2．2 制造业信息化内涵
2．3 制造业信息化的特点
2．4 制造业信息化的主要内容
2．5 信息化的制造业影响
2．6 制造业信息化发展概况

第三章 中国制造业信息化道路
3．1 中国制造业信息化发展历程
3．2 中国制造业信息化现状
3．3 中国制造业发展趋势

第四章 制造业生产模式演进
4．1 制造业的重要性
4．2 生产模式
4．3 几种典型的生产模式

第五章 云制造概述
5．1 云制造背景
5．2 云制造定义

第六章 云制造支撑技术体系
6．1 云制造与云计算的关系
6．2 云制造的五个关键牵引技术
6．3 云制造相关先进技术
6．4 云制造支撑技术特征

第七章 工业4．0
7．1 “工业4．0
7．2 “工业4．0”对中国制造业的启示——机遇与挑战
7．3 “工业4．0”带来的改变与影响

第八章 中国制造
8．1 “中国制造2025”概念提出的背景
8．2 战略目标
8．3 战略任务和重点
8．4 战略支撑与保障
……

第九章 中小企业云制造服务模式概述
第十章 中小企业公有云制造平台实现技术
第十一章 面向中小企业云制造应用案例
第十二章 公有云制造模式概述
第十三章 企业集团私有云制造模式行业应用

　　《云制造理论体系及实践应用》：
　　2.6.4 制造网络
　　1.制造网格（MGrid）的背景
　　随着科学技术的发展和客户要求的不断变化，全球化的市场竞争和信息技术、计算机网络技术的快速发展，使制造环境发生了根本性的转变。制造业不再局限于区域性经济，而是面临全球性市场、资源、技术和人员的竞争，市场需求更具个性化和多样性，制造不再是传统意义上的制造，而是一个跨国界、全球化大制造的概念。随着市场竞争的日趋激烈和网络化制造的不断发展和完善，企业越来越觉得单靠自身能力很难、甚至不可能在市场竞争中占有一席之地，企业为了生存，不得不改变自己的战略，从彼此的竞争关系，转变为既有竞争又有结盟的双赢战略关系。因此，开展企业间的合作对企业的发展越来越具有举足轻重的作用。
　　制造网格的概念就是在这种时代背景下，在分析制造业行业特点的基础上为解决制造业的实际需求而提出的，是网格技术在制造业中的具体应用。制造网格以已有的制造业信息技术和手段为基础，以各种制造资源为节点，以网络平台中间件为桥梁，由分布、异构制造资源动态组成虚拟组织，充分利用网格技术开放的体系框架、通用的标准和规范、统一的开发平台和工具，致力于为制造业建立一种通用的、标准的和规范的网络化制造模式。制造网格的目标是实现资源共享、协同工作、降低制造成本、提高资源利用率、缩短产品上市时间，同时又具有极大的柔性和开放性，可以扩展到世界的每一个角落，覆盖所有的现代制造资源和制造系统，并最终形成全球制造网格。
　　2.制造网格的概念
　　制造网格的研究起源于网格，通过类比、借鉴和分析计算网格（ComputingGrid）和电力网格（Electric Power Grid）的本质特征，结合制造活动及制造资源共享的特点提出的。它是将不同企业生产经营活动需要的资源封装成标准的、规范的、开放的网格节点，将不同网格节点互连互通形成的一体化制造资源环境——虚拟工厂，并向用户提供透明、一致、优质的制造服务，实现制造资源的社会化共享和优化配置，并为构建面向企业协同制造特定需求的制造网络应用系统提供协同工作支持环境，从而实现企业间的商务协同、设计协同、制造协同和供应链协同，使基于制造网络支撑环境运行的制造企业群体能够以低的成本和短的开发周期，制造出符合市场需求的高质量产品。
　　制造网格是动态多机构虚拟组织中的制造资源共享和制造问题的协同解决方法，它有着深刻的内涵。第一，制造网格中的资源指涉及企业生产经营的一切活动和产品全生命周期中所需的所有资源，它包括：物化的资源和解决制造问题的能力。而物化的资源包括：软件（设计、制造、管理、销售、维护等软件）、生产设备、加工单元、生产线、场地、特种工具、物料、产品信息、知识资源等；解决制造问题的能力，比如复杂零件的设计能力、复杂零件的工艺能力或加工能力等。第二，制造网格通过标准化封装、规范化整合制造资源形成巨大的虚拟工厂，实现对社会范围内所有资源可靠的、一致的、普遍的访问，为用户提供一个分布、共享、透明、安全和容错的制造服务环境。第三，通过制造网格环境，将物化资源和求解制造问题的能力以服务（service）的形式提供给用户，用户通过单一入口共享访问制造资源和求解制造问题。可见，在制造网格环境下，制造任务的完成是分布的、协作的和智能化的。
　　3.制造网格的特点
　　制造网格是网格技术在制造业中的应用。制造网格的主要目的是充分利用网格技术开放的体系框架、通用的标准和规范、统一的开发平台和工具，致力于为制造业建立一种通用的、标准的和规范的网络化制造模式。该模式的实现不仅能够达到资源共享、协同工作、降低制造成本、提高资源利用率、加快产品上市时间的目的，同时又具有极大的柔性和开放性，可以扩展到世界的每一个角落，覆盖所有的现代制造资源和制造系统，最终形成全球制造网格。
　　根据制造网格的思想，制造网格主要具有如下特点：
　　（1）互动性。与提供单项服务的Internet不同，制造网格提供的制造服务具有互动性，即用户和服务之间的交互。
　　（2）实时性。制造网格提供的服务具有更高的实时性，这与提供静态信息的Internet不同。例如在制造网格环境下，用户可以直接对制造设备和设计单元等进行操作，因此要求制造服务必须实时反映实际设备和设计单元等状态，并实时响应用户提出的操作要求。
　　（3）多方协同。在许多情况下，单一的制造服务不能完成用户的需求，如对一个新产品的设计和分析。在制造网格支持下，用户能够集成多种不同的服务，通过多个制造服务之间的协同工作满足用户的需求。
　　（4）功能和结构复杂。制造网格提供的制造服务功能更多、更复杂，相应地，提供这些功能的服务系统的结构和完成这些服务的流程也较复杂。
　　（5）数据量大。与Internet提供的页面信息相比，制造网格提供的制造服务需要传递的数据量大。
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　　制造业是国民经济重要的组成部分，也是一个国家工业发展的战略性支柱产业。中国制造业产值虽然跃居世界第二位，但是“中国制造”的总体水平仍处于国际产业价值链的低端。产品的创新水平和附加值较低，并且严重依赖资源的投入。所以，如何解决我国制造业在发展过程中的难题就成了关键，如何由传统的生产模式向制造服务型转变，如何由制造业大国向制造业强国转变，如何由中国制造向中国创造转变，如何实现“制造一质造一创造一智造”的产业升级，是中国制造业需要解决的核心问题。
　　由“八五”到“十二五”期间，我国科技部门在计算机集成制造、并行制造、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造、制造网格等相关的制造业信息化方面的研究取得了很好的应用效果，对于推动我国制造业的信息化发展做出了巨大的贡献。然而，随着制造业信息化向智能化、绿色化、数字化、集成化、网络化、服务化、敏捷化方向发展，特别是对于制造的服务能力、对知识的创新能力、对各类制造资源的聚合和协同以及对资源环境的友好已成为制造业发展需要考虑的问题。如何实现在制造过程中减少资源浪费，提高社会制造资源利用率，减少对环境资源的污染，实现制造业向服务型转变，成为我国制造业迫切需要解决的瓶颈问题。
　　云制造，是在“制造即服务”理念的基础上，借鉴了云计算思想而发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉融合的产品，是“制造即服务”理念的体现。采取包括云计算在内的当代信息技术前沿理念，支持制造业在广泛的网络资源环境下，为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。
　　云制造为制造业信息化提供了一种崭新的理念与模式，云制造作为一种初生的概念，其未来具有巨大的发展空间。对于云制造的研究与实践工作的开展，需要依靠政府、产业界、学界等多方联合与共同努力，云制造的应用将是一个长期的阶段性渐进过程，而不是一蹴而就的项目工程。当前，对于业界的广大制造企业而言，迈入云制造仍具有一定门槛。它首先要求制造企业具有良好的信息化基础，已经实现了企业内部的信息集成与过程集成。
　　云制造的未来发展仍面临着众多关键技术的挑战，除了对云计算、物联网、语义Web、高性能计算、嵌入式系统等技术的综合集成，基于知识的制造资源云端化、制造云管理引擎、云制造应用协同、云制造可视化与用户界面等技术均是未来需要攻克的重要技术。
　　本书是我们课题组在近十年的制造业信息化及云制造理论研究及实践运用的基础上，综合了国内外最新的云制造基础理论，编著成书《云制造理论及其实践应用》。本书主要章节内容由制造业信息化、制造业生产模式演进、云制造概论、云制造支撑技术体系、工业4.0、中国制造2025以及云制造的工程实践运用等13章组成。主要内容如下：
　　第1至第3章，重点阐述了企业信息化和制造业信息化相关理论以及中国制造业信息化的发展现状，以及所面临的问题和机遇。
　　第4章介绍了制造业生产模式的含义和典型的生产模式。
　　第5、6章阐述了云制造提出的背景、概念和特点以及云制造的相关理论及支撑技术。