云制造与现有先进制造模式的比较分析

摘 要 云制造作为一种新的制造模式自从被提出来以后，就迅速成为学术界研究的热点。为了能够更深入、更全面地理解云制造的内涵，本文通过将云制造与其他相关先进制造模式进行系统的比较分析，指出云制造与这些先进制造模式之间的联系与区别，明确了云制造的特点和内涵，指出：云制造是一种面向服务的、基于知识的网络化制造新模式，它是网络化制造的新发展，是面向服务制造理念的具体体现。

关键词 云制造 网络化制造 敏捷制造 制造模式

中图分类号：TP391 文献标识码：A

21世纪以来，以计算机网络技术为代表的信息技术获得了空前的发展，世界经济进入了网络化经济时代。这对于各个行业来讲都是一次巨大的变革，尤其给制造业带来了更多的挑战，传统的制造思想已经不再能满足现代“动态多变”市场需求了。在这种背景下，敏捷制造、网络化制造和面向服务的制造等一系列先进的制造模式应运而生。近年来，随着云计算等信息技术的快速发展，在敏捷制造、网络化制造和面向服务制造的基础上，又出现了一种更新的制造模式――云制造。作为一种崭新的制造理念，云制造的内涵是什么，它与其他先进制造模式有什么区别与联系？这将成为本文接下来要探讨的主要内容。

一、相关先进制造模式介绍

（一）敏捷制造。

敏捷制造一词最早出现于1991年由美国里海大学（Lehigh Uniersity）雅可卡（Lacocca）研究所联合通用汽车公司（GM）、波音公司、IBM等15家大公司共同研究编写的《21世纪制造业发展战略报告》。作为一种新的制造模式，敏捷制造一经提出，便迅速得到了美国社会各界人士广泛关注，并很快成为理论研究的热点。然而，对于“敏捷制造”的内涵不同的研究者有不同的理解，其中颇具代表性的主要有：Booth R，Cheng K等认为敏捷制造是为了使组织和设备更富有弹性和灵活性，将包括人员、技术和组织在内的所有可用资源整合到自然协调的独立系统中，从而缩短产品开发周期，并对任何突现的市场机会做出快速响应；Huang， Yusuf等认为敏捷制造是一种新的生产管理哲学，企业在全球化市场的竞争压力和利益驱动下，通过对可重构资源和最佳实践的集成提供用户需求的产品（包括服务），从而在迅速变化的市场环境中获取竞争优势。

虚拟企业（或称虚拟组织、动态联盟等）是敏捷制造的主要应用模式。对于虚拟企业的内涵，国内外研究者并没有达成共识。综合国内外学者的主要观点，本文认为虚拟企业是一种企业间的暂时性联盟形式，是指当市场出现新机遇时，不同企业各自发挥自己的竞争优势，共同开发一种或几种产品，并最终推向市场，期间各个加盟企业共担成本、利润和风险， 虚拟企业的生命周期取决于产品市场机遇，机遇一旦消失，联盟即行解体。

协作网络作为虚拟企业的进一步发展和敏捷制造新阶段的典型代表，是由在不同工作环境、文化背景下，具有不同目标的组织和人构成的 ，成员之间通过网络进行信息的交互，并最终通过协作来实现共同目标。

（二）网络化制造。

网络化制造曾被认为是敏捷制造模式的延续和发展，但是近年来，随着信息技术与网络技术的快速发展，特别是Web技术的出现，使得网络化制造相比敏捷制造又多了一些新的含义。目前，对于网络化制造的概念并没有明确、统一的定义，一般可以从狭义和广义两个角度来理解。狭义的网络化制造是指利用计算机网络技术实现分布制造资源的信息共享与整合以及制造过程的网络化，这里的制造是“小制造”的概念。而广义的网络化制造是指企业为快速响应市场需求和提高竞争力，以信息技术和网络技术为基础，在产品全生命周期各个阶段中涉及制造技术和制造系统的总称。这里的制造则是“大制造”的概念，涉及产品全生命周期各阶段的制造活动及企业经营的全过程。

制造网格和应用服务提供商（ASP）是网络化制造的典型应用模式。网格技术的出现为通过网络实现分散计算资源的共享与优化配置提供了可能，同时也促进了制造业向网络化、服务化的方向发展。ASP是IT外包服务的发展。网络化制造模式在实际应用中，制造企业在利用公共ASP服务平台提供的各类应用软件的同时，围绕企业自身业务开展一系列支持企业信息化的应用，如企业资源计划（ERP）系统、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM）等，优化了企业的资源配置，提高了企业的生产管理效率。

（三）面向服务的制造。

近年来，为满足用户对高技术产品全生命周期服务的需求以及企业获得增值服务的需要，面向服务的制造作为一种新的制造理念迅速发展，并涌现了一批相近的提法，如产品服务化、服务型制造等，其中最具代表性的是工业产品服务系统（IPSS）和众包生产。

IPSS是在产品服务系统（PSS）的基础上提出的，它主要是针对商业领域的应用，目的是实现相互依赖、相互作用的产品和相关技术服务的高度集成，把产品与相关技术服务作为一个集成化的整体提供给用户，实现产品服务提供者和使用者的“双赢”。

众包生产作为一种新的生产组织模式，是Jeff Howe于2006年6月首次提出的。Howe指出众包是一种分布式的问题解决和生产模式，问题或任务通过互联网以公开的方式分发给未知的解决方案提供者。事实上，众包模式是外包、开源代码等商业模式的延续和发展，是对传统企业生产方式颠覆性的变革，它把传统上由企业员工或外部机构完成的工作，通过外包的方式分配给一个大的群体或社区来完成，能够充分利用群体的智慧和创造力。

二、云制造与相关先进制造模式的比较分析

敏捷制造、网络化制造与面向服务的制造体现的是制造理念和制造思想；而虚拟企业、协作网络、制造网格、应用服务提供商（ASP）、工业产品服务系统（IPSS）和众包生产等则是上述理念的应用模式。下面就分别从制造理念和应用模式角度，分析云制造与敏捷制造、网络化制造和面向服务的制造之间的区别与联系。

（一）云制造与敏捷制造。

敏捷制造所强调的敏捷化理念是云制造所追求的目标之一，云制造利用云计算等最新的信息技术，为实现敏捷化提供了新的手段。在理念上，云制造还综合了敏捷化、智能化、绿色化和服务化等思想。从应用模式角度来说，云制造与敏捷制造相比也有一定的差异。

虚拟企业与协作网络是敏捷制造的两种主要的应用模式，它们的核心思想是“联盟”，即通过构建企业内或企业间的“协作联盟”，来快速响应外界的需求，从而达到提高企业敏捷化的目标。其中虚拟企业强调“联盟”的临时性和动态性，协作网络侧重协作网络组织的相对稳定，并强调用户参与其中。而云制造则以制造资源和制造能力的按需使用为核心，通过搭建支持海量资源统一管理及具有弹性架构的云平台，能够实现松耦合、紧耦合等不同形式的协作方式、构建不同形式的联盟。云制造模式与前面两者的差别主要体现在以下两个方面：

1、平台开放性与动态适应性 敏捷制造理念下的虚拟企业和协作网络的进入约束条件较多，如企业规模、地理位置等，故其开放性较低。而在云制造模式下，云平台是高度开放的，所有企业都能够通过提供资源或能力自由出入。另外，与虚拟企业和协作网络相比，云制造可以根据协作过程中出现的变化因素灵活的变更联盟中的参与企业，增加联盟的动态适应性和应变能力。

2、联盟范围与资源种类、数量 由于云制造平台的高度开放性，协作联盟的范围得以扩大，参与企业可以根据业务的需求而自由增加。另外，云制造采用了物联网等先进的资源感知接入技术，使得平台中资源种类及数量得到极大的丰富。

（二）云制造与网络化制造。

就制造理念而言，云制造与网络化制造基本上一致，因为云制造也是建立在网络的基础之上，从某种意义上讲，云制造是网络化制造的一种新的形态。但由于融合了云计算、物联网、高性能计算等新技术，与制造网格、ASP等传统的网络化制造模式相比，有其鲜明的特点和优势。制造网格强调网格技术与先进制造技术结合，通过构建统一资源共享平台实现分散资源的共享，但主要还是特定领域内的设计、仿真等软件资源的共享。与云制造相比，制造网格尚未涉及生产加工等核心制造业务，并且缺乏有效的商业运营模式。此外，制造网格和云制造在平台的构建和运行支撑技术方面也有很大的区别，制造网格资源共享平台主要是以网格技术为支撑搭建的，平台拓扑结构较为单一，缺乏灵活性，而云制造服务平台则以云计算技术为主要支撑，其平台和系统架构更加灵活，扩展性更强。

与ASP相比，云制造是主要以云计算为核心基础架构的，而传统的ASP在技术层面上与云计算有明显的区别。ASP主要是通过网络来实现应用服务（即软件资源）的托管或租赁等功能。虽然云计算中软件即服务（SaaS）提供的主要也是以软件资源为主，但二者在资源的提供方式和使用方式等方面有很大的差异，由于篇幅限制，此处不作详细论述。另外，云制造在服务种类、服务模式和相关使能技术等方面与ASP也是有差异的。以服务种类为例，云制造除了基本的软件为服务（SaaS）以外，还包括了论证为服务（AaaS）、生产加工为服务（FaaS）、设计为服务（DaaS）集成为服务（InaaS）、经营管理为服务（MaaS）等。

（三）云制造与面向服务的制造。

云制造本身就是面向服务的，是面向服务制造理念的一种具体体现。与面向服务的制造相比，云制造理念的内涵更加丰富，如强调了制造能力的服务化和资源的按需使用等。IPSS与众包生产作为面向服务的制造的代表性应用模式，其侧重点有所不同，IPSS主要是从生产系统的角度出发，强调工业产品与服务的高度集成；众包则是从资源组织方式的角度出发，强调通过更广泛的社会化服务实现社会生产。

云制不仅造融合了上述面向服务制造模式的先进思想，同时也为IPSS和众包生产等面向服务制造模式的实现提供了更加丰富的技术手段和强有力的平台支撑，可从以下几个方面分析：

1、从服务集成的角度 在IPSS应用过程中，云制造模式为企业实现向用户提供高质量的产品和专业化的服务提供了平台支持，比如在产品论证和设计过程中，可以利用云制造平台中丰富的仿真服务，对用户使用产品的过程进行充分仿真与模拟，并以此来调整产品的生产制造过程及零配件的选用，从而提高产品服务的增值能力。

2、从服务使用的角度 云制造使得专业化服务的提供和使用更加便捷。基于云制造服务平台，用户能够按需使用各类服务，并通过网络对产品使用过程中的各种状态进行实时监控。

3、从制造能力服务化的角度 云制造模式将加快“通过网络实现社会生产”这一众包理念的实现。云制造模式不仅强调了制造资源的按需使用，还包含了制造能力的服务化，这使得更多形态的资源（服务）进入到云制造平台，为实现涉及更广泛业务、更复杂任务的众包生产提供了资源基础。

三、结语

我国著名的云制造研究专家李伯虎院士把云制造定义为：一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式和技术手段，它将促进制造的敏捷化、服务化、绿色化和智能化。可见，云制造是以实现敏捷化、服务化、智能化和绿色化为重要目标，是网络化制造的新发展，是面向服务制造理念的具体体现。云制造借鉴了已有先进制造模式的成果，并在理念、模式、技术架构等多方面进行了拓展。但目前关于云制造的相关研究仍处于起步阶段，在模式、应用和技术等方面，都还有许多有待深入探讨的空间，同时云制造是一个战略性的系统工程，需要政、产、学、研的共同努力。（作者单位：浙江师范大学经管学院）

参考文献：

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[2]李伯虎，张霖，柴旭东等.再论云制造.计算机集成制造系统，2011，17（3）.

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