1.3 云制造体系架构与技术

1.3.1 云制造体系架构

云制造系统是支持多用户的、面向服务的、商业运行的，并且能够提供按需服务的平台系统，它由云制造服务提供端、云制造服务使用端和云制造服务平台构成。云制造系统可通过图1-5 所示的五层体系架构实现，包括资源层、中间件层、核心服务层、门户层、云制造应用层^[18]。

图1-5 云制造体系架构

（1）资源层 资源层主要指产品全生命周期过程中所需的产品市场资源、设计资源、仿真计算资源、加工工艺资源、加工装备资源、试验资源、安装调试资源、制造能力资源等。这些资源主要表现为虚拟化制造资源和服务化能力资源两种形式。

（2）中间件层 中间件层主要指支持各类虚拟化制造资源和服务能力资源感知、云端接入、云端服务定义、资源虚拟化、云端服务发布等技术实现的中间件。

（3）核心服务层 主要针对云制造资源提供方、云制造资源服务请求方和云制造服务运营方三类用户，提供云制造服务所需的各类核心服务和功能，包括云服务部署/注册、云服务标准化、接口管理、云服务管理、云用户管理、系统管理、数据管理、云服务搜索/匹配、云服务组合/调度、服务发布、云服务运行/容错、云服务监控/评估以及云服务定价/计费等多项服务。

（4）门户层 门户层是供云制造资源提供方、云制造资源服务请求方和云制造服务平台运营方三方使用的统一高效的云制造支撑平台门户，三类用户只需通过云制造平台网站，就可以访问和使用云制造系统提供的所有云服务。

（5）云制造应用层 云制造应用层主要支持论证、设计、仿真、实验、生产加工和经营管理等制造全生命周期活动中不同阶段的多种制造资源和能力的应用服务。

1.3.2 云制造的典型技术特征

云制造具有制造资源/制造能力的物联化、虚拟化、服务化、协同化和智能化五个关键的典型技术特征^[31]。其中制造资源/制造能力的物联化是指通过物联网、信息物理系统实现软硬件制造资源/制造能力的接入和感知；虚拟化是通过给制造硬件设备、软件、应用系统和能力提供抽象表示和标准接口，将其封装成相互隔离的虚拟器，以实现虚拟化制造资源和能力的实时迁移、动态调度和统一优化管理；服务化是通过对制造云中大量资源的虚拟化和服务化封装，形成制造过程中的各类服务，实现分散资源集中使用和集中资源的分散服务；协同化是通过标准化、规范化、虚拟化和服务化等技术形成制造资源和能力模块间的互联互通渠道，实现制造全生命周期的服务协同和按需使用；智能化是通过汇聚制造云中的多领域知识及智能科学技术，并将其融合于制造全生命周期的各环节中，为云制造提供全方位的智能化支持。

1.3.3 云制造中的关键技术

文献［14］给出了云制造较为完整的技术体系，将其归纳为总体技术、云制造资源感知与接入技术、云制造资源和云制造能力的虚拟化和服务化技术、虚拟化云制造服务环境的构建与管理技术、虚拟化云制造服务环境运行技术、虚拟化评估技术、云制造可信与安全制造服务技术、云制造普适人机交互技术等关键技术。如图1-6所示，这些关键技术主要从不同角度支持云制造的物联化、虚拟化、服务化、协同化和智能化，构成了完整的云制造技术体系^{[14，18，31]}。

图1-6云制造技术体系