一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统技术方案

一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，解决当前我国制造企业信息化过程中存在的资源利用率低、制造能力的共享不足，以及缺乏有效商业运营管理措施等问题，针对制造资源的特点和企业对云制造服务平台的实际需求，按照云服务全生命周期生命线，对制造云系统中的制造资源和制造能力进行智能感知、虚拟接入、虚拟资源服务化、云服务的部署、云服务综合管理等5个系统模块进行了设计和阐述，从而满足制造资源和制造能力的按需使用和动态协同的需求。本发明专利技术具有如下优点：支持制造资源接入的智能感知、制造能力服务化、服务全生命周期需求，系统支持智能，服务按需共享，系统结构灵活、层次清晰，可扩展性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，即一种云计算、物联网等技术为支撑，以制造资源和制造能力的按需使用和动态协同为目的的新的先进制造系统，属于分布式制造系统信息集成

技术介绍
目前，制造的服务化、基于知识的创新能力，以及对各类制造资源的聚合与协同能力、对环境的友好性已成为构成企业竞争力的关键要素和制造业信息化发展的趋势。而我国制造业正面临从生产型向服务型、从价值链的低端向中高端、从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造转变的关键历史时期。因此，为寻找新的发展机遇、市场空间及提高企业自身的管理水平，迫使制造企业转变发展观念，改变传统制造模式，提升制造业信息化水平。便在这种新的市场需求和先进信息技术驱动背景下，北京航空航天大学李伯虎院士、张霖教授及其团队于2009年6月首次提出了云制造的理念，引起了学术界和企业界的广泛关注。云制造是网络化制造、ASP平台、制造网格和云计算等概念和技术的延伸，是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式。它融合现有信息化制造技术及云计算、物联网、语义Web、高性能计算等信息技术，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力池，并进行统一的、集中的智能化管理和经营，实现多方共赢、普适化和高效的共享和协同，通过网络为制造全生命周期提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的服务。目前，国外发达国家针对服务化制造已开展了一些相关的研究，并已取得了一定的成果。如美国搭建了目前世界上最大的制造能力交易平台MFG，致力于为全球制造业伙伴提供更加快捷高效的交易平台。美国越野赛车制造厂Local-Motors, com通过众包的方式， 将汽车的全部个性化设计与制造过程众包给不同社区，仅用18个月的时间，就在干洗店大小的微型工厂里实现了汽车从图纸设计到上市。此外，欧盟第七框架于2010年8月启动了制造云项目(ManuCloud，Project-ID J60142)，总投资500多万欧元，目的是在一套软件即服务(software-as-a-service)应用支持下为用户提供可配置制造能力服务。云制造综合了敏捷化、服务化、绿色化、智能化等先进思想，是网络化制造的一种新发展，是面向服务制造理念的具体体现，云制造将成为先进制造模式发展下一个时期的典型代表，也是制造业信息化未来的发展趋势。但云制造的相关研究目前仍处于起步阶段， 在模式、技术及应用等各个方面，都还有许多有待深入探讨的课题。制造云系统是云制造的核心，是实现云制造的关键，也是云制造理念“落地”的基石，因此，如何构建支持制造资源和制造能力按需使用和动态协同的制造云系统，是云制造模式亟待解决的关键问题。目前国内外尚未有公开的文献报道制造云系统的具体内容。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种支持服务按需使用和动态协同的制造云系统，该系统能够支持制造资源接入的智能感知、制造能力服务化、服务全生命周期需求，且支持智能，服务按需共享，结构灵活、层次清晰，可扩展性强。本专利技术的技术解决方案一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，包括云端资源感知子系统、云端资源虚拟接入子系统、虚拟资源服务化子系统、云服务的部署子系统和云服务综合管理子系统，其中云端资源感知子系统对云端资源进行感知和识别，获得云端资源的静态标识信息和动态活动信息，同时构建支持各类云端资源接入的适配器，然后搭建数据信息处理中心，实现感知信息和标识信息的预分析、聚合及预处理，并将处理后的数据通过网络实时接入到制造云平台中，为资源的虚拟化接入提供条件，为最终实现制造资源和制造能力的共享与协同提供支持；云端资源虚拟接入子系统根据云端资源感知子系统感知和识别的各类云端资源，采用虚拟接入方法，对各类云端资源虚拟接入到制造云平台，形成各类虚拟资源并聚集在虚拟资源池中，所述虚拟资源池是指一个能按需使用虚拟资源的容器，为制造云平台提供了资源基础；所述云端资源分为制造资源和制造能力；所述制造资源是指物理存在的、 具有静态传输介质的一种资源形式，包括计算资源、制造设备资源、软件资源和物料资源、 知识资源、人力资源等，如加工设备、仿真软件、模型、知识、数据文档等；所述制造能力是指制造企业为完成某一目标所需要的主观条件，是一种无形的、动态的资源形式，是在制造活动中结合制造资源要素所表现出来的一种能力，包括企业的设计能力、仿真试验能力和生产能力相关的无形资源；所述虚拟接入方法包括三种方式基础设施层次虚拟接入、映像层次虚拟接入和应用层次虚拟接入，所述基础设施层次虚拟接入是针对制造资源中的基础设施资源所采用的虚拟接入方式，就是实现硬件级别上的虚拟化；映像层次虚拟接入是针对制造设备资源和软件资源的虚拟化接入方式；应用层次虚拟接入是针对以提供数据信息资源的虚拟化接入方式；虚拟资源服务化子系统结合云端资源感知子系统中感知和识别的云端资源，对云端资源虚拟接入子系统的虚拟资源池中形成的各类虚拟资源进行服务化封装，即对各类虚拟资源进行描述、发布和注册操作，最终以云服务的形式发布到制造云平台中；云服务部署子系统根据虚拟资源服务化子系统中形成的不同类型云服务，并结合云服务在制造云平台中运营模式及云服务提供者的参与情况，实现对云服务的部署，所述云服务的部署分为面向完全托管服务部署和面向半托管服务部署两种方式；所述面向完全托管服务部署指云服务的运行、管理能够全部移植到制造云平台中，由制造云平台对云服务运行、调度和容错进行管理，云服务提供者仅需在服务发布过程中提交服务的属性信息以及虚拟接入时配置该服务的运行环境和参数，并且提供服务的及时更新，其运营管理等完全由云制造平台来托管；所述面向部分托管的服务部署指云服务仅将部分运行、管理工作移植到制造云平台中，云端资源的运行管理需由云端资源提供者与制造云平台共同来完成。所述云端资源感知子系统具体实现过程为(1)首先进行资源识别，采用射频识别技术和传感技术通过读取设备对云端资源的静态属性、动态属性进行感知，从而获取资源的静态标识信息，包括名称、规格、功能及资源的活动状态信息，并通过传感网络将各种数据信息传输到本地信息处理中心；(2)构建支持各种资源接入的适配器，为最终用户提供交互使用的功能；(3)在本地信息处理中心进行信息处理，实现各种标识信息、传感数据信息的分析、预处理和聚合操作，并将处理后的数据通过网络实时的接入到制造云平台中，为资源的虚拟化接入提供条件。所述云端资源虚拟接入子系统中的基础设施层次虚拟接入具体实现过程如下(1)通过云端资源感知子系统获取本地基础设施资源，基础设施资源包括CPU、存储器、I/O和网络设备的接口相关信息；(2)通过配置适当的适配器或软件，实现本地基础设备虚拟接入制造云平台中；(3)通过制造云平台提供的相关管理软件实现对基础设施资源的动态分配与管理。所述映像层次虚拟接入具体实现过程如下(1)将制造设备资源和软件资源或适配接口部署到虚拟机中；(2)配置好满足设备资源和软件资源运行需求的虚拟机参数、变量、适配器驱动的环境条件，使得与本地物理机器控制云端设备具有相同的性能表现，从而实现云端设备与制造云平台中虚拟机系统的映射关系；(3)通过虚拟机管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，其特征在于包括：云端资源感知子系统、云端资源虚拟接入子系统、虚拟资源服务化子系统、云服务的部署子系统和云服务综合管理子系统，其中：云端资源感知子系统：对云端资源进行感知和识别，获得云端资源的静态标识信息和动态活动信息，同时构建支持各类云端资源接入的适配器，然后搭建数据信息处理中心，实现感知信息和标识信息的预分析、聚合及预处理，并将处理后的数据通过网络实时接入到制造云平台中，为资源的虚拟化接入提供条件，为最终实现制造资源和制造能力的共享与协同提供支持；云端资源虚拟接入子系统：根据云端资源感知子系统感知和识别的各类云端资源，采用虚拟接入方法，对各类云端资源虚拟接入到制造云平台，形成各类虚拟资源并聚集在虚拟资源池中，所述虚拟资源池是指一个能按需使用虚拟资源的容器，为制造云平台提供了资源基础；所述云端资源分为制造资源和制造能力；所述制造资源是指物理存在的、具有静态传输介质的一种资源形式，包括计算资源、制造设备资源、软件资源、物料资源、知识资源、人力资源；所述制造能力是指制造企业为完成某一目标所需要的主观条件，是一种无形的、动态的资源形式，是在制造活动中结合制造资源要素所表现出来的一种能力，包括企业的设计能力、仿真试验能力、生产能力、管理能力、维护能力等无形资源；所述虚拟接入方法包括三种方式：基础设施层次虚拟接入、映像层次虚拟接入和应用层次虚拟接入，所述基础设施层次虚拟接入是针对制造资源中的基础设施资源所采用的虚拟接入方式，就是实现硬件级别上的虚拟化；映像层次虚拟接入是针对制造设备资源和软件资源的虚拟化接入方式；应用层次虚拟接入是针对以提供数据信息资源的虚拟化接入方式；虚拟资源服务化子系统：结合云端资源感知子系统中感知和识别的云端资源，对云端资源虚拟接入子系统的虚拟资源池中形成的各类虚拟资源进行服务化封装，即对各类虚拟资源进行描述、发布和注册操作，最终以云服务的形式发布到制造云平台中；云服务部署子系统：根据虚拟资源服务化子系统中形成的不同类型云服务，并结合云服务在制造云平台中运营模式及云服务提供者的参与情况，实现对云服务的部署，所述云服务的部署分为面向完全托管服务部署和面向半托管服务部署两种方式；所述面向完全托管服务部署指云服务的运行、管理能够全部移植到制造云平台中，由制造云平台对云服务运行、调度和容错进行管理，云服务提供者仅需在服务发布过程中提交服务的属性信息以及虚拟接入时配置该服务的运行环境和参数，并且提供服务的及时更新，其运营管理等完全由云制造平台来托管；所述面向部分托管的服务部署指云服务仅将部分运行、管理工作移植到制造云平台中，云端资源的运行管理需由云端资源提供者与制造云平台共同来完成。...

【技术特征摘要】
1.一种支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，其特征在于包括云端资源感知子系统、云端资源虚拟接入子系统、虚拟资源服务化子系统、云服务的部署子系统和云服务综合管理子系统，其中云端资源感知子系统对云端资源进行感知和识别，获得云端资源的静态标识信息和动态活动信息，同时构建支持各类云端资源接入的适配器，然后搭建数据信息处理中心，实现感知信息和标识信息的预分析、聚合及预处理，并将处理后的数据通过网络实时接入到制造云平台中，为资源的虚拟化接入提供条件，为最终实现制造资源和制造能力的共享与协同提供支持；云端资源虚拟接入子系统根据云端资源感知子系统感知和识别的各类云端资源，采用虚拟接入方法，对各类云端资源虚拟接入到制造云平台，形成各类虚拟资源并聚集在虚拟资源池中，所述虚拟资源池是指一个能按需使用虚拟资源的容器，为制造云平台提供了资源基础；所述云端资源分为制造资源和制造能力；所述制造资源是指物理存在的、具有静态传输介质的一种资源形式，包括计算资源、制造设备资源、软件资源、物料资源、知识资源、人力资源；所述制造能力是指制造企业为完成某一目标所需要的主观条件，是一种无形的、动态的资源形式，是在制造活动中结合制造资源要素所表现出来的一种能力，包括企业的设计能力、仿真试验能力、生产能力、管理能力、维护能力等无形资源；所述虚拟接入方法包括三种方式基础设施层次虚拟接入、映像层次虚拟接入和应用层次虚拟接入，所述基础设施层次虚拟接入是针对制造资源中的基础设施资源所采用的虚拟接入方式，就是实现硬件级别上的虚拟化；映像层次虚拟接入是针对制造设备资源和软件资源的虚拟化接入方式；应用层次虚拟接入是针对以提供数据信息资源的虚拟化接入方式；虚拟资源服务化子系统结合云端资源感知子系统中感知和识别的云端资源，对云端资源虚拟接入子系统的虚拟资源池中形成的各类虚拟资源进行服务化封装，即对各类虚拟资源进行描述、发布和注册操作，最终以云服务的形式发布到制造云平台中；云服务部署子系统根据虚拟资源服务化子系统中形成的不同类型云服务，并结合云服务在制造云平台中运营模式及云服务提供者的参与情况，实现对云服务的部署，所述云服务的部署分为面向完全托管服务部署和面向半托管服务部署两种方式；所述面向完全托管服务部署指云服务的运行、管理能够全部移植到制造云平台中，由制造云平台对云服务运行、调度和容错进行管理，云服务提供者仅需在服务发布过程中提交服务的属性信息以及虚拟接入时配置该服务的运行环境和参数，并且提供服务的及时更新，其运营管理等完全由云制造平台来托管；所述面向部分托管的服务部署指云服务仅将部分运行、管理工作移植到制造云平台中，云端资源的运行管理需由云端资源提供者与制造云平台共同来完成。2.根据权利要求1所述的支持制造资源和能力按需使用和动态协同的制造云系统，其特征在于所述云端资源感知子系统具体实现过程为(1)首先进行资源识别，采用射频识别技术和传感技术通过读取设备对云端资源的静态属性、动态属性进行感知，从而获取资源的静态标识信息，包括名称、规格、功能及资源的活动状态信息，并通过传感网络将各种数据信息传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张霖，罗永亮，陶飞，任磊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11