云制造是一种面向服务的、基于网络的制造新模式。云制造依托云计算理论和框架，在网络化制造技术和方法的基础上，以“按需服务”为核心，以资源虚拟化及多粒度和多尺度的访问控制为手段，以资源共享及任务协同为目标，以分布、异构、多自治域的资源或资源聚合为云节点，以网络为媒介，以透明、简捷、灵活的方式构建开放、动态的协同工作支持环境，提供通用、标准和规范的制造服务。该模式是云计算理念在制造领域的体现和发展，是先进的信息技术和制造技术以及新兴物联网技术等的交叉融合，能够实现共享制造资源、协同工作、降低制造成本、提高资源利用率的目的，进而有效推动制造业信息化水平的快速提高。

云制造是一种通过实现制造资源和制造能力的流通达到大规模收益、分散资源共享与协同的制造新模式，其运行原理如图2.4所示。在云制造模式下，资源是指产品全生命周期所涉及的资源要素的总和，资源根据其存在形式及使用方式的不同可分为制造资源和制造能力。

云制造系统中的用户角色主要有3种，即资源提供者、制造云运营者和资源使用者。资源提供者通过对产品全生命周期过程中的制造资源和制造能力进行感知、虚拟化接入，以服务的形式提供给第三方运营平台（制造云运营者）；制造云运营者主要实现对云服务的高效管理和运营等，可根据资源使用者的应用请求，动态并灵活地为资源使用者提供服务；资源使用者能够在制造云平台的支持下，动态按需地使用各类应用服务（接出），并能实现多主体的协同交互。在制造云运行过程中，知识起到核心支撑作用，不仅能够为制造资源和制造能力的虚拟化接入和服务化封装提供支持，还能为实现基于云服务的高效管理和智能查找等功能提供支持。

图2.4　云制造的运行原理

1.制造云服务

制造云服务简称云服务，是构成云制造系统的基本要素，是服务化的制造资源和制造能力，可以通过网络为用户提供产品全生命周期管理。云服务的形成过程即资源的虚拟化和服务化的过程，通过采用物联网、虚拟化等技术，首先对分散的资源进行感知，然后将资源虚拟接入制造云平台，从而形成虚拟资源并聚集在一个能按需使用资源的虚拟资源池中，最终通过对虚拟资源进行服务化封装、发布及注册，形成云服务。与传统网络化制造模式中的资源服务相比，云服务具有互操作性、自组织、自适应性等特点，为构建基于知识的高效和智能化制造云平台提供了条件。

2.制造云

制造云是云制造系统架构的核心，是大量的云服务按一定的规则聚合在一起所形成的动态云服务中心，能透明地为用户提供可靠的、廉价的、按需使用的产品全生命周期管理服务。制造云通过将异构的资源整合到统一的基础架构中并实现标准化，为资源使用从独占方式转变为完全共享服务方式提供平台支持，实现以服务为导向的运行架构并提供对云服务的自动部署、配置、高效管理等。制造云按照服务对象的不同，可分为制造公云和制造私云两类。其中，制造公云主要是指通过面向社会的公共制造云服务平台所形成的云制造社区，它能够促进区域内或行业内的中小企业制造资源和制造能力的共享与协同，促进众包生产模式，提高我国中小企业的综合竞争能力，如区域云和行业云等；制造私云主要是指企业或组织内部建立的制造云服务平台，它能够实现企业内各种制造资源的共享与协同，从而降低集团企业的制造成本，提高创新设计能力，如企业云和组织云等。

制造云构建分为以下6个层次：

（1）资源层。提供产品全生命周期过程中涉及的各类资源（包括制造资源和制造能力）并进行详细分类，从而为对不同资源采取不同的虚拟化技术提供基础。

（2）资源感知层。主要包括二维码标签、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）标签、识读器、全球卫星定位系统（GPS）和传感器等感知装置，支持软、硬资源接入的各类适配器与相应的信息处理中心——资源感知系统。该层解决的重要问题是资源的感知和识别，信息的采集、分类与聚合等处理，为实现制造云对资源的智能化识别和管理提供支持。

（3）资源虚拟接入层。通过采用相关虚拟化技术，将分散的各类资源虚拟接入制造云平台，形成虚拟资源并聚集在虚拟资源池中，从而隐藏底层资源的复杂性和动态性，为制造云平台实现面向服务的资源高效共享与协同提供支持。(www.daowen.com)

（4）制造云核心服务层。该层是制造云平台的核心服务层，主要分为3个部分：首先，通过对虚拟资源进行服务化封装、发布等操作，形成云服务；其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并实现对云服务的智能、高效的管理，如智能匹配、动态组合，容错管理等；最后，为用户按需使用产品全生命周期服务提供支持，如调度管理、变更管理和计费管理等。

（5）传输网络层。主要是指整个制造云形成和运行过程中所涉及的不同网络（如“三网”，即互联网、广电网、电信网）以及不同的传输协议。

（6）终端应用层。该层面对制造业的相关领域和行业，提供产品全生命周期的各类服务应用，并能支持多主体任务的高效协同，用户可以通过不同的终端与制造云交互。

3.制造云构建的关键技术

制造云构建过程所涉及的技术领域广泛，根据制造云构建的不同阶段可分为以下几个部分：

（1）资源分类与平台规范。主要是指支持制造云平台运行的相关标准和规范的制定，包括云制造环境下所涉及资源的分类标准、传感器接口及传感数据的标准和规范、资源的信息发布规范、制造云平台的交易准则和主体的信用评价体系[如不同类型资源服务的质量服务（QoS）评价指标]等。

（2）资源感知和适配技术。主要是指软、硬资源感知过程所涉及的相关技术，包括射频识别技术、传感信息分类和聚合及分析处理技术、信息传输技术、适配器（如接口适配器、模型适配器、传感适配器）构建技术等。

（3）资源虚拟接入技术。主要是指资源虚拟化过程所涉及的相关技术，包括不同类型资源的虚拟接入方式及相应的接入装置，如制造加工设备、计算资源、软件资源等虚拟接入；资源虚拟化封装、迁移技术，如虚拟机动态配置、容错、在线迁移等；虚拟资源池管理技术；已有信息系统，如企业资源规划、客户关系管理（Customer Relationship Management，CRM）、供应链管理（Supply Chain Management，SCM）等的动态集成技术等。

（4）资源的云服务化技术。主要是指虚拟资源的服务化的封装和发布过程所涉及的相关技术，包括制造能力的云服务化技术，基于语义的虚拟资源描述模型构建技术，云服务的统一建模、封装、注册与发布技术，云服务的动态部署与监控技术等。

（5）云服务的综合管理技术。主要是指支撑制造云平台运行的核心功能技术，包括领域知识的管理，如知识的抽取、分析、融合等；资源服务智能匹配与组合；业务流程管理；平台运行监控管理；资源服务的优化配置及容错管理；交易过程管理；主体信用评估与分析；定价和计费管理等技术。

（6）支持多主体协同的可视化终端交互技术。主要是指支持各类资源、用户终端设备与制造云平台交互的可视化界面技术，包括支持资源接入的可视化技术、支持制造云管理的可视化与用户界面技术、支持多主体协同的可视化技术等。