第１８卷第７期 计算机集成制造系统 Ｖｏｌ．１８Ｎｏ．７
２ ０ １ ２年７月 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｊｕｌｙ ２ ０ １ ２
文章编号：１００６－５９１１（２０１２）０７－１５７５－０９
收稿日期：２０１１－１２－２９；修订日期：２０１２－０３－０１。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２９Ｄｅｃ．２０１１；ａｃｃｅｐｔｅｄ ０１Ｍａｒ．２０１２．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（７１１７１１３５）；上海市重点学科资助项目（Ｓ３０５０４）；安徽高校省级自然科学研究重点资助项目
（ＫＪ２０１２Ｚ３３９）；合肥学院自然科学研究重点资助项目（１２ＫＹ０１ＺＤ）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍｓ：Ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．７１１７１１３５），ｔｈｅ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｋｅｙ Ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ Ｐｒｏｇｒａｍ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．Ｓ３０５０４），ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ
Ａｎｈｕｉ Ｃｏｌｌｅｇｅｓ ａｎｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．ＫＪ２０１２Ｚ３３９），ａｎｄ ｔｈｅ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎ Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．
１２ＫＹ０１ＺＤ）．
云制造合作思想与实现
台德艺１，２，徐福缘１，胡 伟１
（１．上海理工大学 管理学院，上海 ２０００９３；２．合肥学院 机器视觉与智能控制技术重点实验室，安徽 合肥 ２３０６０１）
摘 要：为实现云制造服务的推广应用，分析了云制造企业的合作思想，提出基于合作的云制造实现模式与分
阶段实施步骤。分析了云制造企业合作的复杂性，以多功能开放型企业供需网动态网络性、多样性、充分开放性、
包容性合作理念为指导，从层次、内容、空间三个维度分析基于服务来组织和实现的云制造企业合作思想。提出基
于企业合作理念的云制造服务系统架构，给出虚拟私有云实现企业合作的方案，为云制造服务系统的构建提供了
管理运营角度的支持。提出资源型合作、服务型合作与创新型合作理念，为云制造系统的分阶段实施提供了思路。
通过案例讨论了面向中小企业、基于资源型合作的云制造服务平台应用模式。
关键词：云制造；云计算；企业供需网；企业合作；制造业信息化
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标志码：Ａ
Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
ＴＡＩ Ｄｅ－ｙｉ１，２，ＸＵ Ｆｕ－ｙｕａｎ１，ＨＵ Ｗｅｉ１
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ ｆｏｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９３，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０６０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｌｏｕｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（ＣＭｆｇ），ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｔｈｏｕｇｈｔ ｏｆ ｃｌｏｕｄ
ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｔｅｐｓ ｏｆ ＣＭｆｇ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ＣＭｆｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｗｉｔｈ ｋｅｙ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ，ｄｉｖｅｒｓｉ－
ｔｙ，ｆｕｌｌｙ ｏｐｅｎ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｄｅｍａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｅｎ－
ｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ（ＳＤＮ）ａｓ ａ ｇｕｉｄｅ，ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＣＭｆｇ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｆｒｏｍ
ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｌｅｖｅｒ，ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐａｃｅ．Ｔｈｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ－ｂａｓｅｄ ＣＭｆｇ ａｎｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｌｏｕｄ
（ＶＰＭＣ）ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ ＣＭｆｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ
ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ．Ｒｅｓｏｕｒｃｅ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ，ｓｅｒｖｉｃｅ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ
ＣＭｆｇ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｓｏｕｒｃｅ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＣＭｆｇ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｍｏｄｅｌｓ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｔｏ ｓｍａｌｌ－ｍｅｄｉｕｍ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｍａｎｕｆａｃ－
ｔｕｒｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚａｔｉｏｎ
０ 引言
我国是当今世界上拥有制造加工资源最为丰富
的国家，制造业作为国民经济的支柱型产业，在解决
劳动力就业、加速我国工业化与现代化进程中发挥
着重要的作用。为实现从产品生产大国向提供设
计算机集成制造系统 第１８卷
计、制造与服务的制造强国转变，国家从十六大提出
“信息化带动工业化”到十七大“工业化和信息化两
化融合”，以期以企业信息化为推手，提升我国制造
业的综合竞争力。随着先进制造技术的发展以及物
联网与云计算的兴起，我国学术界与产业界借鉴云
计算的思想，首先提出了云制造的概念。推广应用
云制造，对促进我国制造企业从生产型向服务型转
型、从产品价值链低端向产品服务价值链高端转移，
从而提高制造业的全球竞争力与自主创新能力，具
有重要意义。
当前，云制造研究主要集中在概念与系统架构、
关键技术、应用探讨等方面，从不同角度提出了基于
服务的云制造［１－２］、基于云计算的云制造［３－４］、基于节
能环保的云制造［５］等概念与系统架构。在关键技术
方面，研究了云平台共性技术［６］、中小企业平台关键
技术［７］、普适交互技术［８］、虚拟化技术［９－１１］、服务云
优化组合技术［１２－１４］、异构云平台互联［１５］等，并对基
于云平台的外协加工［１６］、复杂产品协同［１７］、集团管
理［１８］等应用进行了探讨，从平台运营角度分析了云
平台成本构成［１９］及参与方的信誉评估［２０］。产业界
和学术界均认为，我国目前尚不具备充分推进云制
造应用的条件和环境。云制造作为一种先进制造模
式，其成功实施不仅需要技术的推动，更要以先进管
理理念为指导，围绕企业合作这个核心思想，分阶段
实施。
本文首先比较云制造与云计算的核心管理思
想，分析云制造企业合作的复杂性，阐述制造企业合
作理念在我国的发展。然后以多功能开放型企业供
需网（Ｓｕｐｐｌｙ ａｎｄ Ｄｅｍａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ
ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，
ＳＤＮ）合作理念为指导，研究云制造企业合作的特
点，构建基于合作的云制造服务系统架构，提出云制
造服务系统分阶段实施的思路。最后，通过案例讨
论了面向中小企业的基于资源型合作的云制造
平台。
１ 云制造的复杂性
１．１ 云计算与云制造
（１）云计算
云计算是一种基于互联网的计算新方式，是以
信息技术作为服务（ＩＴ ａｓ ａ ｓｅｒｖｉｃｅ），为个人和企业
用户提供按需即取的一种计算资源供应和消费的方
式，其核心思想是用规模效应来解决资源利用率低、
计算能力不足和降低成本的问题。云计算在宏观上
优化了产业布局、推进了专业化分工、提升了资源利
用率，满足了绿色、环保、节约能源的要求；微观上，
企业通过与云服务提供商（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ，ＳＰ）合
作，可以获得比自己购买和管理更廉价、更灵活和弹
性的计算资源。
（２）云制造
李伯虎院士对云制造的定义是一种面向服务、
高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式。它
融合现有信息化制造、云计算、物联网、语义 Ｗｅｂ、
高性能计算等技术，通过对现有网络化制造与服务
技术进行延伸和变革，将各类制造资源和制造能力
虚拟化、服务化，并进行统一、集中的智能化管理和
经营，实现智能化、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过程提供可随
时获取、按需使用、安全可靠、优质廉价的服务。制
造全生命周期过程包括制造前阶段（如论证、设计、
加工、销售等）、制造中阶段（如使用、管理、维护等）
和制造后阶段（如拆解、报废、回收等）。云制造在宏
观上提升了资源利用率，促进了制造企业从生产型
向服务型转型，提高了制造业的全球竞争力与自主
创新能力；微观上，为制造企业提供按需获取的高附
加值、低成本和全球化制造的各类服务。
１．２ 云制造的复杂性
云制造与云计算从管理运营角度强调的都是资
源共享、集中管理与动态配置，从企业合作角度强调
专业分工与合作。然而，云制造在资源共享类型、服
务模式［２］、服务内容与交付上更为丰富，在制造资源
与制造能力的形成、企业合作关系上更为复杂。
（１）共享资源类型
除存储器、运算器、软件和数据等计算资源外，
云制造共享的资源类型还包括硬制造资源（如机床、
加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等制造硬
设备）、软制造资源（如制造过程中的各种模型、数据、
软件、信息和知识等）、制造能力（如制造过程中相关
的论证、设计、生产、实验、管理和集成等能力）。
（２）服务模式
除提供用户网上提交作业（单项、批处理）与操
作计算资源服务外，云制造主要提供交互、协同和全
生命周期制造服务，包括支持单主体完成某阶段制
造、支持多主体协同完成某阶段制造、支持多主体协
同完成跨阶段制造、支持多主体按需获得制造能力
服务。
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第７期 台德艺 等：云制造合作思想与实现
（３）服务内容与交付
云计算提供的基础设施即服务（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＩａａＳ）、平台即服务（Ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｓ ａ
Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＰａａＳ）、软件即服务（Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｓ ａ Ｓｅｒｖｉｃｅ，
ＳａａＳ），其服务内容通过统一的网络平台实现快速
交付。云制造服务系统提供认证为服务、设计为服
务、生产加工为服务、实验为服务、仿真为服务、经营
管理为服务、集成为服务等服务［２］，有些制造服务可
以通过网络来提供，但加工制造过程必须在机器上
完成，产品必须通过物流运输才能交付给客户，特定
加工工艺需要长期交互与实践。因此，云制造的服
务内容与服务交付方式更为多样和复杂。
（４）制造资源与制造能力
云计算服务提供商对计算资源拥有所有权，利
用集中建设的规模化优势来降低成本，提供节能环
保、按需配置、弹性供给的全方位计算技术交付，如
ＩＢＭ蓝云、Ａｍａｚｏｎ弹性云、微软 Ｗｉｎｄｏｗｓ Ａｚｕｒｅ、
Ｇｏｏｇｌｅ云计算平台和中国移动Ｂｉｇ Ｃｌｏｕｄ等。云制
造的制造资源与制造能力，其所有权分属不同企业，
地理上分布在不同位置，平台运营方对资源没有完
全控制权。通过企业合作形成的规模化制造资源与
制造能力，其统一管理、共享协同、动态配置的实现，
以及是否具有使用上的低成本与弹性，将严重受制
于物流、制造工艺、规模以及企业间的合作关系。
（５）企业合作关系
尽管企业对云计算服务的基础设施、平台、软件
的需求具有多样性，且信息技术需求动态变动，但是
一旦企业选定云计算服务提供商，合作伙伴之间的
关系将是相对稳定的。云制造服务由大量非完全共
同利益企业动态合作实现，随着服务内容、提出时间
与空间的不同，提供服务的合作企业也将不同。云
制造既要保证参与服务企业的个体利益，又要满足
云制造系统利益，这种动态合作的复杂性远远大于
云计算。
云制造源于云计算的规模效应思想，但云制
造丰富的共享资源、多样的服务模式、复杂的服务
内容与交付形式、通过企业间合作形成的制造资
源与制造能力，使得资源的集中管理、共享协同、
动态配置实现过程中的企业合作关系更为复杂。
因此云制造系统同时也是一个动态复杂的企业合
作系统。
２ 云制造企业合作思想
２．１ 制造业合作思想的发展
制造业信息化在我国的发展主要经历了信息
集成、过程集成和企业集成三个阶段［２３］。在实现
制造业信息化的过程中，企业合作思想也经历了
从内部合作、企业联盟合作到企业间开放合作的
过程（如表１）。文献［２３］对制造业信息化在我国
不同时期、外界需求、制造模式、相关支撑技术发
展进行了研究并在此基础上给出了制造业合作思
想的发展过程。
表１ 制造业信息化及企业合作思想
制造模式 核心思想 驱动技术 驱动需求 企业合作思想
云制造 服务与创新集成 云计算、物联网、虚拟化，…… 时间、质量、成本、服务、环境、绿色节能 企业间开放合作
敏捷制造、网络制造、
面向服务制造
企业集成 ＰＬＭ，ＥＲＰ，ＳＣＭ，ＥＢ，ＣＲＭ，ＡＳＰ，ＧＲＩＤ，… 时间、质量、成本、服务、环境 企业间联盟合作
并行工程 过程集成 ＳＴＥＰ，ＣＡＸ，ＤＦＸ，ＣＳＣＷ，ＢＲＰ，… 时间、质量、成本、环境 企业内部合作
计算机集成制造 信息集成 ＤＢ，ＮＥＴ，ＣＡＤ，ＭＲＰⅡ，ＪＩＴ，… 时间、质量、成本 企业内部合作
（１）企业内部合作
为获得时间、质量、成本、环境方面的竞争优势，
企业采用了以计算机集成制造和并行工程为代表的
制造模式。企业通过信息集成和过程集成，实现企
业内部各职能部门的协同合作，其合作思想是企业
内部合作。
（２）企业间联盟合作
敏捷制造、网络制造、面向服务制造等制造模式
对企业的边界进行了扩展，强调快速的市场响应能
力，发挥联盟内部各企业在产品设计、制造和营销方
面的核心优势，实现“资源共享，合作共赢”的合作目
标。企业合作思想是以产品为中心的企业间联盟
合作。
（３）企业间开放合作
云制造将各类制造资源和制造能力虚拟化、服
务化，并进行集中管理和经营，实现多方共赢、高效
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计算机集成制造系统 第１８卷
共享与协同，提供可随时获取、按需使用的制造全生
命周期服务。云制造企业在合作资源种类及数量、
业务过程和知识积累、合作范围上更加开放与动态。
其合作思想是以制造全生命周期服务为中心的不结
盟动态合作。
根据系统理论，企业间合作如果仅围绕以“制
造”为中心展开，可以形成规模效应，提高资源利用
率，降低使用成本，但很难产生１＋１＞２的系统集成
效应，难以形成制造服务能力与创新能力。因此，动
态、复杂的云制造企业合作需要一种更新的企业合
作思想。
２．２ 多功能开放型企业供需网合作思想
在以全球资源利用、全球制造、全球销售为特征
的全球经济一体化环境下，针对传统企业管理模式
在实施中的诸多不完善之处，徐福缘教授提出了一
种新型企业生产经营管理模式———多功能开放型企
业供需网（Ｓｕｐｐｌｙ Ｄｅｍａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＳＤＮ）［２１－２２］。
ＳＤＮ指以全球资源获取、全球制造、全球销售和提
高企业综合能力为目标，相关企业之间由于多种供
需流的交互作用而形成的一种多功能、开放式的供
需动态网络模式。其中供需流指在内涵上更为丰富
的产品、信息、资金、人才、技术（知识）、设施、管理和
企业文化等企业需求。ＳＤＮ企业合作模型如图１
所示。ＳＤＮ企业合作具有动态网络性、多样性、充
分开放性、包容性与竞争性的特点。
（１）动态网络性合作
ＳＤＮ是一种由企业、企业联盟和个人共同组成
的网络，该结构中的所有成员都处于平等的地位，称
为节点。通过需求的驱动，在网络任意节点之间可
以动态地建立起相应的、随时间变化的供需合作
关系。
（２）多样性合作
多样性合作突破了传统企业主要围绕“产品”进
行合作的模式，强调将资源交互扩展至产品、信息、
资金、人才、技术（知识）、设施、管理和企业文化等多
个方面，以满足不同节点的不同供需合作关系。
（３）充分开放性合作
充分开放性合作突破了传统供应链“链内合作、
链际竞争”的理念，变供应链与供应链之间的竞争模
式为“来者均是客”的企业间“充分合作与共赢”的合
作模式。突破了“结盟”理念，企业才可以真正地实
现全球采购、制造和销售，从而促进真正意义上的全
球资源共享、消除浪费和绿色环保的和谐发展。
（４）包容性合作
ＳＤＮ网络节点的内涵更为丰富，它既可以是单
个企业，也可以是传统企业联盟（如供应链、虚拟组
织等）和其他各种最终消费者。这种特性可使传统
企业联盟摒弃“以竞争为主”的思维定势，逐步融入
ＳＤＮ的合作环境。
（５）竞争性合作
竞争是促进技术进步与社会发展的推动力，
ＳＤＮ企业作为非共同利益群体，竞争时刻存在。企
业竞争力的增强主要通过企业合作，既在合作中竞
争又在竞争中合作，从而保持ＳＤＮ的整体健壮性。
ＳＤＮ作为一种先进的制造业经营管理思想，其
实现不仅要有技术的推动，更要有需求的拉动。融
合了云计算、物联网、高性能计算、服务计算和智能
科学等信息技术与信息化制造技术的云制造技术，
为ＳＤＮ合作理念在制造业的实现提供了合作的技
术支撑，提供了制造全生命周期过程可随时获取、按
需使用、安全可靠、优质廉价服务的云制造，其动态
复杂的企业合作关系为ＳＤＮ合作理念在制造业的
运用提供了实现的空间。云制造系统不同的应用模
式为ＳＤＮ合作思想在制造业智能、高效地实现提供
了平台。
３ 基于ＳＤＮ合作理念的云制造
３．１ 云制造企业合作的三维模型
根据ＳＤＮ合作理念，云制造企业合作在合作空
间、合作内容、合作层次三个维度上进一步拓展。云
制造企业合作模型如图２所示。
（１）空间维度
空间维度包含了三个合作阶段：第一阶段，企业
仅关注内部资源的共享与协同，实现企业内部合作；
第二阶段，在内部合作的基础上，围绕制造过程实现
企业间资源整合的企业间联盟合作；第三阶段，在内
部合作的基础上，围绕制造过程及多种非制造供需
关系，实现与上下游企业、竞争对手、科研机构、大
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第７期 台德艺 等：云制造合作思想与实现
学、个体经济人在全球范围内的多种供需合作。
（２）内容维度
传统的制造业合作主要围绕制造活动展开。云
制造合作内容，由制造扩展到包括制造的全生命周
期各阶段，以及资金、管理、专利、人才、企业文化等
多个方面。根据系统理论，这种强调企业间建立多
供需流的交互，将有利于产生１＋１＞２的系统集成
效应。
（３）层次维度
层次维度包含三种不同目标、不同内容的合作。
运作层合作目标是资源共享、提高资源利用效率、降
低管理与生产成本；合作内容围绕原材料订购、零部
件加工、产品制造和产品销售等。战术层合作目标
是提升企业竞争力，形成制造服务能力；合作内容围
绕新产品的研发、特殊工艺问题的解决、制造服务能
力的形成等。战略层合作目标是形成企业长期的持
续竞争力；合作内容围绕自主知识产权的技术创新、
管理创新、行业标准制定、知识与企业文化协同等。
３．２ 云制造企业合作特征
云制造企业合作围绕制造服务能力与创新能力
的形成，在空间、内容、层次三维立体空间内展开，它
区别于企业间联盟合作的特征如下：
（１）围绕制造服务展开的动态网络性合作
云制造系统内的企业合作是由制造服务决定的
动态合作，企业在云制造系统中处于平等地位。在
动态稳定的网络结构中，当某个企业中止合作时，会
立刻有新的资源企业补充上来，不会导致云制造服
务的中断。
（２）非结盟的充分开放性合作
突破传统供应链“链内合作、链际竞争”的理念
与敏捷制造、网络制造、面向服务制造“联盟”的思
想，云制造系统对所有加入云制造的企业充分开放，
围绕制造服务实现整体资源的动态优化配置。
（３）服务型合作
云制造企业合作的目标是形成提供制造全生命
周期服务的能力。云制造企业间不仅存在提高资源
利用效率、随机的资源供需型交易，更存在围绕制造
服务能力的形成，在资源整合基础上形成的服务型
合作，以提供随时获取、按需使用、安全可靠、优质廉
价的制造全生命周期服务能力。在形成制造服务能
力的基础上，在长期、互信、多种供需流互动的条件
下，云制造企业的合作还将产生制造创新能力。
云制造系统丰富的服务能力，使得云制造企业
间存在着不同层次、不同空间、不同内容、围绕服务
能力与创新能力的形成组织和实现的多种复杂的合
作关系。
３．３ 基于合作的云制造系统
云制造是一个基于合作形成的制造服务系统，
服务能力的形成通过各种类型的企业间合作实现。
如图３所示的云制造服务系统由资源层、资源管理
层、合作应用层、云制造门户、支持的合作模式五个
层次组成。
（１）支持的合作模式
云制造系统中制造资源与制造能力以及服务能
力的形成，主要通过企业间的机会合作、运作合作、
战术合作和战略合作来实现。
１）机会合作 是由企业临时性需求产生的一种
供需合作关系，目标是企业间互通有无，提高资源利
用效率。供需服务一旦完成，合作关系则不复存在。
合作关系的形成由管理平台发布信息或由平台进行
智能推荐，企业双向自由选择，随机形成合作关系。
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计算机集成制造系统 第１８卷
２）运作合作 围绕制造过程进行供需合作，企
业间互通有无，从而提高资源利用效率，降低管理成
本，在产品生存期内形成相对稳定、高效的中长期供
需关系。合作以产品制造为中心，若产品停止生产
则合作关系解除。
３）战术合作 围绕制造全生命周期的各个阶
段，企业间通过资源与知识的共享与集成，形成制造
服务能力。合作不再围绕产品制造，而是以提供制
造全生命周期服务能力为中心，若产品退出市场，则
合作关系可以解除，也可以形成新的制造服务能力。
４）战略合作 围绕制造全生命周期及企业非制
造资源，实现与外部企业多内容、全方位合作的优化
与集成，在形成服务能力的基础上形成创新能力。
当围绕“制造”的合作不存在时，资金、信息、专利、管
理和企业文化等方面的合作依然存在。
（２）云制造门户
云制造门户是企业访问云制造平台的接口，同
时也是各种合作关系的管理与使用平台。云制造门
户对企业提供两种访问方式，即直接访问已经存在
的虚拟私有制造云（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
Ｃｌｏｕｄ，ＶＰＭＣ）管理平台和访问公共制造云（Ｐｕｂｌｉｃ
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｌｏｕｄ，ＰＭＣ）平台。
１）虚拟私有云平台 指由于企业合作关系而形
成的合作企业内部相关云资源的共享与协同，企业
像使用自有资源一样使用合作企业的云资源平台。
虚拟云中包括由多种合作伙伴、多种层次、多种内容
形成的合作资源，这些资源随企业需求和企业间合
作关系的变化而动态改变。当一种合作关系不存在
时，合作平台管理层将把合作资源移除到公共资源
平台，为下一次合作做准备。为实现合作企业内部
相关云资源的共享与协同，平台应提供私有云平台
与企业内部信息化系统的应用集成。
２）公共云平台 指为没有形成合作关系的资
源、处于空闲状态的资源和需求提供一个促成企业
合作达成的资源与需求交互平台。资源提供方与资
源需求方分别向公共云合作平台发出供应与需求申
请，由系统合作辅助决策支持系统针对需求进行多
方案的组合、优化和推荐，由供需双方自由选择，形
成合作关系。一旦合作关系形成，则由合作平台管
理层创建在合作企业内部使用的虚拟云平台。
（３）合作平台管理层
合作平台管理层的功能是管理云资源、ＶＰＭＣ
平台与ＰＭＣ平台。根据企业合作的内容、层次与
空间，为每个参与合作的企业生成ＶＰＭＣ平台及专
用管理平台，对没有形成合作的云资源进行管理，促
进合作的形成。企业间合作的动态性、开放性、包容
性与多样性，要求合作平台管理层能够根据企业合
作关系智能地实现ＶＰＭＣ的建立、修改与解除。
（４）资源管理与服务执行层
资源管理与服务执行层实现制造资源的虚拟化
与虚拟化制造资源的管理，执行ＶＰＭＣ用户的服务
请求，实现ＶＰＭＣ平台内资源的感知、匹配、组合、
运行、协同和释放等管理。
（５）资源层
资源层涵盖了设计、仿真、生产、试验和集成等
制造全生命周期资源，以及信息、资金、人才、技术
（知识）、设施、管理和企业文化等非制造资源。
３．４ 云制造的实施
云制造系统是提供制造全生命周期服务、形成
制造服务能力与创新能力的系统，其实施应由简单
到复杂逐步实现。如图４所示为云制造从实现资源
型合作入手，到服务型合作，再到最终实现资源型合
作、服务型合作、创新型合作为一体的，可以通过网
络提供随时获取、按需使用、安全可靠、优质廉价的
制造全生命周期服务的云制造系统。
（１）资源型合作
资源型合作云制造系统的目标是提高资源整体
利用效率，实现资源使用的规模效应，节约企业资源
使用成本。为此，云制造系统应提供形成企业间随
机的、短期的、互通有无的交易平台，以及促进企业
间中长期运作层合作的形成、资源使用与管理的平
台与机制。
（２）服务型合作
以实现制造资源与制造能力整合，形成制造全
生命周期服务能力为目标。围绕制造全生命周期服
务，企业合作空间扩大到全球范围，合作层次涵盖了
运作与战略，合作内容覆盖了制造全生命周期过程，
在提供制造服务的企业间形成长期、互信、高效的合
作关系。
０８５１
第７期 台德艺 等：云制造合作思想与实现
（３）创新型合作
以企业间长期、互信、高效的服务型合作为基
础，以实现技术与管理创新为目标，以产品、信息、资
金、人才、技术（知识）、设施、管理和企业文化等多个
方面的资源交互为手段，进行合作的优化，形成系统
集成效应。在提供资源共享与制造能力服务的基础
上，实现制造技术与管理的创新，形成具有自主知识
产权的制造新方法与新理论，实现云制造系统与云
制造企业的持久竞争力。
３．５ 资源型合作云制造系统案例分析
以提高制造资源利用效率、实现资源使用的规
模效应、节约企业使用成本为目标，资源型合作云制
造系统主要面向中小企业，基于互联网技术，不仅支
持企业间随机的、短期的、互通有无的制造资源与能
力的交易，更支持企业间通过合作形成制造资源和
制造能力，支持多主体间开发、加工和服务等业务的
合作协同。
如图５所示为基于资源型合作的云制造服务
平台应用模式。中小型制造企业大多会在研发、
设计、仿真、管理、物流和资金等方面有合作的需
求。资源提供方向平台发布企业空闲的制造资源
和能力，寻找合作伙伴，形成合作关系，通过提供
制造资源的能力服务获取利润。资源需求方通过
平台寻找合适的制造资源和能力，达成企业间随
机的、短期的、互通有无的或中长期运作层合作，
以低成本动态方式获取企业所需资源，提高企业
竞争力，提升赢利能力。平台运营方向资源服务
提供者和需求者提供合作环境、企业认证、信用评
估、合作监管、使用平台、资源虚拟化管理、私有制
造云管理和应用集成等，通过收取服务费用获取
利润。平台提供满足企业偏好的合作辅助决策支
持，但不参与合作的决策，交易与合作由资源供需
方决定。平台将形成合作的资源在合作企业内部
形成私有制造云，提供虚拟制造云内资源的感知、
使用、释放等服务。为提高合作效率，平台应将合
作资源与企业核心业务流程管理紧密结合，实现
ＶＰＭＣ资源与企业资源规划（Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＥＲＰ）的系统集成，使得企业可以像使用
自有资源一样使用合作企业提供的资源。
４ 结束语
云制造源于云计算规模效应的思想，但云制造
的共享资源更为丰富、服务模式更为多样、服务内容
与交付方式更为复杂、资源所有者更为分散、企业合
作关系更为复杂与动态。本文借鉴多功能开放型企
１８５１
计算机集成制造系统 第１８卷
业供需网合作思想，建立了云制造企业合作的三维
模型，分析了云制造企业合作的特征，设计了基于合
作的云制造服务系统，并通过案例分析了资源型合
作云制造系统。根据基于合作云制造系统的实现目
标，将云制造的实施分为资源型合作、服务型合作、
创新型合作三个阶段。研究基于合作的云制造系统
中企业合作关系形成与合作关系管理的机制，对促
进我国制造企业从生产型向服务型转型、提高制造
业的全球竞争力，与自主创新能力具有重要意义。
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作者简介：
台德艺（１９７４－），男，安徽霍邱人，上海理工大学管理学院博士研究生，合肥学院机器视觉与智能控制技术重点实验室副教授，研究方向：
系统工程、供应链与供需网管理、人工智能等，Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｉｄｅｙｉ＠ｈｆｕｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；
徐福缘（１９４８－），男，浙江绍兴人，教授，博士生导师，研究方向：工业工程、企业供需网及其管理等；
胡 伟（１９７９－），男，湖北黄岗人，博士研究生，讲师，研究方向：系统工程、人工智能、供应链及其管理等。
３８５１
