如何利用云計算加速實現(xiàn)智能制造

智能制造為中國成為制造強國提供機遇

在數(shù)字經(jīng)濟時代，強大的制造業(yè)已成為了國家整體實力的根本。制造業(yè)快速流失導(dǎo)致的“空心化”成為2008年全球經(jīng)濟危機的導(dǎo)火索。因此，全球各國紛紛推出重振制造業(yè)的國家戰(zhàn)略和計劃，以搶占世界經(jīng)濟和科技發(fā)展的先機。無論是德國的“工業(yè)4.0”、美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、英國的“工業(yè)2050戰(zhàn)略”以及法國的“新工業(yè)法國計劃”，還是“中國制造2025”，都將智能作為發(fā)展制造業(yè)戰(zhàn)略的重要抓手。我國的“中國制造2025”也明確提出將智能制造作為主攻方向，以加速培育新的經(jīng)濟增長動力，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)格局，提高新一輪制造業(yè)產(chǎn)業(yè)競爭制高點。

智能制造加速了云計算的普及。云計算不僅解決了傳統(tǒng)IT成本高、部署周期長、使用管理效率低下的難題，在數(shù)字時代云計算更大的價值在于，快速通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)帶動產(chǎn)業(yè)融合和升級，培育和推進了新興服務(wù)型制造業(yè)，更為提高中國制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈附加值和規(guī)模提供了彈性支撐和服務(wù)創(chuàng)新空間。

云計算帶動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級

過去的幾十年里，我國的制造業(yè)得到迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)越做越大，產(chǎn)業(yè)體系不斷完備和健全，自主創(chuàng)新能力不斷增強，為我國的經(jīng)濟社會發(fā)展做出了突出貢獻。然而，隨著我國經(jīng)濟由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動的轉(zhuǎn)變，先進制造技術(shù)也正在向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。與全球先進水平相比，我國制造業(yè)主要集中在中低端環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)附加值低。發(fā)展智能制造業(yè)成為實現(xiàn)我國制造業(yè)從低端制造向高端制造轉(zhuǎn)變的重要途徑。云計算作為新一代信息技術(shù)的基石，也是智能制造的核心平臺。如何通過云計算加速傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型，提質(zhì)增效，通過產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺提高服務(wù)創(chuàng)新能力，將物聯(lián)網(wǎng)和人工智能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)業(yè)升級新動能，成為智能制造的戰(zhàn)略目標。

通過新技術(shù)提質(zhì)增效（提高質(zhì)量、增加效率）成為提高現(xiàn)有制造業(yè)運營效率的起點。相對于傳統(tǒng)的IT和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分離，以云計算為代表的新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，不僅優(yōu)化了制造業(yè)全流程資源使用效率，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，同時，可以通過制造業(yè)產(chǎn)業(yè)協(xié)作和重塑，帶動中國制造業(yè)的整體提質(zhì)、增效、升級。

傳統(tǒng)制造業(yè)從研發(fā)、設(shè)計、制造、交付，到運營和管理等，系統(tǒng)之間存在大量數(shù)據(jù)孤島，這成為從規(guī)模型制造向柔性生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的技術(shù)瓶頸。同時，不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無法共享，難以互聯(lián)互通，無法通過全流程智能分析提高業(yè)務(wù)管理運營效率。在數(shù)字經(jīng)濟時代，個性化服務(wù)創(chuàng)新能力和市場迅捷響應(yīng)速度直接決定著企業(yè)的競爭力?，F(xiàn)在越來越多的制造企業(yè)通過托管云和混合云替代傳統(tǒng)IT，以提高業(yè)務(wù)響應(yīng)速度和企業(yè)內(nèi)部運營效率。

云計算深入滲透到制造企業(yè)的所有業(yè)務(wù)流程，能夠根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)需求，經(jīng)濟、快捷地進行IT資源分配，實現(xiàn)實時、近實時IT交付和管理，快速響應(yīng)不斷變化的個性化服務(wù)需求。不僅有助于促進創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)附加值和制造業(yè)生產(chǎn)效率的提升，同時提升了制造企業(yè)整體競爭力，靈活應(yīng)對復(fù)雜的國際環(huán)境變化，為經(jīng)濟全球化環(huán)境下制造企業(yè)實現(xiàn)智能制造打下堅實基礎(chǔ)。

提高服務(wù)在制造業(yè)的占比，從傳統(tǒng)制造業(yè)向服務(wù)型制造業(yè)轉(zhuǎn)型，成為優(yōu)化中國制造業(yè)格局的關(guān)鍵?！吨袊圃?025》規(guī)劃中明確指出，要改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，促進生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。同時制造業(yè)向服務(wù)化轉(zhuǎn)型也是推動供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，創(chuàng)造新供給、滿足新需求的要求。

在新經(jīng)濟下，隨著制造業(yè)產(chǎn)品復(fù)雜程度的不斷提高，單純的“以產(chǎn)品為中心”的制造業(yè)不僅產(chǎn)品開發(fā)周期長、產(chǎn)品附加值低、業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力不足，同時整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)相互隔離，導(dǎo)致協(xié)作創(chuàng)新能力低下，難以實現(xiàn)高效協(xié)同生產(chǎn)。在數(shù)字經(jīng)濟時代，提高制造業(yè)產(chǎn)品附加值和實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作創(chuàng)新，成為制造業(yè)向服務(wù)型轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素。

云計算作為制造業(yè)服務(wù)創(chuàng)新平臺，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過軟件服務(wù)、協(xié)同服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)，形成資源共享、供需對接的生態(tài)服務(wù)，實現(xiàn)跨行業(yè)和跨企業(yè)的協(xié)作創(chuàng)新；同時，云計算平臺通過上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作和全球協(xié)同，在延伸和提升價值鏈的同時，提高了全要素生產(chǎn)率、產(chǎn)品附加值和市場占有率，從而推動中國制造業(yè)服務(wù)型轉(zhuǎn)型。

“中國制造2025”要實現(xiàn)的是整個制造產(chǎn)業(yè)的智能化升級。中國政府加大在大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的政策導(dǎo)向和資金投入，讓“中國制造2025”在技術(shù)上具有高起點，為中國成為制造強國奠定基礎(chǔ)。基于大數(shù)據(jù)云的產(chǎn)業(yè)協(xié)作平臺，讓數(shù)據(jù)智能成為制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的新動能，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合，成為制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)智能化升級的關(guān)鍵因素。

德國制造業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)如西門子，正在打造工業(yè)4.0平臺以推動智能制造的進程。在“中國制造2025”政策驅(qū)動下，中國制造業(yè)領(lǐng)先企業(yè)紛紛開發(fā)智能制造平臺，讓制造業(yè)能夠短平快地利用智能云平臺，將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)轉(zhuǎn)化為制造業(yè)企業(yè)發(fā)展的新動能，加速傳統(tǒng)規(guī)模制造向個性化用戶驅(qū)動的全智能生產(chǎn)轉(zhuǎn)型。

云計算產(chǎn)業(yè)平臺實現(xiàn)跨企業(yè)、跨行業(yè)、跨地域的協(xié)作創(chuàng)新，在保證各方數(shù)據(jù)權(quán)限管理前提下，通過應(yīng)用整合，提高資源利用率，優(yōu)化用戶體驗，更迅捷滿足用戶需求。在業(yè)務(wù)全球化過程中，云計算產(chǎn)業(yè)平臺以整個制造產(chǎn)業(yè)為依托，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，通過產(chǎn)業(yè)智能化協(xié)作的平臺化，加速制造產(chǎn)業(yè)的智能升級。

評估智能制造云計算服務(wù)商的重要因素

作為全球第二大經(jīng)濟體的中國，“中國制造2025”是要完成從“制造大國”到“制造強國”的轉(zhuǎn)型。制造業(yè)考慮的不僅是現(xiàn)在的業(yè)務(wù)升級能力，更多的是全球化服務(wù)能力、競爭力和響應(yīng)速度。故此，制造業(yè)在智能制造轉(zhuǎn)型升級過程中，評估云計算更多地是從市場戰(zhàn)略維度出發(fā)。中橋調(diào)研咨詢對中國企業(yè)CIO和IT管理者的調(diào)查結(jié)果顯示，評估智能制造云計算服務(wù)商有以下幾點重要因素：

圖1 制造企業(yè)評估云計算服務(wù)商的考慮因素

AWS助力西門子打造工業(yè)4.0平臺

隨著云計算在制造業(yè)的快速普及，作為德國制造的領(lǐng)軍企業(yè)， 西門子通過數(shù)字化企業(yè)平臺、全集成自動化、全集成驅(qū)動系統(tǒng)，以及Mindsphere工業(yè)4.0平臺，助力各國制造業(yè)加速智能制造轉(zhuǎn)型升級。西門子的Mindsphere 4.0平臺服務(wù)，讓用戶可以跨混合云把大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)快速融入到整個產(chǎn)品生命周期的管理、研發(fā)、創(chuàng)造和服務(wù)中，真正實現(xiàn)智能制造。目前，西門子的工業(yè)4.0平臺已經(jīng)在制造業(yè)得到廣泛使用。

圖2 西門子4.0平臺實現(xiàn)智能制造

Mind Sphere是一款基于AWS云計算服務(wù)，專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計、開放的“平臺即服務(wù)（PaaS）”云平臺。在該平臺上，AWS的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和人工智能應(yīng)用，提供了豐富的應(yīng)用接口、服務(wù)及計算資源，以及數(shù)據(jù)存儲、配置、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理工具，幫助用戶記錄和分析大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，還能連通數(shù)據(jù)、自身所攜帶的各種開發(fā)工具以及應(yīng)用軟件和服務(wù)，從而幫助用戶提高生產(chǎn)效率。在用戶的整個業(yè)務(wù)發(fā)展過程中，通過與AWS協(xié)作，為用戶提供全面的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和服務(wù)，其廣泛的設(shè)備和企業(yè)應(yīng)用連接協(xié)議選項（API）、工業(yè)級應(yīng)用、高級分析技術(shù)以及一個創(chuàng)新的開發(fā)環(huán)境，在滿足用戶不斷變化的業(yè)務(wù)需求的同時，為用戶發(fā)展新型服務(wù)和新業(yè)務(wù)模式奠定了基礎(chǔ)。

圖3 AWS云服務(wù)助力西門子智能制造

用戶可以選擇跨已有數(shù)據(jù)中心和AWS云計算套件部署MindSphere。通過靈活的應(yīng)用實例選擇，保證應(yīng)用的快速開發(fā)和部署效率，確保業(yè)務(wù)創(chuàng)新速度。綜合網(wǎng)絡(luò)和運營管理工具，自動實現(xiàn)從資源、服務(wù)，到應(yīng)用、權(quán)限、數(shù)據(jù)的個性化性能和安全設(shè)置管理。AWS按需獲取資源，制造用戶可以最大限度降低閑置IT的開支，動態(tài)實現(xiàn)性能升級和容量擴容，優(yōu)化IT使用管理效率。

圖4 MindSphere 選用的AWS套件

此外，制造用戶可以跨用戶已有數(shù)據(jù)中心和AWS部署智能制造服務(wù)。通過API網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)制造操作管理數(shù)據(jù)與批量分析、實時數(shù)據(jù)整合和分析。其中，AWS針對不同業(yè)務(wù)需求提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。Amazon Relational Database Service關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，保證數(shù)據(jù)庫高性能和高可用性；Amazon Redshift經(jīng)濟、輕松管理數(shù)據(jù)倉庫，讓數(shù)據(jù)倉庫管理成本降低90%；Amazon DynamicDB數(shù)據(jù)庫服務(wù)保證10毫秒以下的延遲；Amazon DynamoDB內(nèi)存加速保證每秒數(shù)百萬請求，響應(yīng)時間在數(shù)微秒級，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

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