云制造系统的体系结构设计

云制造的系统体系结构主要由资源和能力层、云制造服务平台层及服务应用层3层组成。其中，云制造服务平台层又分为感知接入层、虚拟资源和能力层、核心功能层及用户界面层（见图14.3）（李伯虎等，2011）。

图14.3　云制造平台架构

1.资源和能力层

制造资源包括设计资源、仿真资源、生产资源、试验资源、管理资源及集成资源等。

制造能力包括设计能力、仿真能力、生产能力、试验能力、管理能力及集成能力等。

2.云制造服务平台层

（1）感知接入层

1）资源、能力感知与接入。提供对于各类制造资源和能力的感知和接入支持，包括采用识别、适配器、传感等技术对制造资源和能力的状态信息进行感知、采集和监控等。

2）传输网络。提供对于各类制造资源和能力的网络互联与通信的支持，包括互联网、移动网等。

3）信息融合与处理。提供对于资源和能力感知获得的信息的分析、融合、处理等功能。

4）资源和能力虚拟化封装。提供对于各类制造资源和能力的虚拟化封装的支持，对于各类软、硬制造资源采用制造资源虚拟化技术映射为虚拟制造资源模板，对于各类制造能力根据制造能力描述规范为虚拟制造能力模板。

5）虚拟制造资源池。支持对于虚拟制造资源模板的存储管理，包括虚拟设计资源、虚拟仿真资源、虚拟生产资源、虚拟试验资源、虚拟管理资源及虚拟集成资源等。

6）虚拟制造能力池。支持对于虚拟制造能力模板的存储管理，包括虚拟设计能力、虚拟仿真能力、虚拟生产能力、虚拟试验能力、虚拟管理能力及虚拟集成能力等。

（2）中间件层

1）虚拟资源和能力管理中间件。提供支持虚拟制造资源和能力的管理中间件，包括对各种虚拟资源和能力进行描述、封装、注册、部署、发布、查找、匹配、监控、跟踪、动态组合、异常侦测与报警管理等。

2）知识、模型、数据管理中间件。提供支持云制造服务有关的知识、模型、数据库管理中间件，包括知识、模型、数据的定义与存取及库的建立、维护、传输、运行管理等。

3）系统构建管理中间件。提供支持云制造服务系统构建的管理中间件，包括云制造服务的发现、组织、调度、优化、集成管理等。

4）系统运行管理中间件。提供支持云制造服务系统运行的管理中间件，包括云制造服务系统运行中服务的绑定、协同、运控、传输、组合、容错、迁移、恢复及监控管理等。

5）系统服务评估管理中间件。提供支持云制造服务系统质量评估的管理中间件，包括云服务资源、能力和系统的效用、可靠、安全及综合评估管理等。

（3）应用支撑服务层(www.xing528.com)

1）用户管理。提供对于各类用户的管理，包括用户账号、用户角色权限、用户资源配合的管理等。

2）资源租用。提供对于各类制造资源的租用功能的支持，包括制造资源发布管理、资源应用模板定制、资源查找和匹配、资源应用实例申请审核、资源应用实例交易协商、资源应用实例部署、资源应用实例运行时动态调度、资源应用实例监控、资源应用实例容错、资源应用实例回收、资源应用实例计费等。

3）能力交易。提供对于各类制造能力进行交易的支持，包括制造能力服务化与发布、能力查找与匹配、能力申请审核、能力交易协商、能力交易协议管理、能力调用、能力QoS评价、能力使用计费等。

4）流程业务。提供对于制造流程业务管理的支持，包括制造流程建模、流程所需资源和能力配置定义、流程模板库管理、流程实例化与调用、流程运行时控制、流程执行监控、流程计费等。

5）运行监控。支持对于多主体协同制造应用运行时的监控管理控制，包括运行时状态的采集、分析、异常侦测、预警等。

6）交易管理。支持对于各种制造资源和能力交易的商务流程管理，包括价格管理、交易流程定义、交易流程执行、协议管理、电子支付管理、交易评价等。

7）计费收费。支持对于各种制造资源和能力使用的定量计费收费管理，包括费率设置、资源使用计费、能力使用计费、流程业务计费、用户账户账单、电子支付管理等。

8）综合评估。支持对于各类服务质量的评估管理，包括用户评估、交易评估、服务评估、资源和能力评估等。

9）容错管理。支持对于多主体协同制造过程中节点故障的容错管理，包括运行监控、异常侦测、事件报警、迁移管理、状态恢复等。

10）能耗管理。支持对于制造资源使用过程中的能耗管理和控制，包括能耗监控、能耗预测、能耗优化策略设置、能耗优化执行、能耗统计等。

（4）用户界面层

1）普适化终端交互设备。支持终端用户使用主流的普适化交互设备，包括PC终端、移动平板电脑、移动终端如手机等。

2）云端个性化定制界面。支持制造全生命周期各类用户角色所需的个性化界面，采用云端个性化定制界面技术供用户配置，包括根据任务需求对界面支撑环境、界面显示内容、交互方式和技术的定制。

3）门户。为3大类用户即服务提供者、平台运营者、服务使用者提供3类门户的支持，包括服务提供者门户、平台运营者门户、服务使用者门户。

（5）服务应用层

1）支持单主体完成某阶段制造模式。平台必须提供对于单主体（单用户）完成某阶段（如设计）制造应用的支持。

2）支持多主体协同完成某阶段制造模式。平台必须提供对于多主体（多用户）协同完成某阶段制造应用的支持。

3）支持多主体协同完成跨阶段制造模式。平台必须提供对于多主体（多用户）协同完成跨阶段（如跨设计与生产）制造应用的支持。

4）支持多主体按需获得制造能力模式。平台必须提供对于多主体（多用户）按需获得制造能力应用的支持。