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工业互联网优秀案例丨基于云平台的协同设计和制造 ——以“互联网+智能制造”为手段，实现跨企业资源共享、能力协同

2017/4/24 17:33:45 人评论次浏览来源：工业互联网产业联盟分类：其他

自工业互联网概念提出以来，全球产业界积极开展应用实践和探索，新一轮科技变革和业务创新蓬勃兴起，工业互联网逐渐发展为重要的智能基础设施、先进的生产力和新型的经济形态。

自2016年6月起，工业互联网产业联盟面向成员单位及全社会启动了先进应用案例征集工作，旨在寻找我国工业互联网应用和技术的最佳实践，为工业互联网的实施部署提供示范和标杆。通过联盟专家组的两轮评审，2016年共评审出12个工业互联网优秀应用案例并汇编成册，于2017工业互联网峰会上正式发布。

联盟将定期在微信公众号与社会各界分享2016工业互联网优秀应用案例，敬请关注。

工业互联网平台暨网络化协同案例一：

基于云平台的协同设计和制造

——以“互联网+智能制造”为手段，实现跨企业资源共享、能力协同

导

读

北京航天智造科技发展有限公司隶属于中国航天科工集团公司，是一家以“互联网+智能制造”为核心业务的专业化公司，是复杂产品智能制造技术国家重点实验室和北京市复杂产品制造工程研究中心的组成单位，是航天科工集团公司云制造技术研发中心，是中国“工业互联网产业联盟”标准化组组长单位，中国信息系统集成及服务行业联盟智能制造专业委员会主任委员单位和秘书处单位。公司在复杂产品智能制造总体技术、虚拟样机工程技术、智能制造系统支撑平台等制造业信息化技术及应用方面拥有深厚基础，是“云制造”等国家级重大项目的技术总体单位，在国际上率先提出了复杂产品集成制造及云仿真/云制造等智能制造系统相关创新技术理念。2015年7月被工信部评为首批智能制造试点示范单位，公司的旗舰产品“航天云网”被评为2015年第17届国际工业博览会创新金奖，受到社会各界的高度认可和一致好评。2016年智慧云制造项目获评中德智能制造合作试点示范项目。

项目概况

【项目背景】

中国航天科工集团公司（简称航天科工）是中央直接管理的国有特大型高科技企业，作为我国制造业以及国防军工业的高科技骨干企业，是我国航天装备制造的中坚力量。航天装备具有产品技术复杂，生产模式复杂，质量、可靠性要求高，性能评估困难等典型特征，产品集成度高，多品种、变批量的特点明显。

为实现集团公司制造资源的优化配置、进一步提升跨单位协同设计制造能力，促进资源共享、优势互补，集团公司开展集团云制造服务平台建设，推进基于云平台的协同设计与制造，实现集团内资源软整合，使得各专业领域龙头单位的牵引、支撑作用更加突出，通过竞争机制发挥作用实现互联网+智能制造时代所需要完成的专业化整合任务，确保集团的每一个专业对外都有足够的技术竞争力和市场竞争力，实现集团公司的整体利益最大化。

【项目简介】

基于航天科工集团云制造服务平台平台，提供各类资源、业务、能力服务。主要提供如下解决方案：

（1）制造资源在线互联与共享，优化现有科研生产体系

云制造服务平台整合了分散在各主体单位中的数百万亿次的高性能计算资源（以峰值计算能力计）、数百TB的存储资源；数十种、数百套机械、电子、控制等多学科大型设计分析软件及其许可证资源；总装联调厂等多个厂所的高端数控加工设备及企业单元制造系统。实现平台企业用户的能力与资源的在线发布，打造资源的网络化使用方式，实现资源的竞争性配置和最优调度，实现全集团公司制造资源的在线互联、直接操作，开展资源的精细化管理、调配，以优化现有的科研生产体系，实现“企业有组织、资源无边界”的目标，为后继统筹建设奠定基础。

（2）制造能力供需对接、动态协作，转变现有生产制造模式

云制造服务平台整合了航天复杂产品制造过程各阶段的专业能力（如多学科设计优化能力，多专业、系统和体系仿真分析能力、高端半实物仿真能力等）；支持总体部、专业所、总装生产厂等单位在线开展论证、设计、仿真、生产阶段的协同研制。从而打造了分布互操作的动态协作网络，改变传统的计划订单式生产模式，实现业务数据的灵活采集、按需分发、高效传递，业务过程的柔性重组、自动衔接、全局优化。面向产业链应用，对相关的信息系统进行集成，实现联网单位内外业务的无缝衔接。

（3）开展智能制造研究与实施，丰富和提升制造手段

依托云制造服务平台，开展“三哑”改造、智能工厂样板间等项目的建设实施。

面向产业链设计、生产、服务等多个环节，从工厂（企业）、生产线到制造单元/设备多个层面开展智能制造的试点示范。通过示范建设，积累大量制造数据和智能改造经验，生产资源信息和数据展示到云制造服务平台，以服务平台各企业用户，用于其提升生产制造的技术手段，实现制造的数字化、网络化、智能化，满足多品种、小批量、柔性制造等方面的需求。

【项目目标】

针对航天科工当前面临的发展问题，围绕信息化和工业化深度融合，以“互联网+智能制造”为手段，建设集团公司自主可控、自主创新的集团云制造服务平台，借助市场机制进行集团内资源软整合，以实现集团公司“信息互通、资源共享、能力协同、开放合作、互利共赢”为目标，支撑跨企业协同设计、协同制造业务全面上线运行，建成集团公司科研生产业务主平台。

项目实施概况

【云平台总体架构】

面向航天复杂产品的云制造服务平台，整合了分散在各主体单位中的共数百万亿次的高性能计算资源（以峰值计算能力计）、数百TB的存储资源；数十种、数百套机械、电子、控制等多学科大型设计分析软件及其许可证资源；总装联调厂等多个厂所的高端数控加工设备及企业单元制造系统；航天复杂产品制造过程各阶段的专业能力（如多学科虚拟样机设计优化能力，多专业、系统和体系仿真分析能力、高端半实物仿真试验能力等），其总体架构如图1所示。

图1 云制造服务平台架构图

应用层：面向重大装备研制，支持总体部、专业所、总装生产厂等单位在线开展论证、设计、仿真、生产阶段的协同研制；

平台层：形成航天科工集团云制造服务平台，提供一套拥有完全自主知识产权，面向航天集团企业的云制造服务支撑引擎和管理工具集；

资源能力层：涉及IT基础资源、数字化生产线等硬制造资源；设计分析软件、企业信息系统等软制造资源；论证、设计、仿真、生产、试验、保障等阶段制造能力。

【应用案例】

航天复杂产品的研制过程需要经过多重研制回路（包括控制系统闭合、指控系统闭合等等，每个回路的过程总体上可以分为研发和生产两大阶段，智慧云制造为整个复杂产品协同制造过程带来了新的模式和新的手段。其中，新的模式包括：基于云制造的资源共享模式、基于云制造的协同设计仿真模式、基于云制造的设计生产一体化模式以及面向制造能力的生产策划模式四种模式；新的手段包括：批作业服务、虚拟交互服务、并发互操作服务、基于共享模型的协同服务以及云排产服务五种服务。如图2所示。

图2 航天复杂产品的研制过程示意图

具体实施过程如下：

1.基于云制造的单学科/分系统设计

在基于云制造的资源共享模式中，总体部工程师使用虚拟交互服务发布的工具软件开展气动设计的前处理和后处理工作（业务操作在前台，资源运行在后台），使用批作业服务发布的工具软件开展气动方案的高性能分析（计算分析在后台，可以在线查看），如图3所示。期间，工程师并不知道资源的具体位置，但能实际操作资源完成自己的业务。

图3 基于虚拟交互服务开展气动设计的前后处理示意图

2.基于云制造的多学科/全系统虚拟样机仿真

在基于云制造的协同设计仿真模式中，多个主体单位的工程师使用并发互操作服务在多地分别基于控制、气动、多体动力学、燃气、发动机等学科专业的模型协同开展系统级虚拟样机仿真（模型并发互操作运行在后台，可远程可视化查看仿真过程），如图4所示。期间，工程师也不知道资源的具体位置，但能实际操作资源完成自己的业务。

图4 多主体用户基于并发互操作服务开展系统级虚拟样机仿真

3.基于云制造的跨厂所设计生产协同

在基于云制造的设计生产一体化模式中，总体部的工程师使用基于共享模型的协同服务将航天复杂产品的三维结构模型发布到生产厂去，在业务流程的驱动下生产厂的工程师基于共享的三维模型在线开展工艺设计和工艺仿真，再由业务流程将生产任务（三维工艺文件）调度到云制造系统中的各条高端数字化生产线进行加工生产。工程师可以实时查看业务当前的执行进度，也可以自动得到关于业务流转的通知，如图5所示

图5 多主体用户基于共享模型的协同服务开展一体化设计生产

4.基于云制造的生产计划排程与调度

在面向制造能力的生产策划模式中，机关生产部的管理人员使用云排产服务统筹考虑多地多专业的生产能力（含合格供应商的生产能力），开展航天集团企业年度顶层生产策划，对集团内外生产能力进行总体规划，并统筹协调各生产单位协作完成制造任务。管理人员可以查看各个生产能力的动态负荷以及最终生成的年度生产计划，如图6所示。