云技术和边缘计算在不同的应用场景提供着它们各自的好处：云技术更适合数据集中管理及应用的场景，比如，更新软件版本以使App程序快速可用。而边缘计算，则被推荐用于数据需要现场实时分析的场景，传输距离短，通过自动化方案获得效益提升。

随着基于数据的解决方案取得显著的发展，工业领域的数据保护、把每一个bit都看得和整个私有球 Private Spher一样重要。数据经常装载着公司的关键专业，这就是为什么数字化职责要涵盖端到端网络安全计划的原因所在。

（1）现状分析

学院已有实训基地前端数字化研发设计、中端产品生产管理、后端维护与供应链服务等环节相对独立，难以实现运行设备维护和实训教学管理的联通，无法进行实训基地智能生产管理大数据的采集分析，导致基地教学实训碎片化不易管理，效益低下。为提高实训基地利用率，提升高技能人才培养质量，掌握实训基地设备运行和教学实训动态趋势，迫切需要依托虚拟仿真实训基地建设工业互联网云平台，创新智能制造全生命周期管理与线上线下融合、虚实结合基地人才培养体系，通过基于数字化双胞胎和工业互联网等先进技术，将学院实训基地和校园网接入工业云网平台，实现大数据的采集、积累和分析，为实训基地智能生产管理、设备检修、安全预警、能耗分析、工艺优化、研发设计提供数据基础和平台环境。便于培养掌握新技术、新理念的高素质技能人才，支持区域产业转型升级，引领智能制造汽车行业等专业群人才培养和发展。

（2）智能制造全生命周期工业云平台建设内容

1）建设思路

采用云计算架构，面向智能制造全生命周期的业务需求实施总体设计，实现IT基础架构的虚拟化，建设统一的基础管理平台。平台利用物联网、云计算、数据协议通讯技术、移动互联网技术、装备建模、人工智能、大数据等技术对实训基地各中心装备运行数据进行采集，实现在线智能检测、远程升级、远程故障预测、远程诊断管理、装备健康状态评价、工业大数据挖掘等功能的智能装备云服务平台。云平台将引导实训基地通过各中心集成应用，形成智能检测、远程诊断、设备全生命周期管理等新型能力，实现基地实训和管理各环节的互联互通，提升网络化协同制造水平。还可开展故障预警、远程运维、质量诊断、远程过程化等增值服务。同时校园信息化管理系统接入云平台，整合学校服务管理、课程资源、教研交流互动、校园安全监控，打造富有特色的智慧基地+校园网络。

图39 智能制造全生命周期工业云平台组成与联通

2）建设目标

智能制造全生命周期工业云平台建设是在云计算技术基础上，将管理虚拟化、社区化，充分利用物联网、移动互联网的特点实现资源整合共享、互动互通，达到以下的建设目的：

①解决实训基地内系统、设备互通性问题，通过云端通信，连接系统、设备。设备端主要负责数据采集、工艺逻辑执行及控制；设备数据采集和控制输出通过云端通信，再通过云端数据分析规则，指引工艺流程执行工作，有效提升企业生产效率。

②联通基地各实训中心信息协同，通过数据计算、分发，对生产、仓储、物流等环节进行渗透，有效提升基地管理和教学实训价值空间。

③以云计算为基础，利用大数据分析技术进一步挖掘教学实训过程中获得的数据，并通过智能诊断、故障分析、质量改进分析等方式，优化基地设备运行过程，降低设备和系统的故障率，提升设备利用率，提高产品质量，降低产品和库存，逐步实现教学实训过程智能化，为标准化虚实结合创新实训教学提供决策依据。

④利用大数据分析处理技术，实现工业大数据从数据采集、计算引擎、数据加工、数据分析、机器学习到数据应用的全生命周期管理。

⑤集中和整合学校现有的信息基础设施。信息基础设施包括机房、生产线、服务器、存储和网络等主要设备，在此基础上利用虚拟化等技术进一步提高资源利用率。

⑥具有集成和开放的软件平台。软件平台提供身份、数据和流程等基本的校园业务支撑功能，并在此基础上提供开放接口，方便平台功能扩展和应用创新。

⑦具有丰富和易定制的管理应用。在平台上只需要根据业务流程做简单定制即可快速生成相应的业务应用并上线运行，具有较强的拓展性。

⑧满足即时和准确的统计分析。平台可保证数据的准确性和一致性，可支持即时查询和分析，保证准确性和科学化决策，极大地简化了区域内数据交换和统计流程。

⑨满足共享和多样化的教学资源共享。平台提供的资源库管理支持基地设备和教学资源的全生命周期管理并支持区域间和学校见的资源共享。

3）功能介绍

图40 示范基地智能制造全生命周期工业云平台基础管理架构

①实现产品数据管理。建设产品3D设计平台，规范设计流程，保证产品数据本身和数据更 改过程的准确性、完整性和一致性；实现多形态BOM输出，以及产品和车型关联输出；产品3D模型能够与VR/AR系统对接，实现设计产品3D模型基于VR/AR技术的实时同步显示；提高产品研发效率，缩短开发周期。

②实现工艺数据化管理。建立数字化制造的工艺设计和工艺部署模式，快速、准确的实现产品设计到工艺设计无缝衔接，提高工艺设计效率，缩短工艺设计周期；实现工艺从设计到部署的流程化、信息化、系统化，建立工厂模型和数字化工艺模型BOP，以及与MES系统、VR/AR系统接口。

③实现工艺仿真。基于生产线&设备、辅助设备及其他必须展示对象的3D设计数模（或STP格式），通过轻量化处理、修复及格式转换，输出轻量化的、并能够在PDPS中完整打开的JT文件，实现3D模式下的生产线工艺设计验证和工艺仿真，能够与VR/AR系统对接，实现基于VR/AR技术的工艺设计验证和工艺仿真可视化，提升工艺设计质量，降低制造过程中的试制成本。

④构建知识库。建立产品研发、工艺、流程规范、总结、FEMA文档知识库，减少设计、工艺环节中 的低水平重复设计，提高产品数据准确率、重用率。实现产品和工艺设计过程的FEMA库管理，实现与质量平台的数据对接，结合项目管理保证已有的FEMA在新产品设计、工艺中必须执行，知识库有助 于研发效率倍增。

⑤实现项目管理。在设计、工艺一体化平台中融入项目管理功能，实现整个项目研发过程中的工作任务分级分解、交付物汇总收集和分级管理、各级任务工作负荷统计分析、项目进度跟踪等功能，提高项目管理的精细度、实时性和准确度。

⑥设备运行监控。通过工业云网平台，可以将生产设备的运行状态监控高度实时和集中显示和分析。有效和及时的设备运行数据，对于生产调度安排、材料和成品物流以及设备维护维修等关联部门有着非常重要的意义。设备运行监控信息也将通过大数据存储或者云存储技术，大量和长久地存储起来，为产品或者设备的后期信息追溯，或者原材料追溯提供数据依据。

⑦设备运行与维护。在生产维护中，将资源分配给维护管理过程和程序，或将资源分配给维护工作，能分析维护管理环境。应用维护管理过程中和程序，应用工作管理和程序，制定维护管理流程和程序，开发维护管理策略。制定预防性维护策略，并预测维护成本。实施维护管理策略，维护管理文档，管理维护过程和程序，管理维护工作流程，以及在维护中管理职业健康和安全。准备维护预算，准备维护工作说明。

⑧用户管理。用户管理用来查询登陆日志和成员管理。成员管理包括对教师和学生的信息管理，可进行个人信息编辑、密码初始化、删除个人信息、导入教师信息等。

⑨实验预约。传统的实验预约采用手工填写方式，存在效率低、容易丢失、不易查询等许多缺点。基于MVC框架的实验预约，通过划分功能模块，如学生管理、班级分组等对不同班级的不同学生进行分组安排，加强对学生实验能力的实践和锻炼。查看预约状况了解是否得到管理员批准，确定已经完成的实验课程。从总体上扩展了教师实验预约的时间选择性，并提高了实验设备资源的利用率。

⑩实验管理。基于Ajax技术和PostgreSQL数据库，实现了界面无刷新和查询便捷的功能。本系统解决了传统实验室手工管理存在的弊端如管理效率低，实验管理人员劳动强度大等缺陷，同时提高了实验室设备利用率。实验预约模块总体上满足了层次清晰，安全性好，易于扩展，易于管理等功能。实验管理在管理员模式下可见，提供了实验的审核和实验材料的批量导入功能。

⑪教学系统。教学系统实现了具有交互性，合作学习的群组环境，将传统师生之间的成绩批改和相互交流在Web网络教学中体现出来。本模块共有四大组成部分，通过上传教学大纲方便学生了解本次实验教学内容；教师布置相关作业，学生上传提交后教师可以下载该作业并评分备注，相应的学生也能在线查看成绩评定；为提高实验质量，可上传相应的实验资料供学生自行下载；同时教师还可以在线编辑教学计划，完善教学任务，提高教学质量。在基于传统的教学管理方式上，极大的减轻设计工作量，同时也保证了诸如界面程序结构要清晰、处理效率高、保证数据完整性、一致性、模块的可重复性、可扩展性，以及灵活定制查询等诸多要求。

4）预期成效

①实现硬件资源的集约化管理，降低总体成本

智能制造全生命周期工业云平台的建设，将实现硬件、网络、存储资源的池化管理。建设过程中，可以充分利用陈旧的服务器设备，提高服务器资源的利用率。并且，实现硬件的整合，在支持同等数量的应用及用户时，比传统模式总体上减少服务器硬件的数量，从而降低了硬件维护的成本及网络运营成本。

②提高区域教学数字资源的整合能力

传统模式中，各学校的各个应用都是独立建设，这些应用生成的数字资源生成一个个数据孤岛。基于数字交换技术可以解决部分应用间的数字资源整合问题。

工业云网平台基于云存储实现数字资源的统一储存、统一索引，基于应用云构建统一的数字资源处理层。构建平台之上的教育应用没在授权的基础上可以直接访问任何一个数字资源。

③促进区域信息技术与教育教学的融合

信息技术与教育教学的融合需要经历一个不断探究、不断创新的过程，每往前走一步，都要依托前人的智慧与经验。在这个过程中，经常需要重用以往的数据成果与应用成果，而不是每次都是从无到有的构建过程。工业云网平台使数据沉淀、应用沉淀成为可能。平台的不断建设，使得后者可以借鉴、重用的资源就会不断积累，从而加快技术与教育的融合。

④实现区域教育信息化建设的效能累加模式

工业云网平台建设大大提高信息化建设的规范程度。为了实现数据与功能的沉淀，平台会建设相应的规范接口，并发布平台的数据描述、功能描述及业务描述。植入平台的应用须要遵循这些规范，才能利用平台平台提供的各种数据与功能。而一旦应用迁移到平台上，其生成的数据将沉淀到平台中，其提供的功能也成为平台服务。这实际上构成一个信息化系统建设的生态环境，构成教育信息化建设的效能累加。

5）虚实结合

通过智能制造全生命周期工业云平台，客户、企业、基地、生产等信息共享，满足信息的实时性和数据管理要求，为虚拟仿真实训基地的提供信息化系统的生态环境。

图41智能制造全生命周期工业网云平台数据流

图42仿真协同项目数据管理