智库跟踪 | ITIF：云计算如何使现代制造成为可能

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前言

新一代信息技术与制造业深度融合，正在引发影响深远的产业变革。而在新一代信息技术之中，云计算是一个我们已经非常熟悉的概念，在传媒、通信、政务、金融等各大行业领域，云计算已经开始了融合，并将云的优势转化为实实在在的优势。而在现代制造业的转型过程当中，云计算也势必将发挥不可忽视的作用。ITIF发布的此篇报告，就从多个角度详细阐述了云计算将给现在制造业带来的机遇。报告认为在新的“智能制造”时代背景下，云计算这一概念将给制造企业的业务流程和人才构成带来巨大的变革，帮助企业简化流程，降低成本，提高转化率和生产率，还有助于推进企业内信息系统和数据流的集成，帮助整个制造业行业实现向数字化和现代化的迈进。

云计算提供了无限可伸缩的计算资源，作为互联网上的一项服务，实际上正在改变现代制造业的各个方面。无论是制造业企业如何运作、如何整合到供应链中，还是产品如何被设计、制造和使用，云计算都在帮助制造商创新，降低成本，提高竞争力。关键的是，云计算允许制造商使用从3D打印和高性能计算（HPC），到物联网（IoT）和工业机器人等许多形式的新生产系统。此外，云计算使小型的制造商对这些技术的访问和使用变得民主化。本报告描述了云计算是如何实现现代制造业的，而且在实际行动中提供了这一过程的真实案例研究，建议决策者采取行动，确保云计算继续改变制造业并增强美国的制造业竞争力。

云计算简介

云计算被描述为计算架构的创新，其核心特征是计算资源和服务的虚拟化。云计算允许计算资源提供五个核心属性：按需服务；具有无限、快速弹性和可扩展性；以可测量为基础（服务可计费）；通过池化（即共享）资源；拥有广泛的网络访问权。

企业倾向于以三大形式实现云计算：软件即服务（SAAS）、平台即服务（PAAS）或基础设施即服务（IAAS）。软件即服务——想想在线生产力软件，如Google Docs或Salesforce等在线客户关系管理（CRM）软件——允许用户通过互联网，使用个人电脑、移动设备或检测机器访问应用程序，而不必将软件存储在本地设备内。基础设施即服务使企业能够访问安全的企业级计算基础设施，无论是计算机处理还是数据存储容量，都可以无限制地管理和扩展，以满足不同的需求。最后，平台即服务允许用户租用虚拟化软件开发或生产环境，以有效开发和部署新的应用程序，而无需购买昂贵的硬件或软件许可证。

云计算通常部署在三种不同的配置中的一种中：私有云、公共云或混合云。私有云由一个组织专门使用，通常具有多个业务单元，可以在现场或非现场部署。与私有云相反，公共云环境可供公众使用；公共云通常由第三方提供商（如亚马逊、Google、惠普、IBM，微软、VMWare等）运营的数据中心实现。最后，混合云是指跨越多个配置的云计算基础设施部署应用程序或服务。

云计算如何使现代制造成为可能

信息技术正在通过数字化现代制造工艺的每一个方面，来变革全球制造业经济——这在美国称为“智能制造”，在欧洲则称作“工业4.0”。云计算及其它基础技术，如下一代无线技术、高级传感器技术、高性能计算和计算机辅助设计技术、工程和制造（CAD/CAE/CAM）软件技术等，是智能制造革命的一个重要组成部分。

云计算应用将影响现代制造企业的方方面面。在企业层面，云计算将影响企业如何管理他们业务，从企业资源计划（ERP）和财务管理到数据分析和员工培训。云计算也将证明制造商如何将自己整合到工业供应链中。在产品制造层面上，云计算将改变一切，从产品本身的研究、设计和开发，到其生产和制造，再到客户如何在现场使用这些产品。此外，云计算将新型制造生产系统（如3D打印、生成设计和工业物联网）的实现和普及上发挥关键作用。事实上，像云计算这样的数字服务，能够实现将生产投入的至少25%转化到最终成品。

如本报告所示，基于云的解决方案为制造商提供了广泛的好处，其中最重要的包括：可扩展性；运营效率；应用和合作伙伴整合；数据存储、管理和分析；安全性的提高。特别是云计算促进了新产品的研究、设计和开发，这为创新提供了动力，降低了产品开发成本，加快了上市时间。云计算可以帮助制造商通过扩展数据分析的使用，更加智能地管理自己的业务。事实上，云已经迅速成为大多数制造商数据存储、分析和智能化的处理中心。云计算还强化了制造业务，使其更具生产力和成本效益，更节能、安全和精简。

基于云的系统可以扩大或缩小规模，以管理不断变化的项目工作负载，这是制造企业一个特别重要的要求。此外，云计算使制造商在按需、量入为出的基础上，获得利用无限可伸缩的计算资源的能力，这样制造商可以轻松访问所需的计算资源，当企业只是间歇性地需要访问时，无需像先前那样购买昂贵的IT设备。这种动态有助于公平竞争，尤其是对于缺少资金购买昂贵的IT设备的中小型制造企业（SMEs）来说。而且，这种动态不仅适用于硬件，还适用于软件。过去，各种规模的制造商都不得不为使用企业资源规划软件、CRM软件、产品设计软件等去购买昂贵的企业级许可证书。而现在，同样的CRM、ERP或设计软件可以灵活地按需要按需消费，大大提高了企业的灵活性，同时让中小企业也能负担得起全球一流的软件。

云计算影响现代制造业的另一个关键途径是促进集成，无论是广泛的供应链，还是来自工厂的物联网生产设备的数据流。在众多的合作伙伴、平台和设备上智能地集成数据流是很有挑战性的，但是相对于在云中运行的良好的网络数据中心，在公司自己的数据中心内做这些事要更加困难。最后，云计算实际上可以使制造业IT系统更加安全。这是因为云计算提供商采用的是最佳的网络安全做法，这些做法往往比单个公司在一次性实现得更为复杂。

经济学家Haug，Kretschmer和Strobel指出“关于采用云应用对生产率的影响的证据很少”，他们已经开发了一种“云适应性测量方法”，可以捕捉企业适应云计算的技术和组织准备。他们发现，“适应云计算的制造企业一般比不适应云计算的制造企业具有更高的平均劳动生产率。”他们的分析进一步发现，制造业在云计算方面已经远远落后于服务行业，但他们指出，这意味着云计算在制造业的潜力可能会更大。

有了上述介绍，本报告将继续考虑如何增加云计算等IT创新投资，以增强美国制造业的竞争力，同时评估制造商采用云计算的能力。然后，本报告会具体说明云计算是如何在制造企业层面和产品制造层面实现的，并介绍一些大型和小型制造商实现云计算的深入案例研究。最后，本报告提出政策建议，以扩大云计算在现代制造经济中的使用。

结论

云计算是一种基础的、底层的平台技术，是实现智能制造的关键。云计算几乎渗透到现代制造企业的各个方面，并促成了当前产品设计、制造和使用的转变。云计算为大型和小型制造商提供了无数好处，包括：加快创新周期，加快上市时间，促进协作，支持供应链整合，促进新的商业模式，提高运营效率，降低成本，提高员工和客户满意度。国家的公共政策会对云制造业在工业部门的发展、扩散和采用产生重大影响，这非常重要，因为没有正确云计算政策的国家很可能在这场新的工业革命中落后。

内容框架

（一） 云计算简介

（二） 云计算如何使现代制造成为可能

（三） 美国制造业：失败或是成功？

（四） 制造商采用云计算的情况

（五） 云计算在制造业中的应用

1） 制造企业层面的云计算

2） 产品制造层面的云计算

（六） 云计算助力现代制造业的案例研究

1） 雅固拉公司

2） MakeTime公司

3） Proto Labs公司

4） 数字化制造与设计创新研究所（DMDII）

5） 福特公司

6） 默克公司

7） 能源领域中的云计算

（七） 云计算的优先政策

1） 国内政策

2） 国际政策

（八） 结论

（九） 尾注

图表目录

图1:制造软件的投资水平

图2:非科技制造公司的资本存量与所有制造企业的对比

图3:美国制造业在技术商品和服务方面的开销

图4:通过生成设计技术设计的飞机护舷材

图5:工业互联网数据环

图6:2000-2015年美国天然气和页岩气总产量

图7:能源领域的云效应

关键图表

图1  制造业软件的投资水平

图2  非科技制造公司的资本存量与所有制造企业的对比

图3  美国制造业在技术商品和服务方面的开销

本内容仅供研究参考，严禁用于商业用途。

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