云计算服务的概念
云计算服务的概念范文第1篇
随着计算机技术的发展和网络的普及，网络语言（包括计算机术语）已经成为人们生活中的一部分，本文以新生计算机术语“云计算”为分析对象来说明隐喻概念体系的工作机制，同时也证明了隐喻的普遍性和重要性。
一、隐喻的理论基础
Lakoff和Johnson在其著名的《我们赖以生存的隐喻》一书中，提出了隐喻不仅仅是一种修辞现象，本质上更是人们的认知手段和思维方式，隐喻是通过概念之间的跨域映射实现的。隐喻和认知语言学密不可分。
二、“云计算”概念
最近，一个比较常用的新生计算机隐喻就是“云计算”。“云计算”是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心，几万甚至几千万台电脑和服务器连接成一片，用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按各自的需求进行存储和运算。“云计算”是对分布式处理、并行处理和网格计算及分布式数据库的改进处理，是一种网络计量式服务的计算模式。在“云计算”模式中，用户所需的应用程序并非运行在个人计算机上，而是运行在互联网大规模服务器集群中，所有的数据也存储在互联网数据中心。
三、“云计算”隐喻分析
我们知道，大自然会影响到人们生活的方方面面，同样，对自然现象的感知会成为人们认知世界的一部分。人们对各种自然现象的变化会产生不同的感受，比如阳光明媚的天气会使人心情舒畅；阴云连绵的日子又会使人感觉沉闷。天空中的云朵千变万化，自然会激发人们无穷的想象。“云”这个隐喻反映了人们对自然现象的概念化过程，而云的相关概念不是孤立存在的，而是相互联系的，具有系统性的，因此，人们在认知不熟悉的事物时会联想到有相关特点的自然现象“云”。那么，业界为什么只用“云计算”而不采用“森林计算”或是“海洋计算”呢？首先我们可以根据一些相关的汉语成语和英语惯用说法来了解下“云”的基本含义。
1.“云”喻数目众多：当人们看到天空中云朵漫漫，数不胜数时，就自然和“众多”这一义项产生联系。例如：“云山云海”、“宾客如云”。在英语中有这样的说法：The mosquitoes were coming in clouds.
2.“云”喻不实际、虚幻：云具有飘忽不定、变幻无穷的特征。人们对云的这种体验产生了“不实际、虚幻缥缈”这一义项。如“云诡波谲”、“过眼烟云”、“风云变幻”。He was lost in the clouds.
综上所述，在本质上，云是不透明的；云通常也是大规模并且有一定距离的；云可能是重叠的，它们可能会动态地相交或分裂。正是基于以上特点，在计算机网络理论应用中，很长时间以来“云”本身在网络图中一直用以表示黑匣子设备或者实体，这些黑匣子设备或者实体对外的接口是为人熟知的，但是其内部的路由和处理方式对于网络用户完全不可见。由“云计算”概念可知，“云计算”是基于因特网系统平台的；“云”是数据存储和应用程序的服务中心；“云”的背后隐藏着巨大的计算资源，包括硬件和软件。因此，“云计算”内部的事物是不透明的，没有具体的边界，而且是动态的、大范围、大规模的网络数据传输。
根据概念整合理论，在“云计算”这一概念形成之前，首先存在两个输入空间：源域（自然物质云）空间和目标域（计算机网络“云计算”）空间。两个空间之间的对应元素存在部分映射关系：第一，源域中的云通常规模巨大，而目标域中的“云计算”则是由大规模的集群化服务器提供服务的；第二，自然物质云是不透明的，而“云计算”是在因特网中进行的，人们是看不到其内部结构的，此外，人们还常常用云状图来表示网络设备；第三，自然云是大范围交错重叠分布的，而“云计算”的数据传输正是通过大范围交错相织的互联网实现的。当然，自然云会给人带来虚幻的印象，但在“云计算”这个隐喻中并无明显的相似特点对应。其次，类属空间和每一输入空间之间进行映射，这时与对应元素映射关系无关的特点就会被排除掉。两输入空间元素的相似的结构组织会映射在类属空间里，在云和“云计算”的概念里，这种相似结构分别是数量、性质、方式。两个输入空间中的对应元素是产生映射关系的基础，用实线表示，而两个输入空间中的元素与类属空间和合成空间中元素之间的映射关系用虚线来表示。源域空间云的相关特性与目标域空间“云计算”的相关特性一起投射到合成空间，在组合关系过程中相关的元素会合二为一，不相关的元素则会以独立元素的形式出现，因此产生以下概念：“云计算”是通过大量计算机终端实现的；“云计算”是一种后台服务；“云计算”是一种覆盖广泛的网络服务。再经过概念完善和扩展的认知运作过程形成层创结构，在“云计算”这个层创结构里，人们便会有以下理解：“云计算”非常高效便利，使网民能够共享无限的公共资源和实时的网络服务。这样“云计算”的概念就逐渐清晰了。
层创结构能够创造出新的意义结构，因此隐喻化的概念往往会比原始概念更加丰富。经过类推，我们还可以理解其它与云相关的计算机术语，如：“云资源”、“云鉴定”、“云潜能”、“云存储”、“云安全”等，从而可以使相关的计算机术语更加通俗化，帮助我们去了解未来信息技术的发展方向。
云计算服务的概念范文第2篇
【关键词】云计算 高校教学 应用
随着计算机技术的高速发展，云计算的概念在各类媒体中被广泛报导，大多新近涌现的计算机类产品均以云计算技术为推广概念。云计算的时代已经到来，IT界一次革命性的变革正在发生。无论是个人还是企业部门，个人计算机已成为生活、工作必不可缺的组成部分。但是个人计算机只有30%的计算能力被有效利用，而其余70%的计算能力则处于被闲置的状态。而这些闲置的计算机资源与计算能力可以利用分布式系统，从而得到充分、有效的利用，同时可以大幅度提升整个国家的计算能力。
我国教育改革随着计算机技术的发展，同样进入了信息化的过程，绝大多数的高校都建设了网络中心，并且在硬件建设、维护和扩张中耗费巨大，虽可以推进信息化的进程，但是仍很难满足教育系统的多元化需求。云计算的出现改善了高校网络中心建设，并且可应用于高校教学中，优化教师的教学过程和学生学习过程，改善高校教学活动。
一、云计算概述
云计算是分布式计算、网格计算、并行计算、效用计算等传统计算机技术和虚拟化、负载均衡、网络存储等网络技术的发展融合。云计算服务规模在过去的5年间快速发展，保守估算其市场规模可达426亿美元。当今企业尤其是在IT界的企业正在不断的引入云计算技术，而且增长趋势迅猛。总之，云计算技术具有非常良好的发展前景。
（一）云计算的概念
由于云计算技术的迅速发展，对其的理解也不断的更新变化，目前仍然没有一个统一的定义，维基百科、中国云计算、国际商业机器公司以及专家从不同角度提出了相关的概念。通过总结不同的概念，可以得出云计算主要包含两个方面的含义：构造上层应用程序的基础是构建底层云计算平台的基础设施；另一方面的含义是指在基础设施平台上构建云计算应用程序。总结来说，云计算是利用大量的分布式计算机联合成一片“云”，借助互联网技术，实现按需服务。云计算收集互联网中的所有资源信息，然后供用户利用和检索。同时云计算可以将计算任务分散到大量计算机构成资源池上，使应用系统按需获取计算能力、存储空间和信息服务等。云计算的出现使得计算能力可以进行流通，就像水电一样的商品，区别在于它的流通是借助于互联网技术。
云计算的运行的原理是个人用户运行的应用程序不运行在个人用户的终端设备上，如个人电脑、手机等终端设备上，而是运行在网络上的服务器集合体中。处理的对象不占用本地的存储空间，存储在网络上的数据库中。网络服务器和数据库的管理及维护由提供云计算服务的专业企业负责的。
（二）云计算的特点
计算能力超强。云计算是由很大数量的计算机集合构成的，知名企业的云计算构建需要的服务器数量动辄达百万，如Google云计算拥有百万多台服务器，亚马逊、微软、雅虎等云计算的服务器数量均达到几十万台，小型企业也拥有数百甚至上千台服务器。整合以后的计算机集合体的运算能力是普通用户计算能力无法比拟的。
高性价比。传统服务器的价格十分昂贵，而云计算的服务器可以使用价格较低廉的计算机终端来构建服务器集群，云计算的集中、自动化管理方式，使企业不需要负担昂贵的数据管理中心开销。云计算可以实现资源的有效利用，节约成本，因为云计算构建应用程序的方法是同时设计底层结构和上层应用，改善了云计算的通用性，使资源的利用效率大大增加。
数据的高安全可靠性。个人终端的硬盘等存储设备的崩溃会导致数据的大量损失，而云计算环境中数据的安全性就大大提高了。因为云计算环境会对数据进行多副本的复制等保护措施，所以云环境中的数据不会有任何损失，比本地计算机更加可靠。
二、云计算在高校教学中的应用
2007年，谷歌与IBM公司就已致力于在美国大学的校园推广云计算服务，让高校学生充分享受云服务的丰富资源。目前很多计算机公司，在中国同样致力开展云计算合作，与高校建立相关合作项目，推动云计算在中国的应用。清华大学已率先参加了相关项目，建设了“大规模数据处理”的课程，开展前沿课程的教学。云计算的引入给高校教学带来了新的发展机遇与挑战。
（一）云计算进入高校的可行性
我国高等教育资金的投入，在投资总额与比例上与发达国家相比，投入的还远远不足。在地域分配上，存在着分配不均衡的问题。而云计算对终端设备的要求很低，可以减少高等教育的资金耗费。云计算在节省开支的同时打破了开展科研项目的瓶颈，使更多的师生可以参与到更多高精尖的科研项目中去。
云计算的应用可以减少高校在硬件更新上的消耗，不需要频繁更换电脑终端。在软件方面，云计算为高校提供应用软件定制服务，即高校不需要花费大量资金购买商业软件的授权，云计算提供的软件服务价格低廉。最后云计算服务具有较高的安全性，是可靠的数据存储空间。
（二）云计算在高校教育中的应用
云计算可整合高校教学资源，利用现有教育网络对现有教学资源进行面向服务的改造，同时建设新的服务应用和数据库，增加虚拟的云接入点。利用云计算服务建设更加高效的在线办公系统，将应用程序和文件如在线课件、文档、表格等都保存在服务器端，快速完成相关应用程序的请求，给个人终端减负，减少升级的负担。同时对病毒具有很好的查杀作用，且不需要下载和更新病毒库。
云计算的引入可以改善工作效率，提高教学和科研水平。利用云计算提供的条件可以有效完成各项教学工作及科研任务。云计算服务可构建丰富的高校数字图书馆，传统图书馆由于空间及保存的不足，常造成图书的丢失及损坏。高校可直接利用云计算服务，借助于互联网技术，直接使用服务器集群里的大量数据，进行资源的整合、导航等，从而克服图书馆访问和存储数据的困难，提升图书馆的服务质量，方便师生进行教学活动，提升教学效率与质量。
云计算服务的概念范文第3篇
【关键词】云计算；云服务；互联网；网络；租用模式；软件技术
1、云计算的背景来源
从步入个人计算机时代开始，随着计算机越来越多，用户期望计算机之间能够相互通信，实现互联互通，由此，实现计算机互联互通的互联网概念出现。技术人员按照互联网的概念设计出目前的计算机网络系统，允许不同硬件平台、不同软件平台的计算机上所运行的程序能够相互之间交换数据。在计算机上实现互联互通以后，计算机网络上存有的信息和文档越来越多。目前全世界的计算机用户都可以依赖万维网的技术非常方便地进行浏览网页、交换文件等，万维网形成后，万维网上的信息越来越多，形成了一个信息爆炸的信息时代，使得用户在获取有用信息的时候存在极大的障碍，如同大海捞针。由此产生了在互联网或万维网上直接面向用户需要提供服务的需求，从而形成了云计算的概念。云计算的目标是在互联网和万维网的基础上，按照用户的需要和业务规模的要求，直接为用户提供所需要的服务。用户无需自己建设、部署和管理这些设施、系统和服务。用户只需要参照租用模式，按照使用量来支付使用这些云服务的费用。
2、云计算的定义
云计算（cloud computing）概念是由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义云计算是指基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象，因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化，甚至市场发展趋势等。并且用户可通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。
2.1从不同角度认识云计算
当然我们还可以从不同的层面来理解云计算，即技术提供商、技术开发人员和用户三个方面。
2.1.1从技术提供商的角度认识云计算
技术提供商对云计算理解为：通过调度和优化的技术、管理和协同大量的计算资源；针对用户的需求，通过互联网和提供用户所需的计算机资源和软件服务；基于租用模式的按用计费方法进行收费。
2.1.2从技术开发人员的角度认识云计算
技术开发人员作为云计算系统的设计和开发人员，认为云计算是一个大型集中的信息系统，该系统通过虚拟化技术和面向服务的系统设计等手段来完成资源和能力的封装以及交互，并且通过互联网来这些封装好的资源和能力。
所谓大型集中的信息系统，指的是包含有大量的软硬件资源，并且通过技术和网络等对其进行集中式管理的信息系统。通常这些软硬件资源在物理上或者在网络连接上是集中或者相邻的，能够协同来完成同一个任务。
2.1.3从用户的角度认识云计算
从用户的角度考虑，主要是根据用户的体验和效果来进行描述，云计算可以总结为：云计算系统是一个信息基础设施，包含有硬件设备、软件平台、系统管理的数据以及相应的信息服务。用户使用该系统的时候，可以实现“按需索取、按用计费、无限扩展，网络访问”的效果。
简单而言，用户可以根据自己的需要，通过网络去获得自己需要的计算机资源和软件服务。这些计算机资源和软件服务是直接供用户使用而无需用户做进一步的定制化开发、管理和维护等工作。同时，这些计算机资源和软件服务的规模可以根据用户业务变化和需求的变化，随时进行调整到足够大的规模。用户使用这些计算机资源和软件服务，只需要按照使用量来支付租用的费用。
3、应用举例
3.1云计算在教育信息化中的应用
将云计算应用到教育资源的开放和共享中来，在此之前用户都是从本地来获取计算资源、应用资源和存储资源。在云时代，可将本地的教育资源上传到云计算平台，转化为云服务，使得这些资源比自己所能提供和管理的资源更廉价。云计算除了成本低外，还有更大的灵活性和伸缩性。云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境，提供更大的宽带或计算资源。这样我们可以轻松地获取别人的教育资源。也可以将自己的资源与别人分享，实现教育资源的开放和共享。比如基于开源软件基础上的开源教育，Ubuntu开源操作系统在中小学信息技术课中的推广、Moodle课程管理系统的应用等，就是建立在云计算平台上的教育信息化的成功案例。另外，随着计算机的普及以及信息化社会的到来，各种类型的教育（甚至是高等教育）均可建立在云计算的基础上进行，以达到教学资源共享以及增进师生互动，从而提高教学效果。
3.2中国移动云计算IDC规划
中国移动认为，整个数据中心的发展趋势有三步，最初“卖资源”，出售的是机房、电源、机架等基础设施以及带宽；第二阶段“卖服务；“第三阶段“卖能力”，要求采用最先进的技术。而云计算与数据中心的结合可以实现向“卖能力”演进的发展步骤。据孙少陵介绍，中国移动对于云计算的研究在国内起步较早，研究院自2007年即成立了云的研究项目。工作重点一方面在于面向中国移动云计算引进策略、外部的信息服务等，比如研究如何引进云计算，自身内部如何去进行规范化、标准化；另一方面还开发了一套云系统。
4、总结
总而言之，云计算是继二十世纪八十年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一种巨变。云计算（Cloud Computing）是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
随着科技不断地发展，社会的信息化程度越来越高，其中的新生力量――云计算也在高速发展，并且不断地在技术和商业层面有新的创新。即使目前对云计算的定义没有一个统一的定义，但是可能正是因为这样，现在云计算发展空间和创新空间还非常大。
参考文献
[1]刘鹏.《云计算》（第二版）.电子工业出版社，2011.5
[2]赵新芬.《典型云计算平台与应用教程》.电子工业出版社，2013.4
作者简介
张蓉，女，汉族，1980年出生，天津工程职业技术学院讲师，从事数学及计算机教学与研究工作。
云计算服务的概念范文第4篇
关键词：云计算； 云安全；安全策略
基金支持：广州市科技计划项目，《基于云计算的数据挖掘技术在电信业务中的应用》(2011.1-2013.8, 项目编号：2011J5100004)
云计算（cloud computing），是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。本文首先阐述云计算概念和面临的安全问题，然后探讨应用安全的策略。
1.云计算的概念
2006年8月9日，Google在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出“云计算”的概念。该概念是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
云是网络、互联网的一种比喻说法，过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
云计算的模式可以认为包括以下三个层次的服务：Infrastructure-as-a-Service (IaaS，基础设施即服务)，Platform-as-a-Service (PaaS，平台即服务)，Software-as-a- Service (SaaS，软件即服务)。
IaaS指消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。SaaS是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。
2.云计算面临的安全问题
美国知名市场研究公司Gartner的一份名为“云计算安全风险评估”的研究报告，该报告认为虽然云计算产业具有巨大的市场增长前景，但对于使用这项服务的企业用户来说，云服务存在着七大潜在的安全风险，即特权用户的接入、可审查性、数据位置、数据隔离、数据恢复、调查支持和长期生存性。
针对“云计算安全风险评估”中提出的七大风险，可得出云计算用户的安全需求:
(1)特权用户的接入:云服务提供商（CSP）提供和监管享有特权的管理员方面的具体信息以及控制访问方面的具体信息。
(2)可审查性:CSP愿意而且有能力做到遵从相关法律法规。
(3)数据位置:CSP给出合同承诺，遵守相关数据管理法律法规，提供数据存储地点信息的查询服务。
(4)数据隔离:CSP按照不同数据，提供数据隔离存储服务。
(5)数据恢复:CSP有能力对数据进行快速全面恢复。
(6)调查支持:CSP以合同承诺来支持特定的几种调查。
(7)长期生存性:CSP提供长期发展风险的安全措施，譬如用户如何拿回自己的数据，以及拿回的数据如何被导入到替代的应用程序中。
目前，各个公司所部署和开发的云计算业务运行并不稳定，部分云计算提供商比较频繁地出现数据安全方面的问题。典型案例有：2009年2月24日，Google Gmail邮箱爆发的全球性故障，2011年3月，Google Gmail邮箱再次爆发的大规模用户数据泄漏事件，及2011年4月22日，亚马逊云数据中心服务器大面积宕机事件。这些事件让用户对云计算的安全性产生了质疑。“云安全”概念(即“云计算的安全问题”)随之也被提出、被关注和重视。
3.云计算应用安全策略
因为云计算的安全问题是多方面问题综合而产生的，因此，关于云计算安全问题的解决，需要考虑云计算安全的成因，需要多管齐下，需要从技术、标准、法律以及业务监管等多个方面来进行综合考虑。
传统的安全需求，如授权合法性、信息完整性、不可抵赖性、身份真实性等问题，但是云计算的操作模式是将用户数据和相应的计算任务交给全球运行的服务器网络和数据库系统。用户数据的存储，以及用户数据的处理和保护等操作，都是在“云”中完成的。这样，就不可避免地使用户的数据处于一种可能被破坏和窃取的不安全状态，并且也有更多更详细的个人隐私信息曝露在网络上，存在非常大的泄露风险。
从云计算的发展来看，用户数据的安全、用户隐私信息的保护问题、数据的异地存储以及云计算自身的稳定性等诸多安全和云计算监管方面的问题，直接关系到了云计算业务被用户的接受程度，进而成为了影响云计算业务发展的最重要因素。从技术、标准、法律以及业务监管等多个方面来进行综合考虑后，可以从以下几个问题上给出解决办法：兼容性的风险管理、身份验证管理、服务完整性、信息安全等。
首先在兼容性的风险管理上，可以由企业内部有经验的团队和提供云服务的供应商共同实施，将特定的级别流程透明化来实现。其次，在身份验证管理上，由于云计算的复杂性，所以需要了解身份提供者需要什么样的安全级别，使用强证书的数字身份系统能够验证来自于自有平台和基于互操作声明的云提供商的用户，可以加大安全性和数据的完整性。然后，在服务完整性上，主要是在服务的设计与开发、服务的交付。那么设计与开发提供商在此阶段如何将安全和隐私保护融入其中，是要考虑的问题所在。在交付方面，就要考虑服务要以怎样的运营方式才能满足合同约定的可靠性与服务支持的级别。最后在信息安全上，对应用数据的分类是非常重要，哪些是可以共享的，哪些是私有的，共享的也要让被访问者知道哪些信息被谁访问过等等，这样有助于确定云服务所需的那些数据在什么情况下，由谁来监控和使用。
参考文献
[1] 百度百科.云计算[EB/OL] baike.省略/view/1316082.htm
[2]J. Brodkin. Gartner: Seven Cloud-Computing Security Risks[R]. Network World 2008.
云计算服务的概念范文第5篇
关键词：云制造；数控加工；云服务平台；知识库；本体；
作者简介：刘日良(1968-)，男，山东安丘人，教授，博士，研究方向：数字化制造技术；E-mail：liuriliang@sdu.edu.cn；作者简介：李鹏(1982-)，男，山东泰安人，博士研究生，研究方向：数控技术；作者简介：张承瑞(1957-)，男，福建福安人，教授，博士生导师，研究方向：数控系统与技术；作者简介：赵晓峰(1977-)，男，山东胶南人，讲师，研究方向：数字化制造。
0引言
随着制造业信息化技术向网络化、智能化和服务化方向的纵深发展，云计算的理念被引入制造业，从而产生云制造的概念。云制造是一种面向服务的网络化制造新模式，旨在通过对制造资源的智能化管理和经营，为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的各类制造活动服务[1]。云制造概念借鉴并拓展了云计算和已有先进制造模式的成果，充分体现了面向服务的制造理念，为实现资源共享和高效低耗的生产提供了一种新的思路[2]。
另一方面，云制造需要整合设备资源、软件资源、人力资源和物流资源等各种各样的制造资源，远比云计算复杂。云制造服务平台的开发、实施和应用是一项复杂而系统的工程[3]，尤其是以复杂产品的设计、加工和制造为目标的云服务，具体实施时还有诸如工艺技术的服务化、制造资源的集成等大量技术性问题需要解决。
在现代机械制造技术中，数控加工是实现高效、自动化和柔性加工的有效途径，尤其在品种多变、批量小、形状复杂、高精度零件的制造方面具有不可替代的作用。本文将结合其工艺特点和技术发展，剖析其云服务化的原理和功能需求，研究数控加工云服务的实现方法及其关键技术。
1云制造与云服务
云制造是网络化制造的一种新形态，属于网络化制造的范畴，但与传统的网络化制造模式相比，由于融合了云计算、物联网、服务计算等技术，云制造的系统架构更加灵活，伸缩性和扩展性更强，文献[2]对此进行了较详尽的分析。云制造服务是基于云技术的一种制造服务，通过云可以使现实企业的制造能力形成整合服务，以满足客户个性化的制造服务需求[4]。
云制造指广义的制造，包括设计、仿真、工艺、加工/装配、检测、物流、供应链和维护/维修、甚至报废等产品全生命周期的各个环节[5]。如果将各个环节所涉及的各类资源和制造能力描述出来，在相应领域知识库的支持下进一步虚拟化封装，则可形成制造云服务，简称云服务[6]。大量的云服务按照一定规则聚合起来，形成一个大的云服务资源池，即制造云，从而为用户提供透明、开放、按需使用的云服务。同时，云制造系统有很强的灵活性和动态性，可通过云服务部署平台对制造云中的云服务进行统一高效的管理[7]。因此，云制造可以看成是各种云服务(如设计服务、仿真服务、加工服务和维护服务等)的有机集合。云服务体现的是一种需求驱动的自组织制造模式，用户无需直接和各个服务节点打交道。
2数控加工云服务
2.1基本原理
数控加工是利用数控机床实现零件加工的一种工艺技术。根据云制造的基本原理[8]，如果仅将数控加工相关资源和能力接入云制造系统，则可形成数控加工云服务，如图1所示。数控加工云服务可看作为制造云中的一个云朵，“接出”的目的是提供各种数控加工服务。它与其他云朵(如设计服务、仿真服务等)共同组成制造云，从而面向制造全生命周期应用提供各种服务。在云制造环境下，数控加工的资源提供者、云运营者和资源使用者三种用户在知识库的支持下构成一个有机的整体。其中，运营者负责服务平台的整体规划，并建立开放的服务运营模式；资源提供者依托服务平台，通过自身制造资源和制造能力的云化接入为需求方提供数控加工服务；资源使用者则通过按需付费的方式取得数控加工服务。例如，当某用户(资源使用者)需要加工一种产品时，可以向云服务平台这种需求并支付相关费用，云服务运营方(制造云运营者)接到这种需求后，调度云中的相关资源和制造能力(资源提供者)进行加工制造，并配送给该用户。
2.2云服务化关键问题
云服务的形成就是制造资源、制造能力的云服务化过程。云制造环境下的制造资源通常具有分散性、自治性、异构性和动态性等特点[9]，其服务化过程中需要解决许多共性问题，如资源感知、虚拟接入、服务化封装等。具体到数控加工云服务，通常既包括数控机床上的实际加工，也包括工艺设计、数控编程和仿真校验等一系列必要工作，无论从技术还是管理方面看，都是一个复杂的过程。因此，除了云服务的共性问题外，还必须充分考虑本领域的特殊要求。
要组建面向数控加工的云制造服务，首先必须整合各种以数控机床为代表的硬件资源，如金属切削类数控机床(数控铣床、数控车床、数控磨床、数控镗床和数控加工中心等)、金属成型类数控机床(数控折弯机、数控压力机和数控弯管机等)和数控特种加工机床(数控线切割机床、数控电火花加工机床和数控火焰切割机等)等。这些设备即使属于同一类型，也往往在形式、功能、精度、控制方式和编程操作等方面各不相同。随着各种各样数控机床的应用，如果没有统一的数据模型或规范，很难把它们整合在一个大的平台下。
其次，作为数控加工的基础和核心设备，数控机床所提供的服务与工艺、工装、用户的操作技能等息息相关，尤其是一些尖端数控机床，其制造能力不只取决于硬件资源的性能，更重要的是以工艺软件和知识为代表的制造能力。这些知识的表达和存储方式千差万别，如手册形式的工艺知识、说明书形式的机床参数、电子文档形式的数控系统功能以及国家标准形式的数控加工刀具等。因此，合理的知识建模对数控加工能力的云服务化至关重要。
另外，数控加工服务既需要专门的加工设备、软件资源和工具，又需要具有专门知识的人力资源支持，所涉及的计算机系统(计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)/计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)、仿真软件、数控系统等)具有多样性和异构性的特点，即使是同一功能的系统也往往互不兼容。因此，数控加工云服务平台的任务不仅是将它们整合在同一个服务平台上，还要保证它们之间的互操作。
3数控加工云服务平台
3.1功能结构
为有效整合各类数控加工资源，本文根据云制造的基本原理和思想设计了一个面向数控加工的云服务平台，如图2所示。该平台分为应用管理层、应用集成层和基础数据层三部分。其中，应用管理层负责用户管理、系统管理、云服务管理、数据管理和云服务管理等服务，可以集成到更大的云制造平台中，也可以独立运营；基础数据层包括数控加工设备、刀具、软件、制造能力和工艺等基础数据和知识，由资源提供者、应用工具开发者提供；应用集成层由数据接口平台和服务集成应用工具组成，负责将分布在不同位置的制造资源以及由不同机构提供的应用工具集成起来，以提供工艺设计、数控编程等与各种数控加工工艺相关服务的集成。图2左侧的数控加工资源指该平台可以直接调用的数控加工设备、软件和人员等，其提供者可以是一个机构，也可以是分布在不同地点的多家机构。数控加工资源与云服务平台共同组成一个完整的数控加工服务系统。图2右侧的云制造平台(虚线部分)代表由各种云服务系统组成的可支持产品全生命周期的通用云制造平台。数控加工云服务平台可以作为一个独立的云服务系统运营，也可以通过网络与上述云制造平台集成在一起，这时该系统的作用相当于整个云制造系统的一个云服务子系统。
为解决数控加工云服务中的特殊问题(如2.2节所述)，上述平台比一般的云服务系统更加注重应用工具的集成以及数据和知识的管理。特别值得说明的是，应用集成层中提供了一个数据接口平台，类似于文献[10]中的通用制造平台，目的是利用与产品模型数据变换标准兼容的数据接口(StandardfortheExchangeofProductmodeldata-compliantNumericalControldatainterface，STEP-NC)方面的研究成果，为云制造环境下的数控加工应用工具或系统提供数据交换和互操作支持。另外，基础数据层不只是资源数据的集结地，还包含了工艺相关知识，是一个可扩展、支持推理的数控加工知识库(详见第4章)。
3.2运行机理
这种云服务系统将数控加工资源、应用工具、基础数据和管理服务集成在一起，能够提供更加专业和稳定的服务。原则上，它不但能够有效地利用数控加工资源为分散在不同地理位置的用户提供服务，而且能够有效地集成制造能力、形成组合服务并控制整个数控加工过程。图3所示为从用户提出加工需求(产品设计信息)到完成数控加工任务(产品)的基本服务流程(其中矩形框表示服务活动，文档框表示结果或中间数据)，从服务管理角度可大致分为服务匹配和服务监控两个阶段。当用户提出某产品的数控加工需求或提供订单时，首先会调度应用工具对用户请求进行分析、任务分解、工艺分析和资源匹配等工作，形成总体服务方案，这个阶段的目标是实现加工任务与制造资源/制造能力的映射；然后，通过调度、优化、组合和控制等功能，协调完成工艺规划、编程、加工等一系列实际生产活动，实现从服务方案到产品的转化。其中工艺设计、刀轨计算、工装方案设计等任务均可由不同的资源提供方和服务方承担。
3.3应用方式
从应用角度看，该平台较充分地考虑了数控加工的工艺要求，将制造资源和制造能力有机结合起来，可支持单方完成某阶段服务、单方完成若干阶段的组合服务、多方完成某阶段服务、多方完成若干阶段的组合服务等应用模式。实际应用时，可以根据用户需求以多种灵活的方式提供服务，包括：
(1)任务承包
这种方式指资源提供方承包整个加工任务。承包者可以是一个技术实力雄厚的机构，也可以是临时组成的多个机构。这种方式下，平台运营者只起一种牵线和监督的作用，生产过程的组织管理完全由承包者负责。
(2)资源租赁
数控加工资源可分为硬资源和软资源，其中硬资源包括计算资源、设备资源、物料资源等，以数控机床为代表。原则上，用户可以通过服务平台以承租方式使用这些资源。这是一种比较容易实现的低层次的云服务，但对于一些复杂数控加工设备，用户很难像使用计算资源或一般设备(如运输机械)一样通过资源共享来获得所期望的服务。因此，这种方式主要面向专业用户和一些功能相对简单、用途明确的设备或资源。软资源包括各种应用软件(如计算机辅助工艺规划(ComputerAidedProcessPlanning，CAPP)，CAM)、应用工具(如后处理程序)、知识资源(如知识库)等。这些资源在虚拟资源服务化后可以由服务平台托管，用户可以通过服务平台调用。
(3)制造能力提供
数控加工中的制造能力包括工艺规划能力、工装设计能力、数控编程能力、仿真校验能力、机床操作能力和管理能力等。制造能力提供者可以是资源提供者、服务平台运营者，也可以是单纯提供制造能力的个人或机构，例如某机构或个人(服务提供方之一)可以利用自身的专业技术能力，依托服务平台所提供的应用工具或软件资源，为制造服务需求方提供数控编程或仿真等服务。
(4)基于协作的服务组合
这种服务方式指依托云制造平台，由多方协作完成数控加工任务。例如，用户需要加工某一复杂产品，企业E1具备该产品的工艺设计和数控编程能力，企业E2具备能够加工该产品的数控机床、操作工人和工装设计能力，则运营者E0可以通过服务平台将订单分解成不同的任务，将工艺规划和数控编程任务包给企业E1，将加工任务包给E2。然后由E1完成工艺方案的设计、数控程序的编制等工作，并传递给E2；由E2完成数控程序的仿真、试切和加工任务。期间，E0通过服务组合、调度、协调等工作保证服务的正常运行实现。
4数控加工知识的本体建模
数控加工活动涉及大量的信息或知识，如加工对象的几何信息、数控机床结构和性能、数控系统及数控编程语言、数控加工刀具类型、切削参数及其优化方法等，这些知识在整个云制造体系的运转中起核心支撑的作用。要实现数控加工的云服务化，首先需要一种有效的知识表达和组织形式，将这些知识组织为易于统一管理和使用的加工知识库。
4.1基于本体的知识建模方法
本体是对现实对象的概念化说明方法，这种方法能够提供一个具体领域内所有相关概念的词汇表，同时能够对词汇表内所有概念之间的关系进行详细说明，从而为不同应用领域的人和计算机之间进行高效知识重用和共享提供一种方法。本体技术与语义网技术的结合，一方面使互联网在知识的聚集与搜索方面更加出色，另一方面也使各个领域本体之间的共享与互操作更加方便[11]。从云服务角度看，基于本体的知识模型有下述优点：
(1)知识的组织和表达清晰、方便，易于人和计算机的编译和理解。
(2)知识的表达、管理与实现独立于具体的应用程序，以保持知识的独立与可修改性。
(3)能够实现知识的推理，以自动发现补充新知识并为智能决策应用程序提供访问接口。
(4)适合知识的重用与共享，支持不同应用或平台之间的互操作性。
4.2数控加工知识库的构建
为适应云制造环境下的数控加工服务要求，本文基于本体技术构建了一个数控加工知识库模型，并以Protégé为开发平台对其中的主要概念、关系、规则等进行了描述。图4所示为数控加工本体知识的组织架构，主要包括规则层、概念层和领域层三个层次。其中：概念层是本体建模的主体层，用以描述数控加工领域的相关概念、属性及其之间的关系和约束；领域层主要用来存储概念层对应的概念实例；规则层则用于汇集与数控加工相关的推理规则，即领域规则。
概念层的构建需要对相关概念知识进行主题分类，然后列举各个主题范围内涉及到的概念及其属性，并用本体语言进行组织和表示，从而产生本体概念集。如图4所示，本文将相关概念划分为加工特征本体、加工工艺本体、切削刀具本体、数控系统本体、机床本体和现场总线设备本体等顶级概念集，并用网络本体描述语言(WebOntologyLanguage-DescriptionLogic，OWL-DL)进行了描述(图4仅列出了主要顶层概念集及其关系)。
领域层主要用来存储概念层对应的概念实例，这一层中的所有成员都是加工中具体的实例对象，具有明确的属性值。例如，概念层中定义了孔(加工特征)的概念，则领域层中具体描述孔的实例信息，即某次数控加工中两个孔的实际几何信息和工艺操作信息。与概念层对应的所有实例都表达为领域层中的“个体”(Ontologyindividual)。
领域规则的编写一般在知识库创建以后进行。通过这些领域规则和推理机(如Racer)，一方面可以扩展知识内容，实现知识库的自动更新；另一方面为数控系统内的一些智能决策事件，如工艺规划原则、加工刀具的选择以及数控系统自身模块化的动态配置，编写决策规则，从而为智能加工提供基础。为充分支持数据库的自动推理能力，本文采用语义网规则描述语言(SemanticWebRuleLanguage，SWRL)编写推理规则。例如，其中一条自动选择加工刀具的规则为：
MillingCuttingTool(？p1)∧hasToolRadius(？p1，？a)∧ClosedPocketFeature(？p2)∧hasOrthogonalRadius(？p2，？b)∧swrlb：lessThanOrEqual(？a，？b)isSelected(？p1，true)
该规则表示：如果p1属于铣削加工刀具，p2属于封闭型腔特征，p1具有刀具半径为a，p2具有正交半径b，同时a≤b，则可以推导出：刀具p1可以被选择来加工此封闭型腔特征p2。利用这种规则，系统可以根据被加工特征进行推理，自动搜索符合条件的加工刀具。
