智能制造协同创新平台的构建

邢 娜,刘彤军,孙 晶

（黑龙江省科学院智能制造研究所，黑龙江 哈尔滨 150090）

1 引言

智能制造是我国由制造业大国向制造业强国跃进的主攻方向，是传统产业升级改造、新兴产业发展立足的主要路径。随着新一轮科技革命和产业革命的蓬勃兴起，数字时代复盘智能制造，提出了高质量发展新阶段的新要求。协同创新通过转变方式、增强动力、优化结构，可有效推进智能制造产业的发展，对于加快发展现代产业体系、巩固壮大实体经济根基、建设数字中国具有十分重要的意义[1]。

2 智能制造协同创新需求分析

(1) 企业智能制造水平有待提高。存在自主创新能力弱，设计开发、制造生产、仓储管理、售后服务等各环节水平不高，关键核心技术对外依赖度高等问题。能够实现智能化的企业以国有大中型企业为主，中小企业智能化升级需求迫切[2]。

(2) 智能制造发展路径有待明确。部分企业对智能制造的认知不够深入，忽视其在推进智能制造行业发展的主体地位，缺乏整体实施规划，盲目跟风、片面仓促，未能与国家及省市战略部署相契合，发展路径不明晰，找错或找不到发力点。

(3) 专业技术机构的服务需求。以企业牵头搭建的服务平台大多只关注企业自身利益，以服务企业自身、实现自身利益为主要目的，竞争关系大于协同关系；以大学、科研机构牵头搭建的服务平台则相对缺乏专业的服务队伍，服务仅停留在技术层面，应用服务不够深入。急需具备诊断、咨询、培训的专业平台机构为实施智能制造进行引导和指导。

(4) 缺乏专业技能和服务人才。企业存在专业技术人才少、人员结构不合理、精专人才缺乏等问题。一方面企业人力资源投入力度不足，引进人才及外脑智力能力弱；另一方面企业自身培养和留住人才困难，培养进度与实际需求脱节。导致接受和应用新技术能力较弱。

(5) 创新和发展缺少协同。高校及科研机构的技术研发与实际产业需求结合不够紧密，产出的科技成果不接地气，存在转化率低、转化困难、门槛高等问题。各机构间未建立良好的协同创新机制和集成机构，各自为战、单打独斗，系统解决方案供给能力不足，协同竞争合力不足。

智能制造协同创新平台是立足制造业产业发展的新趋势、新形式和新问题，围绕以企业为创新主体，实现科研院所、高等院校、制造企业的优势互补，打造政产学研用协同创新体系，以模式创新推动产业发展。

3 智能制造协同创新信息平台搭建

利用信息技术、大数据技术进行数据分析，整合企业需求、专家特长、成果类别，建立优化资源池，利用先进的检索技术实现协同创新的信息整合，为企业、专家提供快速智能一站式查询、对接服务，建立用户分级安全机制的智能制造协同创新信息平台。

智能制造协同创新信息平台的搭建，采用包括PHP程序开发编译工具，Sublime Text框架下的应用开发、文本关键词提取技术、文本推荐算法、数据库存储技术、数据缓存技术等。

平台以实现人才、成果及企业间的对接信息网络化管理为目标，可实现共享数据库的数据采集、更新、维护；业务资料库、公共服务数据库的数据采集；提供安全可靠的共享数据服务；各用户间的信息数据交换；结合工作流的协调数据服务[4]。

图1 平台系统结构图

基于框架进行人才、技术、成果展示和对接型网络平台的设计与开发。包括如何利用该框架的数据库、系统架构、权限管理、CMS（实现电脑端+手机端）等基本功能与需求的对接设计，以及通过扩展开发，实现信息安全、成果展示、成果交易、信息匹配这四项核心功能的具体做法[5]。利用现有中文分词技术和信息检索原理对平台系统内的数据进行关联和匹配，实现查询信息进入系统后，系统在给出关键词搜索结果的同时，向查询者推送根据词频索引确定的相似度信息，以此来扩展搜索结果，实现最大限度的交流和对接。

(1) 设备层。包括中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关、计算机等机器、网络和存储设备等。用以支撑平台网络构架、数据备份等搭建及运维的基础硬件。

(2) 数据层。从采集、发布信息中提取共享数据，并对多来源渠道的、相互不一致的数据进行数据融合处理；基于数据字典对实时数据和历史数据进行组织，以保证数据间关系的正确性、可理解性并避免数据冗余；支持多类别数据源，实现身份录入验证、用户信息授权、数据传输加密，确保数据的完整性、可信性及有效性。以数据服务的方式从各类信息源采集到的数据，通过信息平台汇聚至数据中心，存储在公共数据缓存库，接着利用公共数据管理维护系统对数据进行比对、冲突检查、审核、转换。当数据的一致性与完整性达到规范要求时，将被发布到公共数据发布库，以数据服务的方式通过信息平台提供给数据使用方访问。数据中心以主题为单位，实现数据的采集、交换、共享、比对与发布。

(3) 应用层。将功能具体划分为信息展示、信息管理、信息检索、信息推荐四个模块。支持数据采集、数据更新、数据汇总、数据交互、数据发布等数据服务功能，实现定时、实时、按需的精准数据交换。信息检索模块采用基于无监督文本关键词抽取TextRank的文本关键词提取技术；信息推荐模块采用基于BM25算法的文本相似度计算，计算一条语句里所有词项和文档的相关度，再把所有相似度累加得到最终评分结果。根据需求分析和系统设计结果，基于PHP程序开发编译工具Sublime Text实现信息平台搭建，并采用MySQL+Redis作为系统后台数据库。使用传输客户端WinSCP确保系统安全快速。

(4) 表示层。对用户角色进行分类，提供对用户的身份验证，支持单点注册。以各种形式提供数据服务，采用分层次的方法对各类用户设置权限，对业务流程中的操作、对数据和资源的访问，都能进行权限控制。维护基础信息、动态业务数据以及平台管理配置参数。

4 系统功能设计

(1) 数据交换的安全高效原则。采用消息中间件技术作为信息平台的底层设计，保证数据传输的可靠性。同时支持数据分段传输、数据压缩/解压缩、数据缓存等。通过对象存储OSS，提供海量、安全、高可靠、低成本的云存储服务，确保数据的安全性与可靠性。使用RESTful API，实现互联网全覆盖的存储和访问，弹性扩展容量和处理能力，扩充存储类型的可选择性，全面优化存储成本。

(2) 规范的数据共享访问。共享数据作为公开的可见资源，其访问权限需谨慎的设置，需要经过用户的验证授权才可开放访问。同时，还需从数据中心运作规程、运作流程、运作制度等方面确保共享数据的正当用途，保证不被用于非法途径。使用SSL 证书，在云上签发各品牌数字证书，实现网站HTTPS化，使网站可信，防劫持、防篡改、防监听。并进行统一生命周期管理，简化证书部署，一键分发到云上产品。

(3) 资源目录的设计原则。既要能够满足现状下对信息资源的规范管理和整合利用，又要适应未来对信息资源的深度挖掘、二次开发、数据扩展等要求。数据管理系统以主题的方式对数据资源进行组织，向信息平台提供数据标准规范管理、元数据管理、数据供需关系管理等，实现数据整理、数据转换、数据发布等功能[3]。

5 平台功能实现

平台可提供人才、设备、成果、技术开发、信息发布等多种服务，实现面向需求的企业间/专家团队间创新资源、设计能力的共享、互补和对接，在解决企业共性需求、畅通信息渠道、提高发展质量、增强市场竞争力、实现创新发展等方面发挥作用。

图2 信息平台主页面

图3 信息平台产业服务功能页面

图4 信息平台成果功能页面

智能制造协同创新信息平台，可提供联合研发技术及解决方案；智能制造优秀案例和解决方案的推广；征集、研究、筛选优秀企业智能制造相关技术和产品，进行宣传、普及、推广其应用，为传统领域企业实施智能制造提供行业性指导、专家顾问、技术咨询等服务；为企业智能制造提供相关资料、报告、期刊；举办相关会议、展览、活动等，建立行业资讯、产品推广、人才培训、技术服务等子平台。免费或者低成本帮助企业解决技术难题和实际需求，提供智能制造的整体解决方案，避免企业因人才、设备、技术的缺失而使企业发展受到限制，由企业寻求服务向服务主动向企业延伸，实现跨领域融合、跨区域、跨行业、跨部门合作，发展全链条的协同融合服务，形成新型综合服务模式。

6 结束语

本文以智能制造行业发展需求为切入点，主要阐述了协同创新在打破人才、设备、成果等信息资源屏障中发挥的积极作用。坚持智能制造协同创新，以信息平台建设为服务输出途径，本着提升共性关键技术供给能力，提升集成应用水平为宗旨，不断探索智能制造培育新模式，为数字经济聚势赋能。