基于云制造的產(chǎn)品后生命周期模式研究*

李 強(qiáng)，于 青，閆洪波，李 麗，秦 偉，李文元

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

基于云制造的產(chǎn)品后生命周期模式研究*

李 強(qiáng)，于 青，閆洪波，李 麗，秦 偉，李文元

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

在分析了產(chǎn)品后生命周期發(fā)展現(xiàn)狀和面臨問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出了基于云制造理念與技術(shù)的資源循環(huán)、數(shù)據(jù)整合的產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)。重點(diǎn)闡述了平臺(tái)的服務(wù)模式，分析了平臺(tái)的工作流程。采用Apache服務(wù)器、PHP編程語(yǔ)言以及MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品后生命周期云平臺(tái)的搭建，說(shuō)明了數(shù)據(jù)庫(kù)的具體實(shí)現(xiàn)方法，并簡(jiǎn)單介紹了平臺(tái)頁(yè)面的構(gòu)建。最后通過(guò)對(duì)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電鋼結(jié)構(gòu)支架使用過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)用云平臺(tái)進(jìn)行了產(chǎn)品改造，驗(yàn)證了產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)的有效性。

生命周期；云制造；服務(wù)平臺(tái)；MySQL；PHP

0 引言

隨著制造業(yè)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)的日益加劇，產(chǎn)品的全生命周期銷售理念得到業(yè)內(nèi)越來(lái)越多的關(guān)注和認(rèn)同。我國(guó)的生產(chǎn)廠家當(dāng)前時(shí)期特別注重對(duì)于產(chǎn)品的原料制備采購(gòu)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、制造、銷售等前生命周期的相關(guān)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，但是對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的使用方來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的檢修、改造、報(bào)廢、零部件再用、原材料回收再利用直至廢物處理等產(chǎn)品后生命周期才是其主要盈利環(huán)節(jié)，地位舉足輕重。將直接影響產(chǎn)品的維護(hù)、維修成本，設(shè)備完好率，設(shè)備故障率，易損件消耗量，備件采購(gòu)質(zhì)量、效率、成本，報(bào)廢期限等問(wèn)題。

現(xiàn)階段針對(duì)產(chǎn)品后生命周期的服務(wù)，大部分由生產(chǎn)方負(fù)責(zé)，在質(zhì)保期內(nèi)生產(chǎn)方會(huì)負(fù)責(zé)免費(fèi)維修、排除故障和更換配件等。一旦過(guò)了質(zhì)保期，產(chǎn)品使用方往往要花費(fèi)高額的費(fèi)用來(lái)完成維修保養(yǎng)、故障診斷及改造升級(jí)等。也有企業(yè)通過(guò)地域相近的維修點(diǎn)接受有償售后服務(wù)[1-2]，但由于專業(yè)不對(duì)口、涉及領(lǐng)域廣、無(wú)法快速響應(yīng)等問(wèn)題使得企業(yè)無(wú)法得到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。若企業(yè)自行配備針對(duì)處理產(chǎn)品后生命周期問(wèn)題的專業(yè)設(shè)施，會(huì)占用較多資源，影響公司的整體利潤(rùn)，對(duì)于中小型企業(yè)很難實(shí)現(xiàn)。而且針對(duì)設(shè)備報(bào)廢后的零部件、原材料回收的服務(wù)市場(chǎng)空缺較大，服務(wù)不正規(guī)、不專業(yè)，影響資源的二次利用，造成較大程度的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，嚴(yán)重制約了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了應(yīng)對(duì)目前亟須解決的產(chǎn)品后生命周期服務(wù)問(wèn)題，近時(shí)期國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品售后服務(wù)系統(tǒng)中[3-5]，但大多為應(yīng)對(duì)特定問(wèn)題，針對(duì)某一行業(yè)，定位較單一，應(yīng)用范圍小，不具有可拓展性，不能很好的通入行業(yè)大環(huán)境，對(duì)解決當(dāng)前制造業(yè)的發(fā)展模式來(lái)說(shuō)還具有較大的局限性。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文依據(jù)網(wǎng)絡(luò)化智能制造新模式—云制造系統(tǒng)[6-9]，通過(guò)有效地實(shí)施管理, 搭建云制造產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)，使供求信息在平臺(tái)內(nèi)共享，循環(huán)利用技術(shù)、人力、資金和設(shè)備資源，真正實(shí)現(xiàn)建立一個(gè)科學(xué)、完善的后生命周期管理系統(tǒng)。

1 平臺(tái)的服務(wù)模式

產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)，將產(chǎn)品的生產(chǎn)方、使用方、維修方以及配件提供方等分別作為云需求方和云提供方接入到云平臺(tái)中，根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)確定所需的服務(wù)。平臺(tái)的服務(wù)模式如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)服務(wù)模式示意圖

平臺(tái)除了提供注冊(cè)、審核、用戶信息管理等工具，根據(jù)產(chǎn)品的后生命周期所需服務(wù)，還提供以下服務(wù)：

(1)動(dòng)態(tài)監(jiān)控:是從需求方要求介入的產(chǎn)品生命周期節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，形成強(qiáng)大的針對(duì)性數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控達(dá)到對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)的把握。

(2)故障預(yù)警:是以動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能模塊采集的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)做對(duì)比或者實(shí)時(shí)專家會(huì)診等分析方式，預(yù)測(cè)可能發(fā)生的故障和對(duì)生產(chǎn)或經(jīng)營(yíng)造成的損失估算，同時(shí)給出對(duì)應(yīng)的解除故障的可行性方案，將最優(yōu)化決策和實(shí)施方案反饋給用戶，以供用戶根據(jù)自身的實(shí)際情況參考和采取應(yīng)對(duì)措施。

(3)多方會(huì)議工具:是對(duì)產(chǎn)品相關(guān)問(wèn)題供需雙方共同商討解決方案，對(duì)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)中的某項(xiàng)改進(jìn)/升級(jí)而進(jìn)行信息交流、報(bào)廢鑒定等。平臺(tái)此項(xiàng)功能模塊使使用方在解決某一生命周期問(wèn)題時(shí)可以同時(shí)得到上一個(gè)生命周期服務(wù)服務(wù)提供方的建議和下一個(gè)生命周期服務(wù)提供方的建議，以便從全生命周期角度定位，統(tǒng)籌做出決策。

(4)維修調(diào)動(dòng)指針:在使用方眾多，維護(hù)請(qǐng)求復(fù)雜的情況下，維修調(diào)動(dòng)的優(yōu)劣尤為重要。通過(guò)平臺(tái)調(diào)用云數(shù)據(jù)庫(kù)中有能力完成服務(wù)的提供方資源，由平臺(tái)推薦，需方審批，找到資源優(yōu)化利用和應(yīng)答快速的平衡點(diǎn)。

(5)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù):所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)應(yīng)為產(chǎn)品正常使用所需要的公開(kāi)性數(shù)據(jù)。如日常維護(hù)方案、使用維護(hù)的注意事項(xiàng)、常規(guī)故障處理方法、常用易耗件、配件備件的規(guī)格型號(hào)等等。其中故障診斷、改造等方法進(jìn)行記錄，給其他產(chǎn)品相關(guān)問(wèn)題作為借鑒。

這樣的服務(wù)模式提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)產(chǎn)品的使用壽命、減少能耗、節(jié)約了資源，為平臺(tái)的使用者提供安全、快捷、專業(yè)、節(jié)能的服務(wù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了制造資源與制造能力的高度整合。

2 平臺(tái)的工作流程

為了使產(chǎn)品從進(jìn)入使用到最后的廢物處理都能在云平臺(tái)中獲得高效的服務(wù)，形成完整的后生命周期服務(wù)，本文對(duì)平臺(tái)的工作流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)流程圖

在產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)中的各方既可能是提供方也可能是需求方。當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)方將產(chǎn)品出售給使用方后，在云平臺(tái)中上傳產(chǎn)品的相關(guān)資料。在產(chǎn)品使用過(guò)程中，產(chǎn)品使用方在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行日常操作維護(hù)的同時(shí)將產(chǎn)品的使用、維護(hù)情況定期上傳至云平臺(tái)。云平臺(tái)根據(jù)相關(guān)知識(shí)庫(kù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)警。一旦需求方有突發(fā)性服務(wù)申請(qǐng)時(shí)，產(chǎn)品診斷方則根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及知識(shí)庫(kù)能第一時(shí)間得到對(duì)應(yīng)技術(shù)參數(shù)并確定應(yīng)急處理方案。由產(chǎn)品維修方對(duì)故障做維修、維護(hù)。在產(chǎn)品使用過(guò)程中，如需升級(jí)改造則可在云平臺(tái)中聯(lián)系設(shè)備改造方的專家對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改造。在維修改造過(guò)程中，通過(guò)云平臺(tái)向配件提供方采購(gòu)所需配件。在產(chǎn)品功能、安全或經(jīng)濟(jì)失效時(shí)，平臺(tái)中的報(bào)廢鑒定方可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行鑒定，對(duì)有繼續(xù)使用價(jià)值的零部件做再利用處理，廢件可再生制造，原材料也可以被其他的生產(chǎn)廠家回收利用，剩下的廢物由廢物處理方進(jìn)行環(huán)保的降解處理。這樣的服務(wù)流程使產(chǎn)品的使用大大增值，降低成本，節(jié)約能源，形成了一個(gè)良性的循環(huán)。

3 平臺(tái)的搭建

3.1 平臺(tái)的開(kāi)發(fā)環(huán)境

考慮到平臺(tái)中需求方和提供方地理上的分布性，及平臺(tái)的復(fù)雜性和特殊要求，采用 B/S 模式[10]進(jìn)行平臺(tái)的搭建。由于要建立的是一個(gè)通用、可擴(kuò)展的服務(wù)平臺(tái)，所以采用Apache作為web服務(wù)器、MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、PHP作為服務(wù)器端的腳本開(kāi)發(fā)語(yǔ)言[11-13]對(duì)產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行搭建。

由于產(chǎn)品后生命周期平臺(tái)涉及的數(shù)據(jù)庫(kù)表單較多，考慮到平臺(tái)的擴(kuò)展型，本文只討論最基本的幾個(gè)表單。

文檔主表(cloud_archives)文檔的共有屬性，文檔的最基本信息，包括標(biāo)題，欄目ID，自定義屬性值，閱讀權(quán)限等信息。

文章表(cloud_addonarticle)儲(chǔ)存發(fā)布需求信息等文章的表單。

圖集表(cloud_addonimages)儲(chǔ)存商品相關(guān)圖片的表單。

欄目管理表(cloud_arctype)對(duì)欄目進(jìn)行分類管理的表單。依據(jù)產(chǎn)品后生命周期所需將欄目分為：產(chǎn)品供應(yīng)、配件供應(yīng)、需求信息、改造升級(jí)、設(shè)計(jì)診斷、廢件處理、行業(yè)資訊等。如圖3所示。

圖3 欄目管理表結(jié)構(gòu)圖

3.2 平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

云平臺(tái)可以分為多個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面又由諸多子頁(yè)面構(gòu)成。以前臺(tái)首頁(yè)為例，其編碼截圖如圖4所示：

圖4 前臺(tái)頁(yè)面首頁(yè)編碼的部分截圖

云平臺(tái)主要由前臺(tái)頁(yè)面、會(huì)員頁(yè)面、后臺(tái)管理頁(yè)面構(gòu)成。

前臺(tái)頁(yè)面主要發(fā)布供求信息、行業(yè)資訊等，可以進(jìn)行分類檢索與智能搜索，便于查找信息?？梢缘卿浽谱烂?，在線交流設(shè)計(jì)、改造、故障診斷等。

會(huì)員界面主要用于會(huì)員發(fā)布信息、在線交流、下載資源、在線設(shè)計(jì)、查看工作進(jìn)程等。

后臺(tái)管理界面由平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方對(duì)會(huì)員及其發(fā)布的信息進(jìn)行審核，通過(guò)后臺(tái)管理系統(tǒng)來(lái)調(diào)用函數(shù)表，來(lái)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的更新或者維護(hù)等工作。

除了以上的頁(yè)面，云平臺(tái)中還有會(huì)員注冊(cè)頁(yè)面、留言板頁(yè)面、問(wèn)答頁(yè)面、訂單管理頁(yè)面等。通過(guò)PHP對(duì)頁(yè)面的設(shè)計(jì)已經(jīng)對(duì)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的連接實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

4 應(yīng)用案例

為測(cè)試平臺(tái)的整體性能，以包頭市某太陽(yáng)能發(fā)電企業(yè)作為實(shí)例對(duì)平臺(tái)功能進(jìn)行驗(yàn)證。包頭市某公司的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電鋼結(jié)構(gòu)支架在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，由于反射鏡的誤差引起了光聚集的離焦，導(dǎo)致了系統(tǒng)效率降低，希望通過(guò)對(duì)其進(jìn)行改造增加太陽(yáng)能的利用率。經(jīng)過(guò)平臺(tái)中專家們?cè)谠谱烂孢M(jìn)行了分析，其反射鏡誤差主要是由于聚光鏡系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)及安裝所引起的。原有的安裝檢測(cè)方案為光學(xué)非接觸式檢測(cè)，由于光電傳感器上的數(shù)據(jù)擬合曲線難度較大，反光或全黑的物體不適合用光學(xué)非接觸式測(cè)量，或者需要用更復(fù)雜的光學(xué)技術(shù)才能保證測(cè)量的順利進(jìn)行。所以專家們?cè)O(shè)計(jì)改為采用接觸式測(cè)量，通過(guò)三維空間定位，測(cè)量鏡面上一些點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)離散的坐標(biāo)點(diǎn)，擬合出面形數(shù)據(jù)，獲得空間位置之后，與標(biāo)準(zhǔn)位置進(jìn)行對(duì)比，為準(zhǔn)確安裝定位提供依據(jù)。部分設(shè)計(jì)如圖5、圖6所示。

對(duì)太陽(yáng)能聚光鏡檢測(cè)安裝裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，以最少的成本解決了實(shí)際問(wèn)題、提高了太陽(yáng)能的利用效率，有效的進(jìn)行了產(chǎn)品后生命周期的服務(wù)。并且把修改案例存入到云制造服務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，為以后類似問(wèn)題的處理提供了依據(jù)及解決方案，形成良性的服務(wù)平臺(tái)，驗(yàn)證了平臺(tái)的有效性。

圖5 云平臺(tái)中檢測(cè)安裝裝置整體機(jī)構(gòu)圖

圖6 云平臺(tái)中龍門梁靜力分析結(jié)果圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)產(chǎn)品后生命周期服務(wù)不完善、不正規(guī)，導(dǎo)致了資源嚴(yán)重浪費(fèi)、產(chǎn)品有效使用得不到保障等問(wèn)題，提出了依據(jù)云制造服務(wù)理念和模式的產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺(tái)，闡述了平臺(tái)的服務(wù)模式，設(shè)計(jì)了平臺(tái)的工作流程。通過(guò)Apache服務(wù)器、PHP編程語(yǔ)言以及MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)搭建了產(chǎn)品后生命周期云平臺(tái)，并

對(duì)平臺(tái)的搭建過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。最后通過(guò)應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了云制造服務(wù)平臺(tái)的有效性。今后將繼續(xù)完善平臺(tái)的服務(wù)內(nèi)容與數(shù)據(jù)安全性能等問(wèn)題，使得用戶能更好地解決產(chǎn)品后生命周期的問(wèn)題，從而減少資源浪費(fèi)、加強(qiáng)資源整合，推進(jìn)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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(編輯 趙蓉)

Model Study of Product Life Cycle Based on Cloud Manufacturing

LI Qiang,YU Qing,YAN Hong-bo,LI Li, QIN Wei，LI Wen-yuan

(School of Mechanical Engineering, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou Neimenggu 014010,China)

After analyzing the development status and problems faced of product life cycle, the product life cycle cloud manufacturing services platform of resource recycling and data integration based on the cloud manufacturing concepts and techniques has been proposed. Focuses on the platform service model, and the workflow of the platform has been analyzed. The Apache server, PHP programming language and MySQL database have been used to achieve setting up the product life cycle cloud platform structures, the database specific implementation methods have been indicated and a brief introduction of build the page of the platform has been given. Finally, through trough solar thermal power generation steel stent problems during use, cloud platform has been applicated in products reform, the effectiveness of the product life cycle cloud manufacturing service platform has been verified.

life cycle; cloud manufacturing; services platform; MySQL; PHP

1001-2265(2014)04-0157-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.044

2013-07-31

內(nèi)蒙古自治區(qū)十二五應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)資金項(xiàng)目：電子與信息化(20111424)，裝備制造業(yè)中云制造協(xié)同制造模式的研究及企業(yè)應(yīng)用規(guī)范

李強(qiáng)(1963—)，男，內(nèi)蒙古包頭人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)教授，博士，主要研究方向是制造業(yè)信息化，(E-mail)nkdlq@126.com；通訊作者：于青(1986—)，女，吉林省吉林市人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)檠b備制造業(yè)信息化，(E-mail)yuqing_xixi@163。

TH166 ；TG65

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