淺論基于云制造數(shù)控加工

黃　浩

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 淮北　235000)

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淺論基于云制造數(shù)控加工

黃浩

(淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽 淮北235000)

摘要：云制造是基于網(wǎng)絡(luò)化、敏捷化，面向服務(wù)的高效低耗制造技術(shù)，傳統(tǒng)的數(shù)控加工大多是單一廠家完成，采用云制造能綜合多廠家制造源優(yōu)勢，提高效率。通過對云制造技術(shù)優(yōu)勢的剖析，設(shè)想將云制造資源有效應(yīng)用于數(shù)控加工技術(shù)，構(gòu)建了基于云制造技術(shù)的數(shù)控加工云服務(wù)平臺。

關(guān)鍵詞：云制造；數(shù)控加工；云服務(wù)

隨著科技不斷進(jìn)步，云制造作為信息技術(shù)、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合產(chǎn)物，成為行業(yè)研究的熱點和難點，尤其是理論和技術(shù)引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，使我國機(jī)械制造模式發(fā)生巨變，即由過去單一廠家完成變成由多個廠商共同完成，可以隨時增減制造源，提高了運(yùn)行效率，有利于促進(jìn)我國制造業(yè)快速發(fā)展，推進(jìn)制造業(yè)向服務(wù)型發(fā)展，同時打造出綠色環(huán)保的理念，更是結(jié)合中國創(chuàng)造的新型制造模式與技術(shù)手段，全面推動制造業(yè)迅速壯大。從單一的制造業(yè)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞓I(yè)與服務(wù)業(yè)相結(jié)合的綜合模式，云制造提出了較為先進(jìn)的“制造即服務(wù)”這一全新理念，把各式各樣的制造業(yè)資源同制造能力虛擬化、服務(wù)化組成一個新式的服務(wù)平臺，使得資源能夠共享，然后對其進(jìn)行嚴(yán)格的管理，當(dāng)然這種管理要有統(tǒng)一、集中及智能的特點，從而打造一個可以實現(xiàn)產(chǎn)品由簡單的設(shè)計、生產(chǎn)發(fā)展成為銷售的按照需要分配使用、安全性能高、可靠性強(qiáng)及物美價廉的制造業(yè)的全生命周期服務(wù)。

從最初的云計算的簡單概念發(fā)展到如今的云制造，制造業(yè)在不斷推新，由信息化技術(shù)轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)與智能及服務(wù)共同組合的制造業(yè)新模式。這種模式主要是通過管理經(jīng)營制造資源，從而得到一種制造服務(wù)活動，包括上段內(nèi)容中所描述的制造全生命周期過程的一系列內(nèi)容。云制造引入云計算的理念，同時得以發(fā)展推新，結(jié)合已有的先進(jìn)技術(shù)，表現(xiàn)出一種以服務(wù)為主的制造理論，促進(jìn)了制造業(yè)的資源共享，并達(dá)到生產(chǎn)效率高的效果。

一、云制造與數(shù)控加工

從廣義的范圍上來講，云制造主要是體現(xiàn)在以下各個方面：[1]67設(shè)計、仿真、工藝、加工/裝配、檢測、物流、供應(yīng)鏈和維護(hù)/維修、甚至報廢等產(chǎn)品全生命周期。在此基礎(chǔ)上，把所有環(huán)節(jié)中所包含的所有資源具體表現(xiàn)出來，對應(yīng)基本的知識后虛擬化封裝，從而產(chǎn)生一種制造云服務(wù)，即云服務(wù)。[1]56依據(jù)一定的規(guī)則，眾多云服務(wù)相互聚集起來，轉(zhuǎn)化為一個巨大的云服務(wù)資源地，這種資源就被稱為制造云。制造云可以給用戶提供透明化、開放式的按照需求分配的云端服務(wù)。

柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CCIMS)共同構(gòu)成了數(shù)控加工，這些關(guān)鍵部分推進(jìn)了效率高、自動化的云制造發(fā)展，特別是在種類等多方面的因素上，突出其樣式多變、批量小、形狀復(fù)雜、高精度零件特點，并體現(xiàn)出其無法代替的作用。云制造的發(fā)展促進(jìn)了制造業(yè)的不斷推進(jìn)，并已經(jīng)發(fā)展成為當(dāng)前機(jī)械制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，由此可見，要想以云制造的思維模式為基礎(chǔ)，并施行各行業(yè)內(nèi)數(shù)控加工的云制造，從而推動服務(wù)的分析與探討，必須要經(jīng)過多方面的考慮并不斷實踐不斷改進(jìn)。

要想有效地實現(xiàn)數(shù)控加工云制造的目的，就要共同分享與數(shù)控加工相關(guān)聯(lián)的制造資源。這些制造資源主要包含與制造相關(guān)的各類資料，比如系統(tǒng)中的設(shè)備和生產(chǎn)硬件及制造過程中所涉及的主要技術(shù)資料及生產(chǎn)相關(guān)的軟件應(yīng)用等。另外因為各個企業(yè)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)計劃的區(qū)別，同時工藝設(shè)備和技術(shù)等方面的保密性約束，加上之前就存在的資源分析手段技術(shù)還很稚嫩，使得當(dāng)前的制造資源無法在真正意義上實現(xiàn)資源共享。這些困難仍然是難以跨越的橫溝，限制了數(shù)控加工云制造的真正實現(xiàn)。

二、數(shù)控加工云服務(wù)的基本原理

按照云制造的基礎(chǔ)理念，數(shù)控加工是在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上加以運(yùn)用并能夠?qū)崿F(xiàn)零件加工的一種工藝技術(shù)。在此過程中，只要把與數(shù)控相關(guān)的資源和能力納入云制造系統(tǒng)，就可以形成數(shù)控加工云服務(wù)。[1]46如圖1所示，我們可以把數(shù)控加工云服務(wù)視為制造云中的一個云朵，“接出”的目的是提供各種數(shù)控加工服務(wù)。它與其他云朵(如設(shè)計服務(wù)、仿真服務(wù)等)共同組成制造云，從而向制造全生命周期應(yīng)用提供各種服務(wù)。在云制造環(huán)境下，數(shù)控加工的資源提供者、云運(yùn)營者和資源使用者三種用戶在知識庫的支持下構(gòu)成一個有機(jī)的整體。在此當(dāng)中，由運(yùn)營者來負(fù)責(zé)服務(wù)平臺的整體劃分，同時建立一個開放性的服務(wù)運(yùn)營模式，在這個模式下根據(jù)服務(wù)平臺使資源提供者按照本身制造資源的制造能力的不用來區(qū)分云服務(wù)，然后接受與之相對應(yīng)的的數(shù)控加工服務(wù)，資源使用者則通過按需付費(fèi)的方式取得數(shù)控加工服務(wù)。舉例來說，一旦出現(xiàn)一個用戶需求加工某種產(chǎn)品的情況時，就應(yīng)該先向云服務(wù)平臺提出申請，然后支付與之相關(guān)的費(fèi)用，這種需要被運(yùn)營方了解后，再把云服務(wù)中的相關(guān)資源調(diào)整及改造制造能力，然后將其傳遞給用戶。

圖1　數(shù)控加工云服務(wù)

三、數(shù)控加工云服務(wù)平臺運(yùn)行機(jī)理

把數(shù)控的相關(guān)加工資源、需要具體運(yùn)用的工具、最基本的數(shù)據(jù)資料以及管理控制下的服務(wù)結(jié)合在一起，形成共同的整體，這就是所謂的云服務(wù)系統(tǒng)，這種服務(wù)系統(tǒng)所提供的服務(wù)是專業(yè)性極強(qiáng)且足夠平穩(wěn)的。實際上，這種系統(tǒng)不僅可以將制造能力集結(jié)起來以達(dá)到控制全面的數(shù)控加工，還可以合理有效地運(yùn)用數(shù)控加工程序中的資源材料，從而服務(wù)于劃分在不同區(qū)域的用戶。如圖2所示，用戶在說明加工的要求之后，及時完成了相應(yīng)的數(shù)控加工任務(wù)這一系列的完整服務(wù)程序。在服務(wù)管理方面看，把這一程序可以分成服務(wù)匹配與服務(wù)監(jiān)控兩個階段。一旦用戶要求加工時，就需要先進(jìn)行分析調(diào)整運(yùn)用工具，隨后一步一步分解進(jìn)行任務(wù)匹配的工作，提出一個完整全面的整體服務(wù)方案，在這一過程中反映出加工任務(wù)的目的。再次，[1]49以調(diào)度、優(yōu)化、組合和控制等方式結(jié)合起來，完成實際過程中的生產(chǎn)活動，從而推進(jìn)服務(wù)方案轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品。在這之中，不同的資源提供方和服務(wù)方承擔(dān)工藝設(shè)計、刀軌計算、工裝方案設(shè)計等任務(wù)。

圖2　云服務(wù)管理系統(tǒng)

四、結(jié)束語

設(shè)立云服務(wù)平臺，是基于上述數(shù)控加工等方面闡述，如何制造資源的云服務(wù)化目的及工藝服務(wù)要求來實現(xiàn)。這種平臺聚集了最基本的數(shù)據(jù)資料與運(yùn)用范圍之內(nèi)的工具，同時結(jié)合了相應(yīng)的服務(wù)管理，給全程化服務(wù)提供支撐，從而產(chǎn)生更加專業(yè)的服務(wù)，使其凝聚力增強(qiáng)，服務(wù)于各個方面。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉日良,李鵬,張承瑞,等.面向云制造的數(shù)控加工服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)[J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng),2012(7):1613-1619.

責(zé)任編輯：文月

中圖分類號：TG68

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-8275(2016)02-0131-02

作者簡介：黃浩(1984-)，男，安徽淮北人，助教、助工，碩士，研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)。

收稿日期：2016-01-06