面向數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群的信息資源服務(wù)系統(tǒng)

羅瑛 陳章達(dá)

摘要：通過整合成都地區(qū)一系列數(shù)控機(jī)床共享要素的集合，包括知識(shí)、信息、技術(shù)、人才、政策等要素，將信息資源與平臺(tái)中心自身資源有機(jī)結(jié)合，建立成都市精密數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)化資源服務(wù)平臺(tái)。為數(shù)控機(jī)床企業(yè)提供低成本信息化服務(wù)，提供基于用戶身份認(rèn)證的軟件在線使用，硬件資源共享，進(jìn)行人才培訓(xùn)，提供創(chuàng)新信息，提供交流平臺(tái)，促進(jìn)企業(yè)間協(xié)作。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;產(chǎn)業(yè)集群;網(wǎng)絡(luò)化;資源共享

中圖分類號(hào)：F403.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-5383（2018）04-0023-05

目前，CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM軟件系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造企業(yè)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、工作效率和創(chuàng)新能力起到了十分重要的促進(jìn)作用。但這些商品化通用軟件系統(tǒng)中，大多沒有提供實(shí)用于我國機(jī)械制造企業(yè)的各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等數(shù)據(jù)資源，這些正是機(jī)械制造業(yè)所不可缺少的，由各個(gè)企業(yè)自行建立或仍用傳統(tǒng)的書本手冊這顯然是不能滿足制造業(yè)信息化工程建設(shè)的需要。因此，需要解決常用信息資源和知識(shí)資源建模的標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)用化和資源共享的問題[1]。本文根據(jù)成都數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的需要，進(jìn)行面向機(jī)床行業(yè)數(shù)字化系列資源庫應(yīng)用軟件系統(tǒng)和知識(shí)庫系統(tǒng)研究，建立一種適應(yīng)于機(jī)床制造業(yè)信息化工程通用信息資源共享應(yīng)用的支撐環(huán)境平臺(tái)。

1信息資源系統(tǒng)開發(fā)方案

1.1開發(fā)技術(shù)路線

采用Web體系與企業(yè)信息網(wǎng)站相結(jié)合的信息資源庫系統(tǒng)框架，建立產(chǎn)品基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和知識(shí)資源中心為核心紐帶進(jìn)行信息集成與共享的開放性體系結(jié)構(gòu)，在服務(wù)器端基于Web服務(wù)器開發(fā)出為各用戶提供各種服務(wù)功能的應(yīng)用服務(wù)程序，客戶端通過瀏覽器與服務(wù)器端連接，在服務(wù)器端應(yīng)用工具集的支持下，使用資源共享服務(wù)平臺(tái)提供的各種形式的信息查詢和共享服務(wù)等功能[2]。采用的技術(shù)路線如圖1所示，從4個(gè)方面開展研究工作：

1）重點(diǎn)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床行業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫需求分析、規(guī)范編碼設(shè)計(jì)的工作。

2）進(jìn)行數(shù)控機(jī)床信息資源數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫應(yīng)用軟件的功能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行資源數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫軟件系統(tǒng)、用戶自定義數(shù)據(jù)管理的軟件平臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)，完成機(jī)械設(shè)計(jì)常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫系統(tǒng)等應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā)。

3）研究如何應(yīng)用基礎(chǔ)支撐技術(shù)，例如Web服務(wù)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、知識(shí)獲取技術(shù)等解決系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵問題。

4）進(jìn)行軟件實(shí)驗(yàn)室測試、軟件用戶測試、修改完善，所開發(fā)的系統(tǒng)在企業(yè)推廣應(yīng)用。

1.2系統(tǒng)功能框架與運(yùn)行流程

信息資源服務(wù)軟件系統(tǒng)是一種面向數(shù)控機(jī)床企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃與檢測檢驗(yàn)技術(shù)人員的信息資源集成系統(tǒng)，其目的是為工程技術(shù)人員提供余產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)資料、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和專業(yè)應(yīng)用工具程序，形成一種支持?jǐn)?shù)控機(jī)床企業(yè)制造業(yè)信息化工程的基礎(chǔ)信息資源集成支撐環(huán)境平臺(tái)。該軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫、專業(yè)應(yīng)用軟件、用戶資源管理和資源服務(wù)等4大模塊所組成，每一模塊又包含多個(gè)數(shù)據(jù)知識(shí)庫或應(yīng)用功能軟件，其主要功能軟件模塊如圖2所示。

系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽、設(shè)計(jì)計(jì)算工具、用戶自定義收藏夾管理等工具，可以修改自己的用戶信息、密碼等;管理員可進(jìn)行權(quán)限內(nèi)的資源上傳;核心管理員可進(jìn)行功能全面的資源管理、用戶管理等操作。系統(tǒng)的運(yùn)行流程如圖3所示。

2信息資源應(yīng)用方法設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)與知識(shí)資源瀏覽方式設(shè)計(jì)

目前，系統(tǒng)平臺(tái)共收集整理了機(jī)械設(shè)計(jì)資源、金屬材料資源、世界鋼號(hào)資源、機(jī)床切削加工資源、數(shù)控加工工藝資源、機(jī)床工藝資源、數(shù)控刀具量具資源等類資源信息和知識(shí)文本。信息資源瀏覽按照樹形目錄分類瀏覽，如圖4所示。顯示樹形目錄可以用遞歸算法，以提高執(zhí)行效率。

2.2資源檢索方式設(shè)計(jì)

在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常用到查詢模式主要有簡單查詢、多條件組合式查詢與基于內(nèi)容的搜索式查詢3種。

2.2.1簡單查詢

當(dāng)用戶點(diǎn)擊某個(gè)鏈接發(fā)出查詢請(qǐng)求，被請(qǐng)求的ASP程序通過執(zhí)行簡單的SQL語句將數(shù)據(jù)檢索并表示出來，這種查詢條件固定，可以直接表示。如果不宜在同一頁面中顯示所有的數(shù)據(jù)，可以將一些數(shù)據(jù)項(xiàng)放在后續(xù)頁面，將前一頁面作為導(dǎo)向，通過帶參數(shù)的鏈接去查詢。如檢索與“齒輪”相關(guān)的所有資源的語句為：

sql=“select * from main where CName like ‘%齒輪%”

2.2.2多條件組合式查詢

當(dāng)檢索條件多的時(shí)候，就需要進(jìn)行條件過濾。將用戶需要的各種查詢條件組合起來，用AND或OR連結(jié)起來。如我們檢索“機(jī)械設(shè)計(jì)資源”分類（分類ID為1）中與“齒輪”相關(guān)的資源的語句為：

sql=“select * from main where CType=1 and CName like ‘%齒輪%”

2.2.3基于內(nèi)容的搜索式查詢

用戶輸入一個(gè)或多個(gè)查詢關(guān)鍵詞（關(guān)鍵詞之間規(guī)定一種間隔符分隔以提供處理用），另外可設(shè)定單選按鈕讓用戶從AND和OR中選擇一種條件組合方式，AND將查詢內(nèi)容中包含所有關(guān)鍵詞的記錄，OR則將含其中一個(gè)關(guān)鍵詞的記錄找出來。平臺(tái)為用戶提供的查詢就是基于這種查詢模式，用戶可以輸入最多5個(gè)關(guān)鍵詞，并自由選擇關(guān)鍵詞之間的邏輯組合關(guān)系A(chǔ)ND、OR、NOT。

平臺(tái)的資源檢索頁面如圖5所示，用戶選擇檢索范圍，輸入查詢條件，點(diǎn)擊搜索按鈕，系統(tǒng)將列出符合條件的資源。如果需要多條件查詢，可點(diǎn)擊“”增加或點(diǎn)擊“”減少條件數(shù)目，然后選擇條件的邏輯組合關(guān)系。若輸入“機(jī)械”和“工藝”兩個(gè)關(guān)鍵字，邏輯關(guān)系為“或”，則系統(tǒng)將列出所有資源名稱包含“機(jī)械”或者“工藝”的資源。在檢索頁面，最多提供5個(gè)關(guān)鍵詞檢索，控件searcht和searcht1～4記錄下5個(gè)關(guān)鍵詞，控件LogicSelect1～4記錄下其相互之間的4個(gè)邏輯關(guān)系，當(dāng)用戶提交檢索條件后，執(zhí)行檢索頁面。

3信息資源服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例

3.1信息資源軟件系統(tǒng)主界面

圖6為該系統(tǒng)主頁面，從主界面的功能劃分可以看出其主要功能軟件模塊，包括有數(shù)據(jù)與知識(shí)庫、專業(yè)應(yīng)用軟件、用戶管理模塊、站內(nèi)查詢模塊、用戶資源模塊、用戶自定義數(shù)據(jù)管理軟件模塊，可以很方便的應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)資源、金屬材料資源、非金屬材料資源、世界鋼號(hào)資源、機(jī)床切削加工資源、數(shù)控加工工藝資源、焊接工藝資源、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)資源、液壓氣動(dòng)設(shè)計(jì)資源、數(shù)控刀具量具資源等各類數(shù)據(jù)、知識(shí)信息資源[3]。

3.2機(jī)械設(shè)計(jì)常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫系統(tǒng)

面向數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫系統(tǒng)，主要內(nèi)容和功能是：常用基礎(chǔ)資料;零部件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn);零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝性;連接與緊固;彈簧;起重運(yùn)輸零部件、操作件和小五金;機(jī)架、箱體、導(dǎo)軌;潤滑與密封裝置;管道與管道附件;摩擦輪及螺旋傳動(dòng);減速器和變速器;齒輪傳動(dòng);軸承;聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器;軸;機(jī)械振動(dòng)的控制及利用;常用電動(dòng)機(jī);常用低壓電器;液壓傳動(dòng);液壓控制;氣壓傳動(dòng)與控制;機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);滾動(dòng)軸承、液壓介質(zhì)等牌號(hào)對(duì)照等數(shù)據(jù)資源模塊。

系統(tǒng)界面如圖7所示，所涉及的主要知識(shí)內(nèi)容由左邊的樹形結(jié)構(gòu)組織。

3.3金屬材料資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)

網(wǎng)絡(luò)化的金屬材料資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的主要內(nèi)容是：金屬材料常用資料、鋼鐵材料的基本知識(shí)、生鐵及鐵合金、鑄鐵、鑄鋼及鍛鋼、鋼的品種及技術(shù)性能、型鋼、鋼板及鋼帶、鋼管、鋼絲、鋼絲繩、有色金屬材料的基本知識(shí)、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金、鎳及鎳合金、鋅及鋅合金、鉛及鉛合金、錫及錫合金、其他有色金屬材料的各類性能數(shù)據(jù)和選用知識(shí)資源。金屬材料資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主界面如圖8所示。

3.4世界鋼號(hào)資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

世界鋼號(hào)資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的主要內(nèi)容是：世界鋼號(hào)常用資料、世界鋼號(hào)表示方法、結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和硬質(zhì)合金、不銹鋼，耐熱鋼和特殊合金、鑄鐵、鑄鋼、鋼鐵焊接材料、

世界各國鋼號(hào)對(duì)照查詢表等9部分組成。包含當(dāng)前世界上廣泛使用的鋼材牌號(hào)，化學(xué)成分，力學(xué)性能以及熱處理等完整數(shù)據(jù)資料和基本知識(shí)內(nèi)容。圖9是世界鋼號(hào)資源查看頁面實(shí)例[4]。

世界各主要國家和地區(qū)（中國、美國、德國、日本、英國、法國、俄羅斯、瑞典、韓國以及中國臺(tái)灣地區(qū)）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO鋼鐵材料牌號(hào)的表示方法、各種鋼材牌號(hào)，化學(xué)成分，力學(xué)性能以及熱處理等數(shù)據(jù)資料知識(shí)。

3.5機(jī)床切削加工資源數(shù)據(jù)與知識(shí)庫系統(tǒng)

圖10是常用機(jī)床切削加工資源數(shù)據(jù)與知識(shí)庫軟件系統(tǒng)的切削加工工藝查看頁面實(shí)例，切削加工工藝資源數(shù)據(jù)與知識(shí)主要包括：以切削加工各工種的基礎(chǔ)知識(shí)，常用資料、切削基礎(chǔ)知識(shí)、車削加工，拉削加工，銑削加工，刨削加工，磨削加工，表面滾壓加工，螺紋加工，孔加工，齒輪加工，刀具的刃磨等數(shù)據(jù)資源模塊。

機(jī)床切削加工參數(shù)計(jì)算與查詢程序包括：公差與配合查詢、形狀與位置公差查詢及其選用知識(shí)、刀具角度與切削參數(shù)計(jì)算、銑削加工計(jì)算、蝸輪蝸桿齒輪齒條相關(guān)計(jì)算、傳動(dòng)及其他常用計(jì)算、車削加工計(jì)算等專業(yè)軟件模塊;切削用量及切削表面質(zhì)量、工件材料的切削加工性能等切削基礎(chǔ)知識(shí);車削、銑削、磨削等各類切削加工方法對(duì)應(yīng)的加工范圍與加工特點(diǎn)、刀具、裝夾方法等。

3.6數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)

數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)，數(shù)控刀具量具主目錄頁面實(shí)例見圖11。主要內(nèi)容和功能是：

數(shù)控刀具的種類，數(shù)控刀具的性能要求;數(shù)控車削刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn);數(shù)控銑削刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn);數(shù)控孔加工刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)。

數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼，數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊，數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇，數(shù)控車床所用刀具的裝夾，數(shù)控銑削刀具的選擇。

刀具材料，數(shù)控機(jī)床所用刀具材料的類型與選擇，刀具切削部分的材料必須具備的性能條件;金剛石刀具材料的種類、性能和特點(diǎn);立方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點(diǎn);陶瓷刀具材料的種類、性能和特點(diǎn);涂層刀具材料的種類、性能和特點(diǎn);硬質(zhì)合金刀具材料的種類、性能和特點(diǎn);高速鋼刀具材料的種類、性能和特點(diǎn)。

在工具系統(tǒng)和刀柄方面，重點(diǎn)是HSK刀柄的應(yīng)用數(shù)據(jù)和知識(shí)問題，針對(duì)數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)的管理需求，開發(fā)出刀具數(shù)據(jù)信息查詢、實(shí)時(shí)更新刀具幾何數(shù)據(jù)和知識(shí)的軟件系統(tǒng)[5]。

4結(jié)語

本研究實(shí)現(xiàn)了以實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中各類專業(yè)數(shù)據(jù)與知識(shí)資源的快速獲取，形成為一種支持?jǐn)?shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與知識(shí)資源集成的應(yīng)用平臺(tái)。同時(shí)，在分析國內(nèi)機(jī)械工程數(shù)據(jù)與知識(shí)資源共享服務(wù)平臺(tái)研究成果的基礎(chǔ)上，以創(chuàng)新聯(lián)盟企業(yè)間和企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)資源共享、重用的需要為出發(fā)點(diǎn)，提出了一種面向網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械工程數(shù)據(jù)與知識(shí)資源共享服務(wù)平臺(tái)的功能體系結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)試運(yùn)行情況良好。

但由于目前國內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展還處在初級(jí)階段，如何有效形成和發(fā)展成都地區(qū)精密數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)集群、創(chuàng)新機(jī)制、提升競爭力等還需要進(jìn)行深入的研究，因此對(duì)產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新方面還需要進(jìn)一步開展理論性和實(shí)用化相結(jié)合的研究工作。

參考文獻(xiàn)：

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[4]張曙，譚惠民，黃仲明.軟硬件結(jié)合為用戶創(chuàng)造更多價(jià)值：機(jī)床產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)途徑之二[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2009（10）：3235.

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