工業(yè)4.0下的云制造資源集成分析

沈劍飛

摘 要：本文主要針對(duì)工業(yè)4.0下的云制造資源集成所具備的內(nèi)涵進(jìn)行了闡述，并分別對(duì)云制造資源的集成框架以及宏觀建模進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)基于工業(yè)4.0下的云制造資源能夠?qū)⒏鞣N類(lèi)型的資源實(shí)現(xiàn)虛擬化，進(jìn)而使資源集成實(shí)現(xiàn)云端化。對(duì)此，文章針對(duì)工業(yè)4.0下的云制造資源集成進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0;云制造;資源集成;分析

在“工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”等發(fā)展理念提出之后，在極大程度上推進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展步伐，并在此基礎(chǔ)上提出了云制造理論。云制造理論的運(yùn)用主要體現(xiàn)了智能制造模式，基于云制造環(huán)境下，制造資源在地域方面具有分散性，受到了極大的約束性。因此，有效提升云制造資源集成是至關(guān)重要的，在當(dāng)前階段依然是工業(yè)生產(chǎn)中亟需解決的一項(xiàng)難題。

一、工業(yè)4.0下的云制造資源集成與制造資源集成具備了哪些內(nèi)涵

對(duì)于云制造資源集成的內(nèi)涵而言，我們通常能夠知道它是一種具備構(gòu)造性、系統(tǒng)性特點(diǎn)的理念，但是其還能夠理解成為對(duì)一些復(fù)雜性問(wèn)題進(jìn)行有效性的解決。一般情況下，在進(jìn)行云端化計(jì)算的時(shí)候，通常是針對(duì)2個(gè)及2個(gè)以上的要素來(lái)具體實(shí)施的，比如傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等，這樣能夠使其實(shí)現(xiàn)有機(jī)整體集合的有效性構(gòu)建。在構(gòu)建集成范圍區(qū)域性、全球性等集成的時(shí)候，不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為就是將幾個(gè)要素疊加在一起就行了，而是需要依據(jù)一定的集成規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)要素的有機(jī)組合，這樣對(duì)于系統(tǒng)的整體功能有效的獲得提升是有利的。隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，促使工業(yè)的制造模式發(fā)生了巨大的變化。云制造資源集成的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)對(duì)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化新型技術(shù)的充分利用，將制造過(guò)程中的各種資源及能力實(shí)施有機(jī)結(jié)合，比如設(shè)備、物料、技術(shù)、人力等資源以及制造能力的結(jié)合，并不是將這些資源及能力進(jìn)行單純性的疊加，從而使得各個(gè)方面的性?xún)r(jià)比、柔韌性等方面與相應(yīng)速度之間建立關(guān)系，尤其是集成要素與響應(yīng)速度這兩方面的性?xún)r(jià)比，能夠與響應(yīng)速度之間構(gòu)建起良好的制造核心能力。所以云制造資源集成在實(shí)現(xiàn)的情況下，通常是將有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)最大化作為制造目的的，通過(guò)對(duì)各種先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行利用，比如計(jì)算機(jī)信息、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，促使世界范圍內(nèi)存在的線下軟制造資源與硬制造資源，都能夠成為需要使用的一個(gè)對(duì)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)制造能力的有效性整合，最終使需求方在各方面的需求都能夠高效、快速地完成。

二、云制造資源集成框架

云制造技術(shù)的具體實(shí)施過(guò)程中，可以通過(guò)當(dāng)前階段最為先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，比如衛(wèi)星網(wǎng)、傳感器、有線網(wǎng)、條形碼、互聯(lián)網(wǎng)、等技術(shù)，進(jìn)而高效的采集線下資源，并對(duì)線下的狀態(tài)信息進(jìn)行充分的分析，從而建立起一個(gè)云化的虛擬資源池，將系統(tǒng)收集到的各種被虛擬化之后的制造資源實(shí)施整體化整合，并通過(guò)相應(yīng)的活動(dòng)促使制造資源能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互的目的，在具體實(shí)施的過(guò)程中，通常會(huì)將任務(wù)需求的高效性、快速性完成作為目的，從而對(duì)制造資源實(shí)施相應(yīng)地集成。

三、云制造資源集成宏觀建模

在理解制造資源集成的時(shí)候，如果將其簡(jiǎn)單的理解成為l+1=2那是錯(cuò)誤的。在實(shí)際建模的過(guò)程中，一項(xiàng)重要的實(shí)現(xiàn)手段就是資源集成，集成在這種方式下實(shí)現(xiàn)的整體效果與原來(lái)單體制造所體現(xiàn)出來(lái)的作用要更加具有優(yōu)越性。云制造資源集成實(shí)施的最終目的就是能夠大幅度提升生產(chǎn)的有效性，這也是我們對(duì)升核心制造能力進(jìn)行提升的一種有效性的辦法，但是核心制造力與制造資源之間存在著直接的關(guān)系，其在協(xié)作方面體現(xiàn)出的效果極為重要。假設(shè)，能夠作為可集成制造資源的云制造資源數(shù)量為n種，那么在對(duì)這些制造資源能夠獲得的制造能力進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候可以通過(guò)以下算式實(shí)施相應(yīng)的計(jì)算：

A=f（r1，r2，r3，......rn）=

[i=1nkiri]+[j=2nαj（j-1）2]rj-1rj+[q=3nβqq-1q-26]rq-2rq-1rq+...+[m=pn?Πm=pnn-m+1m]r1r2r3...rm+...+ωr1r2r3...rn+ε。

式中：r1，r2，r3，......rn則表示制造資源為n個(gè);ki在其中則代表的每一個(gè)制造資源是不存在協(xié)作關(guān)系的，他們單獨(dú)個(gè)體在發(fā)揮自身作用的時(shí)候，所表現(xiàn)出來(lái)的核心能力貢獻(xiàn)系數(shù);其中α[j（j-1）2]在式中表示的是制造資源兩兩協(xié)作的時(shí)候，對(duì)核心能力的貢獻(xiàn)系數(shù);β[qq-1q-26]這一算式在其中代表的貢獻(xiàn)系數(shù)，是處于β個(gè)相互協(xié)作狀態(tài)下系統(tǒng)核心能力所產(chǎn)生的貢獻(xiàn)系數(shù);而[?Πm=pnn-m+1m]這一算式在式中主要表示的貢獻(xiàn)系數(shù)，是由p個(gè)資源相互協(xié)作的狀態(tài)下系統(tǒng)核心能力產(chǎn)生的貢獻(xiàn)系數(shù)。以此類(lèi)推，為了實(shí)現(xiàn)非線性制造資源集成系統(tǒng)核心能力的增加可以使用以下措施：⑴加強(qiáng)各個(gè)制造資源自身核心能力的提升，即[ki]∈（0，+∞）時(shí)需要將式中的ki值進(jìn)行加大，當(dāng)[ki]∈（-∞，0）時(shí)也需要使式中的[ki]值增大。⑵加強(qiáng)多個(gè)制造資源集成核心能力的提升，當(dāng)式中[ki]、α、β、[φ]、ω這些系數(shù)的取值范圍處于（0，+∞）時(shí)，需要將[ki]、α、β、[φ]、ω這些系數(shù)的值增加;當(dāng)式中[ki]、α、β、[φ]、ω這些系數(shù)的取值范圍處于（-∞，0）的時(shí)候，則需要使[ki]、α、β、[φ]、ω這些系數(shù)值增加。⑶不斷提升各個(gè)制造資源之間協(xié)同工作的能力，這樣能夠使各個(gè)資源之間的協(xié)作的有效性獲得提升，使其對(duì)整個(gè)核心能力都產(chǎn)生極大程度的影響，從而在增值效果方面體現(xiàn)的非常顯著，促使不協(xié)同帶來(lái)的負(fù)面效用獲得減少。⑷能夠有效的加大式中的ε，以達(dá)到增大制造能力的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于工業(yè)4.0下的工業(yè)生產(chǎn)制造，在極大程度上推進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展，最顯著的特征就是實(shí)現(xiàn)云制造資源的集成，促使工業(yè)制造實(shí)現(xiàn)了智能化發(fā)展，進(jìn)一步加快了現(xiàn)代工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。

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