面向云制造的數(shù)控加工服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

賀文雪

（山東省輕工工程學(xué)校，山東 青島 266000）

近年來，基于我國信息化水平的全面發(fā)展，制造行業(yè)的信息技術(shù)運(yùn)用也逐漸實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及服務(wù)化靠近，云計算理念廣泛深入到制造領(lǐng)域中，衍生出了云制造全新理念，云制造作為一種全新的網(wǎng)絡(luò)化制造模式，其核心在于實現(xiàn)制造資源的網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)營與管理，為制造領(lǐng)域的全過程提供特色制造服務(wù)，其中包括實時獲取、按需求運(yùn)用、優(yōu)質(zhì)廉價和安全可靠的服務(wù)特點，云制造的理念充分展現(xiàn)出云計算和現(xiàn)代化制造模式的優(yōu)勢，充分展現(xiàn)出面向服務(wù)的制造理念，為資源共享以及高效化和低能耗的制造業(yè)帶來全新的發(fā)展道路。

此外，云制造還要對設(shè)備資源、人力資源、軟件資源和物流信息進(jìn)行全面整合，相比于云計算更為復(fù)雜，通過全面開發(fā)和推行云制造服務(wù)平臺，也能夠呈現(xiàn)出發(fā)展的工作體系，在進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計與加工過程中提供良好的云服務(wù)，構(gòu)建完善的服務(wù)化工藝技術(shù)，解決集成技術(shù)問題。

現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)中數(shù)控加工已經(jīng)全面推行了自動化、高效化和柔性加工理念，對靈活多變的數(shù)控加工和高精度零部件的制造起到良好的經(jīng)營效果。為此，以下針對數(shù)控加工的工藝特點和技術(shù)展開分析，探討數(shù)控加工中云服務(wù)的功能和作用，探討數(shù)控加工云服務(wù)的實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)。

1 云制造與云服務(wù)

針對云制造而言，它是基于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)制造后所產(chǎn)生出來的一個嶄新的制造業(yè)形式，其核心理念也仍然屬于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)制造理念，但是這種云制造與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)制造還是有著一定的差異，重點區(qū)別就是云制造中在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)制造模式基礎(chǔ)上，還加入了服務(wù)計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及云計算技術(shù)等新服務(wù)，使得云制造相對于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)制造業(yè)來說更為靈活，并體現(xiàn)出了超強(qiáng)的可擴(kuò)展性和伸縮性，而經(jīng)過近年來的調(diào)研對比證明，云制造業(yè)務(wù)即是在云技術(shù)下產(chǎn)生出來的新制造業(yè)業(yè)務(wù)，利用云業(yè)務(wù)就可以進(jìn)行對企業(yè)生產(chǎn)的全方位集成，滿足新時代下用戶的多元化制造服務(wù)要求。

從廣義層面來看，云制造的內(nèi)容主要包括產(chǎn)品設(shè)計、仿真、產(chǎn)品制造工藝、裝配和加工、產(chǎn)品檢驗、產(chǎn)品運(yùn)輸、供應(yīng)鏈以及維護(hù)保養(yǎng)，關(guān)系整個產(chǎn)品的生命周期。倘若對產(chǎn)品從設(shè)計圖制造零件的每一個環(huán)節(jié)的資源和制造工藝都進(jìn)行描述，在相應(yīng)的領(lǐng)域知識庫的支持下，實現(xiàn)有效的虛擬化封裝，同時可以形成云服務(wù)。通過海量云服務(wù)根據(jù)提前的規(guī)則進(jìn)行聚合，就構(gòu)建了云服務(wù)資源庫，又稱之為制造云，這樣就能夠為客戶帶來開發(fā)、透明和需求使用的服務(wù)體驗。此外，云制造服務(wù)平臺也能夠展現(xiàn)出強(qiáng)大的動態(tài)性與靈活性特點，能夠通過平臺對整個制造云服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一化管理，所以，云制造也可以看作多項云服務(wù)的集合體，云服務(wù)展現(xiàn)出一種全新的需求驅(qū)動化服務(wù)體系，讓用戶不需要直接與每個服務(wù)節(jié)點進(jìn)行交互。

2 數(shù)控加工云服務(wù)

2.1 基本原理

數(shù)控加工主要是通過數(shù)控機(jī)床來完成各個零部件的加工。在云制造理念下，其根本目的就是通過提供各種數(shù)控工藝服務(wù)，與產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)和仿真服務(wù)共同形成生產(chǎn)云，并基于此面向生產(chǎn)的全過程提供多樣化服務(wù)。在云加工理念的支撐下，數(shù)控加工資源服務(wù)提供者、資源使用者與運(yùn)營者之間都是用戶的知識庫，將它們共同組織為一種有機(jī)集合體。在其中，資源運(yùn)營者負(fù)責(zé)對整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)作出合理規(guī)劃，并共同構(gòu)建開放的業(yè)務(wù)環(huán)境和經(jīng)營模式，而資源服務(wù)提供者則要通過整個服務(wù)系統(tǒng)，利用自身生產(chǎn)資源與加工能力之間的云端連接，提供完整的數(shù)控加工服務(wù)，而資源使用者也可以通過需要的付費(fèi)方式來獲取數(shù)控加工服務(wù)，因此當(dāng)資源使用者要求對某一個零部件進(jìn)行加工時，就可向云端服務(wù)平臺直接發(fā)出要求，而云付服務(wù)在運(yùn)用中就能夠根據(jù)接收到的要求，實現(xiàn)云調(diào)度，同時完成生產(chǎn)與加工任務(wù)，并將其配送給終端用戶。

2.2 云服務(wù)化關(guān)鍵問題

云業(yè)務(wù)的產(chǎn)生過程是根據(jù)生產(chǎn)資源和加工能力而進(jìn)行的業(yè)務(wù)模型設(shè)計，在云制造背景下，生產(chǎn)資源一般存在著明顯的動態(tài)性、分散化、異構(gòu)特性和自治性等特征，在云業(yè)務(wù)處理過程中，需要對大量的共性問題加以處理，包括對資源的感知和虛擬連接，同時還要對服務(wù)化封裝服務(wù)，從而具體到數(shù)控工藝生產(chǎn)的云業(yè)務(wù)，一般情況下還包含數(shù)控機(jī)床的實際加工，同時也包含工藝設(shè)計和仿真校對等工作，但無論是哪一種技術(shù)的管理都十分復(fù)雜，所以除了云服務(wù)共性問題外，必須充分考慮該領(lǐng)域的特殊性。

為了組建面向數(shù)控機(jī)床的云制造服務(wù)，首先要整合各類以數(shù)控機(jī)床為核心的硬件資源，其中包括數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工平臺、數(shù)控車床以及數(shù)控鏜床，另外也包括一些特種加工設(shè)備，例如線切割機(jī)床、電火花加工機(jī)床以及火焰切割機(jī)，這些數(shù)控機(jī)床雖然同屬于一類設(shè)備，但是在精度、控制模式、操作、功能以及樣式上都存在較大的差別，隨著各類數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，如果沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，就無法有效地進(jìn)行集中整合。其次，數(shù)控機(jī)床作為加工的核心設(shè)備，數(shù)控機(jī)床提供的服務(wù)和工裝、用戶操作和工藝等服務(wù)，特別是一些高精尖機(jī)床，它的制造能力不僅僅受到硬件設(shè)備的影響，更重要的是軟件工藝與知識，都在不同程度上影響著制造能力，這些知識的表達(dá)與存儲都存在較大的差別，比如手冊形式工藝和說明書形式的參數(shù)等，所以，科學(xué)構(gòu)建知識數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)云服務(wù)化的關(guān)鍵。

3 數(shù)控加工云服務(wù)平臺

基于數(shù)控加工和云服務(wù)的有效融合，通過云服務(wù)平臺的原理來看，云服務(wù)平臺的構(gòu)建主要包括資源經(jīng)營者、使用者和擁有者，而其中經(jīng)營者主要負(fù)責(zé)為二者提供各項服務(wù)，資源的使用者負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)平臺的搭建，并為用戶提供各項資源，資源使用者能夠結(jié)合不同的資源數(shù)據(jù)，滿足用戶的技術(shù)需求，同時利用網(wǎng)絡(luò)化平臺實現(xiàn)技術(shù)交流和傳播。

3.1 數(shù)控加工云服務(wù)平臺的功能與結(jié)構(gòu)

數(shù)字控制加工的業(yè)務(wù)主要分為基礎(chǔ)級、應(yīng)用級、集成層，其中基礎(chǔ)層主要是包含了數(shù)控車床的工藝技術(shù)、機(jī)械特征數(shù)據(jù)和兼容性數(shù)據(jù)，而應(yīng)用級則主要承擔(dān)了集成復(fù)雜控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理云業(yè)務(wù)以及用戶數(shù)據(jù)管理服務(wù)等職責(zé)，但一般也會把應(yīng)用級技術(shù)運(yùn)用在大規(guī)模的加工行業(yè)中。集成層主要由業(yè)務(wù)集成與數(shù)據(jù)管理接口平臺所組成，它負(fù)責(zé)管理企業(yè)各個部位的加工工具和制造資源，并通過云服務(wù)平臺進(jìn)行資源整合，并把技術(shù)與資料傳遞給使用者。

3.2 數(shù)控加工云服務(wù)平臺的運(yùn)行原理

針對數(shù)控加工云服務(wù)系統(tǒng)的工作原理而言，主要是通過向用戶提交加工技術(shù)要求為開始，通過云服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)用戶所提供的數(shù)控加工技術(shù)相關(guān)需求資料進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，同時在平臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)對用戶的加工需要資料進(jìn)行全面匹配，然后再與用戶進(jìn)行溝通，篩選用戶感興趣的數(shù)控加工技能，同時使用戶利用云服務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)資源學(xué)習(xí)，從而迅速并有效地投身零部件機(jī)械加工中，進(jìn)一步提升數(shù)控加工生產(chǎn)的技術(shù)水平。

3.3 數(shù)控加工云服務(wù)平臺的應(yīng)用方式

對于數(shù)控加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，通過云服務(wù)平臺的有效構(gòu)建，能夠結(jié)合用戶的實際技術(shù)需求，為其提供精準(zhǔn)的數(shù)控工藝建設(shè)，從而有效地實現(xiàn)制造領(lǐng)域的實際需求，通過面向云平臺的數(shù)控加工服務(wù)工件，還要結(jié)合模塊化的任務(wù)承包以及自用工藝情況，用戶就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控加工資源的合理運(yùn)用，在運(yùn)用云平臺的數(shù)據(jù)后可以自行返還資源給平臺。該平臺的服務(wù)能力較強(qiáng)，可以提供不同形式的服務(wù)，更好的滿足客戶的需求。在平臺的實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)用戶需求以多種靈活的方式提供服務(wù)。具體而言，這些服務(wù)主要包括以下幾點：首先，平臺可以提供任務(wù)承包方面的服務(wù)。在這種服務(wù)模式下，資源方采用承包的方式，直接完成相關(guān)的加工任務(wù)。這里所指的資源方比較靈活，可以由具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)來承包，也可以根據(jù)加工任務(wù)的復(fù)雜程度，由多個結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合，共同完成相關(guān)的加工任務(wù)。在這種服務(wù)模式下，有助于資源的整合，并且可以確保承包方的能力，進(jìn)而更好地提供加工服務(wù)。與此同時，在這種模式下，平臺經(jīng)營者則發(fā)揮著橋梁與紐帶的作用，同時也要對承包與加工過程進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)督，確保加工任務(wù)能夠順利完成。而其他的相關(guān)加工任務(wù)與責(zé)任則需要由承包方負(fù)責(zé)，由此可見，借助這種方式，平臺經(jīng)營者的工作相對更加輕松，并且承擔(dān)的責(zé)任更少。其次，資源租賃模式。所謂的資源租賃，其中資源主要包括軟資源與硬資源兩種，而資源租賃則更多的是指硬件資源的租賃。其中包括物料資源的租賃以及設(shè)備資源的租賃等。用戶只需通過平臺，并付出相應(yīng)的報酬便可以使用這些硬資源，完成數(shù)控加工任務(wù)。由于這種租賃模式屬于低層次的云服務(wù)活動，因此通常情況下只能進(jìn)行相對簡單的加工，而針對數(shù)控加工則需要借助相關(guān)的數(shù)控設(shè)備，因此用戶難以借助普通設(shè)備來完成相應(yīng)的加工任務(wù)。這使得資源租賃模式的應(yīng)用會在一定程度上受到限制和制約。除此之外，資源租賃中也可以進(jìn)行軟資源的租賃，如各種應(yīng)用軟件的租賃、知識資源的租賃等。軟資源的租賃，首先要對相關(guān)資源進(jìn)行虛擬資源服務(wù)化，然后再由平臺負(fù)責(zé)監(jiān)管，用戶可以在付出相應(yīng)的報酬的基礎(chǔ)上，借助平臺調(diào)用相關(guān)資源。再次，制造能力提供模式。對于數(shù)控加工而言，對制造能力要求較高，所謂制造能力不僅僅局限于機(jī)床操作能力以及加工管理能力，同時還包括工藝規(guī)劃能力以及數(shù)控編程能力等，只有具備以上能力才能更好地完成數(shù)控加工任務(wù)。由于部分用戶并不具備相應(yīng)的能力，因此平臺可以為其提供制造能力租賃，用戶在付出相應(yīng)報酬的基礎(chǔ)上，便可以通過平臺獲取相關(guān)的能力支持。制造能力提供者具有多元化的特點，既可以是平臺經(jīng)營管理者，也可以是資源提供者，還可以是相關(guān)機(jī)構(gòu)或者個人。以機(jī)構(gòu)為例，借助機(jī)構(gòu)自身的技術(shù)優(yōu)勢，通過平臺向用戶提供相應(yīng)的能力支持，最終保障數(shù)控加工任務(wù)的順利完成。

4 云制造數(shù)控加工服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

對數(shù)控加工而言，由于其已經(jīng)成為一個相當(dāng)復(fù)雜的加工過程，為了能夠讓使用者更為清晰地了解整個工藝程序，并獲取大數(shù)據(jù)加工技術(shù)，人們正在不斷研發(fā)著數(shù)控加工云服務(wù)，為人們創(chuàng)造完善的資源平臺，由于數(shù)控加工服務(wù)主要包括了各虛擬接口、資源感知技術(shù)和服務(wù)化封裝等內(nèi)容，但同時也具有藝術(shù)設(shè)計與數(shù)控編程，所以數(shù)控加工云服務(wù)為了把這些技術(shù)和內(nèi)容更加全面的展示開來，就需要解決如下關(guān)鍵性的服務(wù)要求。其一，為了保證云服務(wù)提供技術(shù)信息和與實際的工藝環(huán)節(jié)一致，資源擁有者必須深入實際工藝環(huán)節(jié)中，了解數(shù)控機(jī)床的硬件結(jié)構(gòu)和類型及整個數(shù)控加工技術(shù)。其二，云服務(wù)平臺也要在提高數(shù)控設(shè)備操作人員操作能力的基礎(chǔ)上，全面掌握數(shù)控機(jī)床的軟件兼容性和使用性能，在服務(wù)平臺上為用戶展示數(shù)控機(jī)床設(shè)備的操作流程和軟件結(jié)構(gòu)，鼓勵實際操作過程中全面創(chuàng)新，以此來提高數(shù)控加工效率。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，制造業(yè)也實現(xiàn)了大力發(fā)展，給人們的生產(chǎn)和生活帶去了極大的便利，同時也滿足人們多元化需求?；谥圃煨袠I(yè)的發(fā)展和零部件加工來說，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的，為了能夠有效提高當(dāng)前的數(shù)控加工技術(shù)，在現(xiàn)代云計算理念和信息化技術(shù)的幫助下，人們已經(jīng)全面推行了云生產(chǎn)理念，并在數(shù)控加工中取得了不錯的成效，同時通過云生產(chǎn)加工服務(wù)的提供，也充分展示出了網(wǎng)絡(luò)加工云平臺的技術(shù)優(yōu)越性，給人們帶來了完善的數(shù)控加工技能展示與指導(dǎo)，從而帶動了數(shù)控加工技術(shù)的全面升級，數(shù)控加工云服務(wù)的資源擁有者和資源用戶可以在實際加工中，進(jìn)一步熟悉數(shù)字控制生產(chǎn)加工的各個環(huán)節(jié)，并且可以對數(shù)控機(jī)床的種類、功能和操作參數(shù)等加以了解，從而確保通過云平臺提供高質(zhì)量的技術(shù)咨詢服務(wù)，進(jìn)而提升了數(shù)控加工的高效性。