面向云制造的數(shù)控加工服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

熊博昌

摘要：本文根據(jù)云制造、云服務(wù)的基本原理總結(jié)了數(shù)控加工云服務(wù)的基本特點，分析了數(shù)控加工資源和能力云服務(wù)化的重點，提出了構(gòu)建相應(yīng)系統(tǒng)的方式和要點，分析了其意義和可行性。

關(guān)鍵詞：云制造；數(shù)控加工服務(wù)；技術(shù)

引言：

隨著制造業(yè)向著信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和服務(wù)化的發(fā)展，云計算的概念也被引入了制造業(yè)，從而產(chǎn)生了云制造的理念。云制造是一種面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式，能夠通過制造資源的智能化管理和經(jīng)營，給制造全生命周期過程帶來高效的、及時的、安全可靠的各種服務(wù)，為實現(xiàn)資源共享和高效低耗的制造提供了新的途徑。

一、云制造與云服務(wù)

云制造是網(wǎng)絡(luò)化制造的一種新形式，屬于網(wǎng)絡(luò)化制造的范圍，相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化制造方式，云制造結(jié)合了云計算、互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)計算等技術(shù)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加靈活多樣，具有更強的變化性和拓展性。云制造服務(wù)是由云技術(shù)衍生出的相應(yīng)的制造服務(wù)，利用云技術(shù)能夠滿足企業(yè)的制造能力建立整合服務(wù)，從而適應(yīng)客戶的不同需求和制造的要求。

二、數(shù)控加工云服務(wù)

1 基本原理

數(shù)控加工是通過數(shù)控機床完成零件加工的一種工藝，按照云制造的基本原理，只需把數(shù)控加工的相關(guān)信息和功能連入云制造系統(tǒng)，就能夠建立數(shù)控加工云服務(wù)，如下圖1所示。

可以把數(shù)控加工云服務(wù)認(rèn)為是制造云中的一個云朵，與其他的云朵比如設(shè)計服務(wù)、仿真服務(wù)等形成制造云，從而對制造全生命周期應(yīng)用提供所需的服務(wù)。

2 云服務(wù)化的重點

云服務(wù)的建立是制造資源、制造能力的云服務(wù)化的過程。云制造環(huán)境下的制造資源一般有明顯的分散性、自理性、異構(gòu)性和動態(tài)性等特征，在實際的服務(wù)化過程中要考慮共性方面的問題。具體到數(shù)控加工云服務(wù)這一塊上，一般是數(shù)控機床上的實際加工，包括工藝設(shè)計、數(shù)控編程和仿真檢驗等相關(guān)的流程，不管是技術(shù)層面還是管理層面，這都是一個復(fù)雜的過程。所以除開云服務(wù)共性的問題外，我們還需要注重相關(guān)領(lǐng)域的特定需求。

三、數(shù)控加工云服務(wù)平臺

1 功能結(jié)構(gòu)

通常面向數(shù)控加工的云服務(wù)平臺如下圖2所示。這種平臺分為應(yīng)用管理層、應(yīng)用集成層和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層三個板塊。應(yīng)用管理層負(fù)責(zé)用戶、系統(tǒng)、云服務(wù)、數(shù)據(jù)和云服務(wù)發(fā)布的管理，應(yīng)用集成層是由數(shù)據(jù)接口平臺以及服務(wù)集成應(yīng)用工具構(gòu)成，任務(wù)是將散布在不同位置的制造資源和由不同組織提供的應(yīng)用工具集合起來，從而提供工藝設(shè)計、數(shù)控編程等一系列與數(shù)控加工工藝相關(guān)的服務(wù)的集成。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層包括數(shù)控加工設(shè)備、刀具、軟件、制造能力和相關(guān)工藝等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和方法，由資源提供者、應(yīng)用工具的開發(fā)者來提供。

2 運行機理

云服務(wù)系統(tǒng)將數(shù)控加工資源、應(yīng)用工具、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及管理服務(wù)結(jié)合在一起，從而帶來更全面和穩(wěn)定的服務(wù)。一般來講，云服務(wù)系統(tǒng)不僅可以通過數(shù)控加工資源為分散在不同地方的用戶提供服務(wù)，還可以高效的集成制造能力、建立組合服務(wù)同時控制整個數(shù)控加工的流程。

3 應(yīng)用方式

從應(yīng)用方面來看，云服務(wù)平臺需要考慮數(shù)控加工的相關(guān)工藝要求，把制造資源和制造能力充分的聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)多種應(yīng)用模式，主要包括：①任務(wù)承包。有資源的提供方承包整個加工任務(wù)，承包者既可以是一個技術(shù)實力強大的組織，同時也可以使臨時組建的多個機構(gòu)，這種方式中平臺的運營者只發(fā)揮聯(lián)系和監(jiān)管的功能，至于生產(chǎn)流程和機構(gòu)的管理則交由承包者負(fù)責(zé)。②將數(shù)控加工資源分為硬資源和軟資源，硬資源包含計算、設(shè)備、物料等資源；軟資源包括應(yīng)用軟件、應(yīng)用工具、知識資源等。③基于合作的服務(wù)組合。這種服務(wù)方式由多方參與合作，實現(xiàn)高度的協(xié)調(diào)、效率，從而確保服務(wù)的正常進行和實現(xiàn)。

四、數(shù)控加工知識的建模

1 基于本體的知識建模方法

本體是對現(xiàn)實對象概念化說明的方法，能夠給出一個詳細(xì)的所有相關(guān)概念的詞匯表，并對詞匯表內(nèi)的概念進行詮釋。本體技術(shù)與語義技術(shù)相結(jié)合，使得互聯(lián)網(wǎng)知識的集合與搜索變得更加便捷，同時也讓各個領(lǐng)域本體之間的資源共享變得更加簡便。

2 數(shù)控加工知識庫的建立

為了適應(yīng)云制造背景下的數(shù)控加工服務(wù)需求，數(shù)控加工本體知識的組織架構(gòu)應(yīng)包含規(guī)則層、概念層和領(lǐng)域?qū)尤齻€部分。概念層是本體建模的主體層，領(lǐng)域?qū)邮怯糜趦Υ娓拍顚酉鄬?yīng)的概念實例，規(guī)則層則是用來整合與數(shù)控加工有關(guān)的推理規(guī)則。概念層的建立要求對相關(guān)概念的知識進行相應(yīng)的歸類，再給出各個主體范圍內(nèi)所牽涉到的概念和相應(yīng)的屬性，同時用本體語言進行組織和表達(dá)，進而產(chǎn)生本體概念集。領(lǐng)域?qū)又饕怯糜趦Υ娓拍顚拥母拍顚嵗谶@一層中所有的資源都是加工中的具體的實際對象，帶有確定的屬性值，比如概念層中對孔進行相應(yīng)的定義，那么就確定了領(lǐng)域?qū)又芯唧w的孔的實例信息，即某一數(shù)控加工中孔的實際數(shù)據(jù)信息和工藝流程操作信息。與概念層對應(yīng)的所有實例都是領(lǐng)域?qū)又械哪骋粋€體。

五、結(jié)束語

綜上所言，由于數(shù)控加工服務(wù)在整體運行中有著至關(guān)重要的作用，對于其相關(guān)的研究顯得十分必要。要實現(xiàn)這樣的云服務(wù)系統(tǒng)，在我國當(dāng)前的技術(shù)條件下還需要克服許多問題，但數(shù)控加工的云服務(wù)化是社會發(fā)展的趨勢，也是促進數(shù)控加工技術(shù)自身突破的重要舉措，對于提高我國的制造水平有著重要意義。

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