3D打印云服務(wù)平臺的體系架構(gòu)研究

劉金

摘 要：近年來，3D打印技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展，且廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域，已成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制化服務(wù)的重要推動力。在當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)時代，制造業(yè)正朝著大規(guī)模定制化的方向邁進(jìn)，本文據(jù)此對3D打印云服務(wù)平臺的體系架構(gòu)展開研究，首先對3D打印云服務(wù)平臺進(jìn)行了概述，接著重點(diǎn)探討了平臺的體系架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：3D打??；云服務(wù)平臺；體系架構(gòu)

中圖分類號：TP391.73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0045-01

3D打印技術(shù)，是一種通過材料堆積實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速成形的數(shù)字化技術(shù)。當(dāng)前，3D打印已應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，但大部分都處在分散的狀態(tài)，如果能夠?qū)⑾嚓P(guān)設(shè)備有效的配置到供應(yīng)鏈之中，產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及技術(shù)水平必將得到快速的提升。近年來，許多科技企業(yè)都在以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建3D打印共享平臺，使人們的設(shè)計想法迅速轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。可以說，3D打印云服務(wù)平臺為產(chǎn)品的大規(guī)模定制提供了關(guān)鍵技術(shù)上的支持。首先，個性化的產(chǎn)品可通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行表達(dá)；其次，眾多3D打印設(shè)備可實(shí)現(xiàn)共享，進(jìn)而形成一個便捷、高效的定制服務(wù)平臺。雖然當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了多種形式的云服務(wù)平臺，但仍處于起步階段?；诖?，本文就3D打印云服務(wù)平臺的體系架構(gòu)進(jìn)行研究。

1 3D打印云服務(wù)平臺概述

3D打印云服務(wù)平臺，是集合了3D打印技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)手段，來滿足人們多樣化的定制需求的云服務(wù)平臺。其中，匯集了普通用戶、設(shè)計人員、服務(wù)商等多個群體，逐步形成一個具有較強(qiáng)開放性的產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。普通用戶能夠在該平臺上選取符合自身需要的3D模型，或者利用平臺上提供的軟件工具進(jìn)行個性化的產(chǎn)品設(shè)計，或者是在平臺上尋找專業(yè)設(shè)計人員為自己提供產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)。設(shè)計人員則可以在平臺上公開展示自己的個性化創(chuàng)意，如果有人購買則可以獲得一定的收益，還可以及時的與用戶進(jìn)行溝通，對產(chǎn)品創(chuàng)意進(jìn)行進(jìn)一步的完善。服務(wù)商則利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)出用戶需要的各種產(chǎn)品，并在用戶需要時發(fā)送到他們手中。

2 3D打印云服務(wù)平臺的體系架構(gòu)

2.1 資源層

該層主要實(shí)現(xiàn)資源上的匯集，包括生產(chǎn)服務(wù)商、設(shè)計人員、金融服務(wù)、配送服務(wù)等眾多資源，將它們集中到公共的服務(wù)平臺上，提供各種資源的支持，實(shí)現(xiàn)從用戶需求，到產(chǎn)品設(shè)計，再到產(chǎn)品制造，直至配送服務(wù)的完整過程。

2.2 基礎(chǔ)支撐層

該層是位于硬件層上部的基礎(chǔ)層，主要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)支撐服務(wù)。相關(guān)平臺需應(yīng)用IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）的設(shè)備管理模式，為云平臺提供運(yùn)行所需要的特定環(huán)境。

2.3 平臺集成運(yùn)行環(huán)境層

該層對于平臺的運(yùn)行起到了非常關(guān)鍵的作用，能夠有效地確保平臺的穩(wěn)定安全運(yùn)行。3D打印云服務(wù)平臺具有對相關(guān)集成環(huán)境進(jìn)行控制與管理的基本工具集。

2.4 持久化服務(wù)層

該層處在數(shù)據(jù)庫與模型對象之間。3D打印云服務(wù)平臺對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行持久化的服務(wù)，應(yīng)用持久化中間件等形式對各類參數(shù)、邏輯流程實(shí)現(xiàn)持久化存儲，為其中的數(shù)據(jù)庫服務(wù)對象提供相應(yīng)的編程接口，進(jìn)行相關(guān)操作，比如讀、寫或者是更改某些數(shù)據(jù)。

2.5 引擎層

為實(shí)現(xiàn)高效的服務(wù)，云服務(wù)平臺需研究多種性能的引擎，為相關(guān)管理工具的開發(fā)提供技術(shù)上的支撐。各引擎要進(jìn)行合理的劃分，原則上基于高內(nèi)聚、低耦合的特點(diǎn)，并盡可能的考慮到云平臺的特性（還有云計算、云存儲等），可以實(shí)現(xiàn)以服務(wù)集的形式為上層提供快捷的服務(wù)支持。主要涉及到3D設(shè)計、產(chǎn)品預(yù)覽、產(chǎn)品檢測與修復(fù)、交易結(jié)算、服務(wù)管理等方面。

2.6 工具層

3D打印云服務(wù)平臺，為用戶群體提供方便的人機(jī)交互服務(wù)，不斷改善平臺技術(shù)，提高其可用性及功能性，全面支持各類資源與用戶需求的注冊、發(fā)布、查找、匹配等，以及用戶管理、信用評估和社區(qū)構(gòu)建等，涉及到產(chǎn)品設(shè)計工具、云打印工具、需求發(fā)布工具、產(chǎn)品選購工具等。

2.7 訪問層

該層主要實(shí)現(xiàn)用戶與平臺的交互操作。3D打印云服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)了多類型終端的快速接入，同時還實(shí)現(xiàn)了對多類型終端的有效兼容，終端可包括：傳統(tǒng)上的電腦終端，發(fā)展越來越快的移動終端，以及專用性終端等。

2.8 用戶層

該層能夠直接的面對用戶，并為用戶提供服務(wù)。云服務(wù)平臺需設(shè)計好用戶層的功能，以為用戶提供便捷的訪問服務(wù)，以及注冊服務(wù)。可以說，用戶層是用戶與平臺間進(jìn)行信息互動的重要窗口。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 個性化定制服務(wù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們的生活條件得到了顯著的改善，在文化生活、日用產(chǎn)品等方面有了越來越個性化的需求，因此，個性化定制服務(wù)是3D打印云服務(wù)平臺的一項(xiàng)極為關(guān)鍵的技術(shù)。該技術(shù)要求在不同產(chǎn)品的個性化定制階段、不同類型之間實(shí)現(xiàn)協(xié)同運(yùn)作，需要提供良性的運(yùn)營管理模式，需要實(shí)現(xiàn)從用戶需求，到產(chǎn)品設(shè)計，再到產(chǎn)品制造，直至配送服務(wù)的完整過程，進(jìn)而探尋建立“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與3D打印技術(shù)相結(jié)合”的創(chuàng)新型模式。

3.2 交互式3D創(chuàng)意設(shè)計

交互式3D創(chuàng)意設(shè)計是3D打印云服務(wù)平臺的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在線的交互式3D設(shè)計，需要實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、移動系統(tǒng)等多類型接入形式的支持，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：產(chǎn)品外觀設(shè)計、優(yōu)質(zhì)材料選擇、色彩及紋理設(shè)計、數(shù)學(xué)建模、協(xié)作式設(shè)計、效果的預(yù)覽與展示等，從而將多樣化的需求與個性化的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品。

3.3 知識產(chǎn)權(quán)的自動保護(hù)

通過高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可選擇分散的3D打印服務(wù)商來進(jìn)行3D產(chǎn)品打印，但當(dāng)前存在著缺乏知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問題。3D產(chǎn)品數(shù)據(jù)在開放性的傳遞過程中，非常容易被人竊取，這必然會給設(shè)計人員造成無法彌補(bǔ)的損失；而且，將設(shè)計信息發(fā)送給生產(chǎn)服務(wù)商后，也有可能被其非法打印或擴(kuò)散。因此，應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)的自動保護(hù)，通過研究基于3D打印的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，構(gòu)建模型數(shù)據(jù)的自主保護(hù)機(jī)制，從而有效的保護(hù)產(chǎn)品設(shè)計人員的利益，同時也能更好的保持設(shè)計人員的創(chuàng)作熱情。

3.4 大數(shù)據(jù)交易管理技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)時代下，3D打印技術(shù)在多個行業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，也不斷的調(diào)動著人們的創(chuàng)作激情，相關(guān)的產(chǎn)品創(chuàng)意呈現(xiàn)出爆炸式的増長趨勢。面對海量的數(shù)據(jù)信息，如何才能對其進(jìn)行優(yōu)化管理，從眾多數(shù)據(jù)當(dāng)中獲得最有價值的部分，并將所得結(jié)果迅速傳送給用戶；此外，怎樣才能對海量的創(chuàng)意產(chǎn)品進(jìn)行性能上的評估、交易估價等，這都要用到大數(shù)據(jù)交易管理技術(shù)，這也是未來需努力研究的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

3.5 分布式3D打印服務(wù)技術(shù)

3D打印云服務(wù)平臺，將分散在各地的3D打印資源通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)系起來，構(gòu)成一個具有全球化特點(diǎn)的分布式3D打印環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)了更大程度上的社會化制造。分布式3D打印服務(wù)技術(shù)，就是探索的如何高效的管理和分配具有分布式特點(diǎn)的3D打印制造服務(wù)，主要涉及到動態(tài)監(jiān)測、資源匹配以及智能排布等技術(shù)。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，3D打印技術(shù)在眾多行業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，為提升相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率及工藝水平，許多企業(yè)都在創(chuàng)建以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的3D打印平臺。作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與3D打印等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，3D打印云服務(wù)平臺為產(chǎn)品的大規(guī)模定制提供了重要的支持。一方面，可通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表達(dá)更具個性化的產(chǎn)品；另一方面，3D打印設(shè)備的匯聚可形成一個便捷化的定制服務(wù)平臺，進(jìn)而滿足人們不斷增長的個性化需求，在未來有著很好的發(fā)展前景。它使用戶享受到更加豐富的產(chǎn)品服務(wù)，甚至自己動手設(shè)計想要的產(chǎn)品；同時，也提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向著定制服務(wù)轉(zhuǎn)型。此外，通過多種資源的匯集，也帶動了產(chǎn)品設(shè)計、材料研發(fā)、物流服務(wù)等眾多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來通過更加深入的研究和應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)3D打印云服務(wù)平臺的進(jìn)一步完善，從而為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供創(chuàng)新支持。

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