大數據背景下模具行業信息共享平臺構建研究

蔣愛榮 謝幫靈

【摘 要】本文闡述構建模具大數據信息共享平臺的目的與意義，從模具技術的衍生數據資源、整合類型、整合規范性等論述模具技術的大數據資源整合思想，提出構建以數據查詢、數據獲取、數據打印、數據分析、數據歸納、信息示例、需求互動為主要功能模塊，以計算方法、智能工具、專家系統、動態模擬等為特色功能模塊的模具大數據信息共享平臺，以向更多用戶提供強大全面的數據服務，提升我國模具技術整體水平。

【關鍵詞】大數據 ?模具技術 ?信息共享平臺 ?構建

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）07C-0160-03

近年來，我國的模具生產制造水平得到了新的突破與發展，各種工業產品質量與性能大幅提升，成本持續下調，國際競爭力日益增強。當然，模具行業的發展瓶頸仍存，模具企業的技術水平參差不齊成為重大難題。如何能夠更好地均衡各模具企業實力，提升國家整體工業化生產水平，是擺在人們面前的現實問題。大數據時代，模具企業在行業與市場競爭中所產生的數據呈幾何增長態勢，若模具行業能夠將各種優勢資源和不同數據信息進行整合，打造大數據背景下的模具信息共享平臺，并將平臺面向科研機構、大專院校等開放，讓更多的群體可獲取不同信息滿足各自需求，才能實現更多技術理論與實踐知識的共享與融合，才能更高效地提升我國模具技術整體水平。

一、構建模具大數據信息共享平臺的目的與意義

（一）共享資源，助力中小模具企業。當前國內不少中小模具企業依然沿用傳統模具生產方式，技術落后，研發力量不均衡，資源利用率低，產能低下，數據信息冗余，共享效能弱。利用大數據階段的創新理念與技術，構建信息共享平臺，重新武裝中小模具企業的生產管理經營理念，培養現代化高效服務企業，各企業用戶才能真正通過平臺獲得更有優勢的信息資源，獲得來自資金、技術等方面的支持，從而在模具設計開發、加工制造等工藝決策與服務方面有更出色的表現。

（二）集中優勢，增加模具企業效益。借助大數據背景下的模具信息共享平臺，企業用戶的模具開發、設計、制造、加工等各環節的過程信息與成果數據更加透明。企業還能更好地把握消費市場需求從而針對性地擴大業務范圍，投入資金與技術開展專業生產，讓企業自身優勢得到最大化發揮，成功在模具產品的全生命周期的不同環節上打造服務亮點，直接帶動企業收獲更多的利潤增長點。

（三）引導教學，培養模具專業人才。大數據背景下的模具信息共享平臺的開發應用，能夠讓更多的模具行業從業者在生產實踐中掌握最新最全的模具信息。他們一方面在實踐中驗證各種信息的虛假真偽，另一方面也在不斷上傳自己的心得總結與實踐經驗，形成強大的教育資源，以幫助從業者不斷深造，還可為相關院校的學生教育提供可靠的教學資源。

二、模具技術的大數據信息整合思想

模具工業中，企業在模具開發、設計、生產、運輸、應用、維修等環節所需要的技術統稱為模具技術，集機械設計與加工、電加工、熱處理等專業技術和材料學、摩擦力學、潤滑動力學、失效分析等特殊領域技術于一體。可見其知識點眾多，數據信息量龐大，只有加強科學合理地整合，才能整合優化數據，為大數據背景下的模具信息共享平臺構建奠定基礎。

（一）模具技術的衍生數據資源。隨著模具產品的積極問世和推廣應用，模具技術數據信息實現了海量累積，能夠為模具設計、加工、材料、熱處理、潤滑、失效分析等工作提供更多有價值的參考與數據支撐，是技術人員、企業主管、研究學者、學生等相關活動參與者客觀需求的寶貴資源。總體來看，模具技術發展過程中衍生的數據資源具體梳理內容如表1所示。

（二）模具技術的衍生數據整合類型。常規的模具技術衍生數據主要類型涵蓋數字、圖像、表格、文本文檔及其他等，其中數字或數學類的數據占比最大。數據的整合就是利用系統化、集成化的思想將較為分散的模具技術信息數據組合成整體，從而體現服務價值。以模具技術的模具設計資源結構為例，其產生數據內容如表2所示。

（三）模具技術的衍生數據整合規范性。大數據時代背景下，海量數據的匯聚過程變化重重，其中的信息真實性與有效性兼存在較大疑問。模具行業的技術數據，基本是在模具工業發展中不斷積累并反復驗證的重要學術研究成果與實踐經驗，這些數據自然是可靠、真實、有效的，這些數據能夠為后續工作中新的數據處理提供合理基礎。模具技術的衍生數據規范性，是由國家相關權威組織機構來負責管理的，從模具的設計、加工到材料、熱處理、潤滑和失效分析，所有資源都有嚴格把關。職能組織機構通過專業化的采集優選組合分析，形成具有可操作性的規范數據體系，從而能夠在與模具相關的各類活動中發揮支持作用，也能夠為數據信息的共享搭建安全環境。

三、模具技術的大數據信息共享平臺構建研究

模具技術的大數據信息共享平臺的構建，意在通過更精確的數據算法、更合理的數據架構、更高質量的數據內容，讓所有平臺用戶都能便捷準確地掌握所需數據信息。

（一）平臺模塊架構與功能。本文擬建的信息共享平臺主要功能模塊以及特色化功能模塊構架如圖1所示。

圖1中，查詢功能應為平臺實現信息共享服務的基本功能。而隨著數據的增多，基于數據的獲取、打印、分析、歸納等工作將使平臺的信息共享服務更加健全與完善。特色功能模塊使用大數據背景下的先進算法，形成更權威的專家系統與更高效的智能工具，讓用戶的應用變得更有效率。

（二）信息共享平臺的功能展示。本文擬建的模具大數據信息共享平臺具備以下基本功能。

1.釋放計算機的數據處理功能優勢，保障用戶在檢索查詢數據信息時的便捷體驗，保障用戶所得數據的及時、準確、有效。

2.平臺設計有在線模具設計指導功能，以大數據的匯聚分析構建專家數據庫，重點處理用戶在模具設計、加工、熱處理等諸多工作中遭遇的實際問題。為降低精確數據可能造成的輔助失效現象，平臺還建立咨詢溝通機制，如圖2所示。用戶將一些典型難題上傳至平臺后，定期邀請一些行業專家來解答實際問題，同時平臺將可行的解答指導方案作用于平臺的完善與更新，以此為用戶提供更出色的服務。

3.平臺設置有用戶共建功能。平臺用戶中一些具有模具技術經驗的專業人士可及時與平臺管理人員取得聯系，就模具行業新技術、新工藝、新數據等內容通知平臺，在互動交流中加強內容審核。若專業建議被證實正確且具有新意，則將立即收錄至平臺，更新平臺數據庫，促成平臺的建設完善。用戶共建功能關系圖如圖3所示。

四、模具大數據信息共享平臺的特色功能模塊設計

本文擬建的模具大數據信息共享平臺，是面向全社會用戶開放的專業平臺，因此其中有關模具技術的內容類別廣泛，技術輻射及覆蓋面廣。模具專業用戶在平臺上可通過各種基本功能獲得所需數據，但非模具專業用戶則可能受限于對專業知識的掌握不足，使得調用數據的過程較長，時間消耗較多，甚至不能取得實用數據。因此，本平臺的建設充分考慮這一問題，提出了特色功能服務模塊的設計概念，力求所有用戶都能得到最佳數據服務。平臺在提供模具精準科學數據的同時，主動整理歸納邏輯聯系較突出的數據，以關聯度極高的數學模型來實現數據的重組，并對數據知識庫實施智能編程，完成對大數據的雜糅再創新。平臺以計算方法、智能工具、專家系統、動態模擬等特色功能模塊，向更多用戶提供強大全面的數據服務，確保用戶無使用缺憾。

（一）計算方法功能模塊。該模塊主動挖掘原有模具經驗數據中的計算公式、數學模型等數據內容，重新梳理其中的共性特點，形成適用度更高的計算方法。利用計算機的強大邏輯與計算能力，計算方法的總結快速且有效，可減低傳統工作模式中技術人員的出錯率。功能模塊在重組計算公式的過程中，還借助SQL server2000收錄專業工具書中的可查參數，一旦用戶提供已掌握的參數，模塊就會根據所套用的公式在數據庫中調用其中的某些特定參數因子，從而快速計算得到數據結果。一方面提供計算速度，免去查詢參數的過程，另一方面確保了正確度。如計算模具的壓力重心、計算不同類型模具形腔尺寸與零件實際尺寸偏差等問題都十分適用。

（二）智能工具功能模塊。該模塊體現大數據時代計算機的人工智能化，計算機直接代替技術人員梳理已有模具技術經驗與實踐數據，在對照分析、多點優化等過程中完成數據智能處理，加強人機交互操作，逐步簡化原有復雜數據，降低用戶的復雜數據運算困難。例如在熱作模具材料以失效形式選材的工作中，我們已經知道談及熱作模具材料的失效形式，可分熱疲勞、開裂、熱磨損、坍塌失效。失效形式與模具工作溫度、材料高溫硬度、屈服強度、沖擊韌性、熱穩定性能、熱疲勞性能等有關。因此，平臺可以直接給出模具材料失效的經驗判定公式，如對于熱疲勞失效而言，其失效判定經驗公式為T=8*rpl+4*cj+3*rw+2*qf+2*gy，其中rpl代表熱疲勞性能的平均值;rw代表熱穩定性的相對平均值;cj代表性能相對平均值;qf代表屈服強度的相對平均值;gy代表高溫硬度的相對平均值。用戶只需客觀收集相關參數輸入至平臺，就能直接得到反映模具材料失效的相對計算數值，用戶直接比較結算結果后優選出理想材料。

（三）專家系統功能模塊。該模塊指計算機通過大數據的存儲、分析與類化，總結歸納出某領域專家的知識與經驗集，并以模擬專家身份來調用各種知識與經驗處理實際問題。模具行業同樣有大量經驗性的公式與數據可供生產使用，這些來自專家、技術能手的經驗數據將積極錄入共享平臺中，并由平臺完成精細加工，從而能夠更好地作用于實際設計與生產任務中。

（四）動態演示功能模塊。模具信息共享平臺面向全用戶開發，因此有必要增強界面的生動性，提高數據的演示活力，以此幫助用戶在快速掌握數據的同時方便觀摩模具工作的動態畫面，系統性掌握模具相關技術理論與實踐知識，因此動態演示功能模塊的建設很有必要。該模塊在海量數據包或集群中按照不同邏輯算法來處理運行，使得復雜數據變為具有生動性的動態畫面，用戶可直觀地掌握模具工作狀態，不同模具生產成形過程等信息。

動態演示的第一種形式是動畫演示。如在設計沖裁模具任務中，已知模具二維結構圖，由Solidworks軟件將2D圖轉為3D圖并生成裝配圖，平臺利用計算機外顯設置可將沖裁模模具結構以動畫形式表現出來。借助Flash導入功能可直接導入Solidworks所成動畫，并做好相關標識與注釋并搭建鏈接后，就能在不同界面中互通切換，提高了內容關聯性。動態演示的第二種形式是圖表演示。共享平臺的用戶在檢索查詢數據時，有時因關鍵詞模糊搜索會出現大量關聯數據，例如簡易搜索“材料回火穩定性”，出來的數據字符結果太多，這樣給用戶的使用帶來一定的困難，而且多數用戶并不能合理準確地找出不同數據之間的關聯性。在圖表演示功能下，特定控件將主動將不同數據建立直觀關系圖，讓用戶對系列數據的分析更加靈活，對數據選擇的結果更加放心。

大數據背景下，建設信息共享平臺是十分必要的。對于快速發展的模具行業而言，其技術數據大量累積，信息共享平臺屬于必然趨勢。平臺的建設應注重結合強大的計算機功能，時刻緊盯數據的可靠性與系統性，主動服務功能的開發與應用，加強各類用戶的在線交流，為可行數據的共享搭建更多渠道，從而為我國模具技術進步與行業發展做出貢獻。

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【基金項目】廣西高校中青年教師能力提升項目“工業4.0時代柳州汽車模具智慧智造協同制造研究”（2019KY1428）;廣西教育廳科研課題“服務中小型模具企業的協同工作平臺研制”（KY2015YB479）

【作者簡介】蔣愛榮（1984— ），女，廣西百色人，百色學院機械工程系講師，研究方向：機電一體化;謝幫靈（1975— ），男，廣西柳州人，碩士，柳州城市職業學院講師，研究方向：機電一體化專業。

（責編 黎 原）