面向云制造的數(shù)控加工服務關鍵技術

熊博昌

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

關鍵詞：云制造；數(shù)控加工服務；技術

引言：

隨著制造業(yè)向著信息化、網(wǎng)絡化、智能化和服務化的發(fā)展，云計算的概念也被引入了制造業(yè)，從而產生了云制造的理念。云制造是一種面向服務的網(wǎng)絡化制造新模式，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，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

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

二、數(shù)控加工云服務

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，如下圖1所示。

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

2 云服務化的重點

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

三、數(shù)控加工云服務平臺

1 功能結構

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

2 運行機理

云服務系統(tǒng)將數(shù)控加工資源、應用工具、基礎數(shù)據(jù)以及管理服務結合在一起，從而帶來更全面和穩(wěn)定的服務。一般來講，云服務系統(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，還可以高效的集成制造能力、建立組合服務同時控制整個數(shù)控加工的流程。

3 應用方式

從應用方面來看，云服務平臺需要考慮數(shù)控加工的相關工藝要求，把制造資源和制造能力充分的聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)多種應用模式，主要包括：①任務承包。有資源的提供方承包整個加工任務，承包者既可以是一個技術實力強大的組織，同時也可以使臨時組建的多個機構，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，至于生產流程和機構的管理則交由承包者負責。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、設備、物料等資源；軟資源包括應用軟件、應用工具、知識資源等。③基于合作的服務組合。這種服務方式由多方參與合作，實現(xiàn)高度的協(xié)調、效率，從而確保服務的正常進行和實現(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，能夠給出一個詳細的所有相關概念的詞匯表，并對詞匯表內的概念進行詮釋。本體技術與語義技術相結合，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

為了適應云制造背景下的數(shù)控加工服務需求，數(shù)控加工本體知識的組織架構應包含規(guī)則層、概念層和領域層三個部分。概念層是本體建模的主體層，領域層是用于儲存概念層相對應的概念實例，規(guī)則層則是用來整合與數(shù)控加工有關的推理規(guī)則。概念層的建立要求對相關概念的知識進行相應的歸類，再給出各個主體范圍內所牽涉到的概念和相應的屬性，同時用本體語言進行組織和表達，進而產生本體概念集。領域層主要是用于儲存概念層的概念實例，在這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的定義，那么就確定了領域層中具體的孔的實例信息，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。與概念層對應的所有實例都是領域層中的某一個體。

五、結束語

綜上所言，由于數(shù)控加工服務在整體運行中有著至關重要的作用，對于其相關的研究顯得十分必要。要實現(xiàn)這樣的云服務系統(tǒng)，在我國當前的技術條件下還需要克服許多問題，但數(shù)控加工的云服務化是社會發(fā)展的趨勢，也是促進數(shù)控加工技術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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