基于數字孿生的云邊協同3D打印研究*

郭 亮，程云熙，曾 鳴，萬長成

（1. 西南石油大學，成都 610500；2. 工業云制造（四川）創新中心有限公司，成都610041）

云制造是一種面向服務的新型網絡化制造模式，其核心思想是利用先進信息技術將“制造資源和能力”封裝為“服務”，為各類用戶提供按需使用的制造服務[1]。近10余年來，國內外學者針對云制造的研究主要集中在資源虛擬化、優化調度、平臺架構等相關方面，形成了覆蓋云制造服務全生命周期的研究體系[2]，形成了面向航空、模具、汽摩、3D打印等領域[3-6]的云制造架構，建成了私有云、公有云、混合云等云平臺模式。

然而，傳統云制造模式“一切上云”的思想存在諸多問題，首先，基于云的數據分析與決策帶來的高延時等問題難以滿足工業的需求；同時，由于帶寬限制只能將有限的數據上傳至云端進行分析處理，使得本地的海量數據無法得到充分應用；再者，傳統云制造模式下的任務調度難以適配現場生成環境動態變化。近年來新一代信息技術，比如數字孿生[7-8]、5G通信[9]、大數據[10]、邊緣計算[11]等得到快速發展，推動著云制造系統的演變和進化。云制造正在從單一的云端向云邊協同制造范式轉變。特別是，引入數字孿生的理念將各種制造設備轉變成工業物聯網終端，并實時接入到云平臺是云制造內涵發展的新趨勢。在數字孿生方面，Xu[12]提出了機床4.0（Machine tools 4.0）概念，構建了面向Cyberphysical machine tools（CPMT）的系統開發方法；Liu等[13]和Zhang等[14]分別從不同角度對CPMT框架及技術體系進行了研究；孫元亮等[15]提出了面向數字孿生的智能生產線監控系統；……