導(dǎo)語：云制造與數(shù)控加工論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1云制造與SOA

1.1云制造

1）制造能力及資源

指產(chǎn)品全生命周期所需的資源的總和，包括制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計能力、生產(chǎn)能力和加工設(shè)備等。

2）制造云

租用服務(wù)提供商的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備等硬件設(shè)備搭建制造云的硬件平臺，通過感知器感知分散的制造能力及資源，將之虛擬接入制造云，最后對虛擬資源進行封裝，形成云服務(wù)。根據(jù)云的部署模式和云的使用范圍，可以將制造云分為制造公云和制造私云。

3）用戶

包括企業(yè)用戶和個人用戶，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)借助云制造平臺按需訂購服務(wù)。

1.2面向服務(wù)的架構(gòu)——SOA

面向服務(wù)的架構(gòu)（ServiceOrientedArchitecture,SOA）是一種高層的架構(gòu)模型，它將一個企業(yè)的所有業(yè)務(wù)分為多個服務(wù)，將這些服務(wù)抽象到一個統(tǒng)一域，在這個統(tǒng)一域中使用這些服務(wù)，各個服務(wù)之間是獨立的，當(dāng)企業(yè)的業(yè)務(wù)需求改變時，這些服務(wù)被重新組合，構(gòu)成新的解決方案。在基于SOA架構(gòu)的系統(tǒng)中，應(yīng)用程序的功能是由一些松耦合的服務(wù)組合起來的，SOA為企業(yè)架構(gòu)增添了靈活性，使企業(yè)的IT系統(tǒng)能夠靈活的通過配置層快速適應(yīng)新的業(yè)務(wù)變化，而不是重新開發(fā)IT系統(tǒng)。SOA作為一個成熟的體系結(jié)構(gòu)，能夠為云制造引入成熟的工作流程。一個基于SOA的系統(tǒng)中，所有的功能都被定義為服務(wù)，所有的服務(wù)都是獨立的，云制造平臺利用SOA將企業(yè)的制造能力與資源以服務(wù)的形式提供給用戶，利用SOA架構(gòu)和虛擬化技術(shù)，整合制造能力和資源，借助網(wǎng)絡(luò)上租用的服務(wù)器群強大的處理能力，為用戶提供方便快捷的服務(wù)，實現(xiàn)企業(yè)的有序管理。

2數(shù)控加工廠云制造平臺體系架構(gòu)

數(shù)控加工廠云制造平臺架構(gòu)如圖2所示，云制造平臺由數(shù)控加工廠、制造云和用戶三部分組成。數(shù)控加工廠采用面向服務(wù)的SOA架構(gòu)模式，利用制造公云成本低的優(yōu)勢，將對用戶開放的應(yīng)用服務(wù)運行在制造公云上，將安全要求高的關(guān)鍵性應(yīng)用服務(wù)運行在制造私云上，實現(xiàn)了企業(yè)到制造云的服務(wù)延伸。用戶可通過終端與制造云進行信息交互，訂購自己需要的服務(wù)。

2.1數(shù)控加工廠SOA架構(gòu)

數(shù)控加工廠SOA架構(gòu)如圖3所示，所有程序和功能封裝在一個個服務(wù)中，數(shù)控廠通過總線的方式將這些服務(wù)組合起來，構(gòu)成需要的系統(tǒng)。數(shù)控加工廠的SOA架構(gòu)主要包括以下八類服務(wù)：

1）智能保障類服務(wù)

主要指智能保障機床正常運行的服務(wù)，包括機床狀態(tài)監(jiān)測服務(wù)、信號處理服務(wù)、機床故障預(yù)警服務(wù)、機床健康狀態(tài)評估服務(wù)等。智能保障類服務(wù)是融合云制造的數(shù)控加工廠SOA的核心組成部分。

2）工藝優(yōu)化類服務(wù)

主要指工藝優(yōu)化過程中涉及的相關(guān)服務(wù)，包括零件加工工藝分析服務(wù)、數(shù)控加工仿真服務(wù)、工藝決策專家系統(tǒng)服務(wù)、快速數(shù)控編程服務(wù)等。工藝優(yōu)化類服務(wù)是融合云制造的數(shù)控加工廠SOA的關(guān)鍵組成部分。

3）生產(chǎn)現(xiàn)場管理類服務(wù)

主要指整合現(xiàn)有資源，制定高效合理的生產(chǎn)計劃及與生產(chǎn)現(xiàn)場相關(guān)的服務(wù)，包括智能化生產(chǎn)計劃管理及動態(tài)調(diào)度服務(wù)、現(xiàn)場工藝更改服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗服務(wù)、加工原材料管理服務(wù)、刀具配套管理服務(wù)、工裝夾具管理服務(wù)、設(shè)備維修滾動計劃及派工服務(wù)、機床精度檢測及點檢服務(wù)等。生產(chǎn)現(xiàn)場管理類服務(wù)是融合云制造的數(shù)控加工廠SOA的重要組成部分。

4）軟件開發(fā)類服務(wù)

主要指與軟件開發(fā)相關(guān)的服務(wù)，特別是關(guān)鍵核心算法的軟件開發(fā)服務(wù)，包括絲杠壽命預(yù)測算法開發(fā)服務(wù)、導(dǎo)軌壽命預(yù)測算法開發(fā)服務(wù)、主軸壽命預(yù)測算法開發(fā)服務(wù)、絲杠性能評估算法開發(fā)服務(wù)、導(dǎo)軌性能評估算法開發(fā)服務(wù)、主軸性能評估算法開發(fā)服務(wù)、工藝優(yōu)化算法開發(fā)服務(wù)等。

5）企業(yè)內(nèi)部信息管理類服務(wù)

主要指企業(yè)內(nèi)部運作管理相關(guān)的服務(wù)，包括財務(wù)管理服務(wù)等。

6）企業(yè)日常管理類服務(wù)

主要指企業(yè)日常提供給用戶的服務(wù)，包括門戶網(wǎng)站建設(shè)服務(wù)、人事招聘服務(wù)和企業(yè)郵箱服務(wù)等。

7）企業(yè)制造能力及資源訂制類服務(wù)

主要指用戶可訂制企業(yè)制造能力及資源類的服務(wù)，包括空閑設(shè)計能力訂制服務(wù)、空閑生產(chǎn)能力訂制服務(wù)和空閑加工設(shè)備訂制服務(wù)等。

8）銷售及售后管理類服務(wù)

主要指負(fù)責(zé)產(chǎn)品銷售及售后，形成銷售業(yè)務(wù)解決方案類的服務(wù)，包括庫存服務(wù)、訂貨服務(wù)、發(fā)貨服務(wù)、客戶信息管理服務(wù)、退換貨管理服務(wù)等。

2.2制造云

數(shù)控加工廠的制造云架構(gòu)如圖4所示，主要包括基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)層、平臺即服務(wù)層、軟件即服務(wù)層、服務(wù)管理層和用戶訪問層五個部分。制造云的本質(zhì)是通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供服務(wù)，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)層、平臺即服務(wù)層、軟件即服務(wù)層是制造云提供的不同層次的服務(wù)。根據(jù)服務(wù)的部署方式和服務(wù)的對象范圍，還可將制造云分為制造公云和制造私云。

1）基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）層

指基礎(chǔ)架構(gòu)層面的制造云服務(wù)，利用虛擬化技術(shù)，隱藏了復(fù)雜的物理資源?；A(chǔ)即架構(gòu)層包括硬件資源、服務(wù)器服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和存儲服務(wù)等，硬件資源指支撐制造云服務(wù)的各種物理設(shè)備，服務(wù)器服務(wù)提供給用戶虛擬的服務(wù)器環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供給用戶網(wǎng)絡(luò)處理的能力，存儲服務(wù)提供給用戶存儲能力，用戶可以利用基礎(chǔ)架構(gòu)層提供的各種服務(wù)靈活的搭建自己的應(yīng)用?；A(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)是一種經(jīng)濟有效的模型，集中對硬件資源進行管理，降低了硬件維護費用，提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

2）平臺即服務(wù)（PaaS）層

平臺即服務(wù)層通過對基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)層的服務(wù)進行封裝來提供更高級的服務(wù)，如中間件服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)和軟件開發(fā)等，用戶可以利用這些高級服務(wù)搭建自己的應(yīng)用。平臺即服務(wù)能夠靈活的擴展和調(diào)配資源，加快軟件開發(fā)速度，降低軟件開發(fā)成本。

3）軟件即服務(wù)（SaaS）層

軟件即服務(wù)層為用戶提供軟件應(yīng)用服務(wù)。包括智能保障系統(tǒng)、工藝優(yōu)化系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)、企業(yè)內(nèi)部信息管理系統(tǒng)、企業(yè)日常管理系統(tǒng)、銷售及售后管理系統(tǒng)和企業(yè)制造能力及資源訂制系統(tǒng)等。數(shù)控廠將應(yīng)用軟件部署在服務(wù)器上，免除了數(shù)控廠和客戶的終端服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全等軟硬件的升級維護工作，數(shù)控廠無需配備專門的IT管理人員和維護人員，客戶通過用戶終端和互聯(lián)網(wǎng)即可訂購需要的服務(wù)。

4）服務(wù)管理層

服務(wù)管理層提供對制造云服務(wù)的管理功能。服務(wù)管理主要分為業(yè)務(wù)層面和IT層面，在業(yè)務(wù)層，系統(tǒng)需要提供業(yè)務(wù)正常運作所需的各種功能，在IT層，系統(tǒng)對提供給用戶的各種IT服務(wù)的生命周期進行統(tǒng)一管理。

5）用戶訪問層

用戶訪問層是方便用戶使用制造云服務(wù)所需的各種支撐服務(wù)，包括服務(wù)訪問、訂閱管理和服務(wù)目錄等。服務(wù)訪問為各種層次的制造云服務(wù)提供訪問接口，訂閱管理提供對服務(wù)的管理功能，服務(wù)目錄是服務(wù)的列表，用戶可以根據(jù)需要從中選擇需要使用的制造云服務(wù)。

3云制造平臺關(guān)鍵技術(shù)研究

隨著我國制造業(yè)水平的提升，數(shù)控機床已成為機械加工領(lǐng)域的重要設(shè)備，企業(yè)對數(shù)控機床的依賴程度也越來越高。下面圍繞數(shù)控機床，對構(gòu)建的數(shù)控加工廠云制造平臺的核心關(guān)鍵技術(shù)進行深入闡述，主要包括數(shù)控機床智能保障系統(tǒng)、工藝優(yōu)化系統(tǒng)、現(xiàn)場應(yīng)用管理系統(tǒng)等。云制造平臺關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系如圖5所示，智能保障系統(tǒng)、工藝優(yōu)化系統(tǒng)、現(xiàn)場應(yīng)用管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，應(yīng)用程序獨立于數(shù)據(jù)的邏輯表示與存儲，減少了數(shù)據(jù)的冗余，保證了數(shù)據(jù)的完整和安全，縮短了用戶開發(fā)應(yīng)用程序的時間。

3.1數(shù)控機床智能保障系統(tǒng)

企業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著數(shù)控機床性能的退化，機床故障率逐漸升高，增加了企業(yè)的維護成本，影響企業(yè)生產(chǎn)效率。為保證數(shù)控機床安全可靠的連續(xù)運行，盡量減少故障停機時間并延長機床的工作周期，本文架構(gòu)的數(shù)控加工廠云制造平臺引入了數(shù)控機床智能保障系統(tǒng)。如圖6所示，數(shù)控機床智能保障系統(tǒng)由信號處理模塊、機床故障預(yù)警模塊、機床健康狀態(tài)評估模塊和數(shù)據(jù)庫組成。信號處理模塊提取的信號敏感特征輸入到機床故障預(yù)警模塊，機床故障預(yù)警模塊提前預(yù)警機床的故障，機床健康狀態(tài)評估模塊實時評估機床狀態(tài)，為機床的維修維護提供參考。

3.2工藝優(yōu)化系統(tǒng)

工藝優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示，工藝分析結(jié)果和仿真結(jié)果輸入到專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)決策出最優(yōu)工藝，數(shù)控編程模塊根據(jù)決策出的最優(yōu)工藝生成相應(yīng)的加工代碼。各個模塊的輸出結(jié)果交由數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，同時，數(shù)據(jù)庫為各個模塊提供必要的數(shù)據(jù)支持。

4結(jié)束語

云制造體系架構(gòu)為實現(xiàn)制造業(yè)企業(yè)的靈活運營運作提供了新的思路和解決方案，基于SOA的云制造平臺作為企業(yè)服務(wù)型制造實施的重要支撐手段，也是當(dāng)前服務(wù)型制造領(lǐng)域需要探索的重要方向。目前主要是從不同的側(cè)面和程度對網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作平臺進行了概念模型的研究，關(guān)于云制造還有很多實際問題亟待解決。本文以數(shù)控加工廠為例建立的基于SOA的數(shù)控加工廠云制造平臺架構(gòu)，抓住了云制造面向服務(wù)這一本質(zhì)，企業(yè)可在整合內(nèi)部資源的同時將具有不同優(yōu)勢的生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)和服務(wù)性生產(chǎn)企業(yè)組織起來，為顧客提供產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)，滿足客戶日益增長的個性化和多樣化需求，是對云制造體系研究的有益探索。

作者:向楨高宏力單位:四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院西南交通大學(xué)機械工程學(xué)院