導語：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)的設計能力、生產(chǎn)能力和加工設備等。

2）制造云

租用服務提供商的服務器、網(wǎng)絡設備、存儲設備等硬件設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。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)絡借助云制造平臺按需訂購服務。

1.2面向服務的架構——SOA

面向服務的架構（ServiceOrientedArchitecture,SOA）是一種高層的架構模型，它將一個企業(yè)的所有業(yè)務分為多個服務，將這些服務抽象到一個統(tǒng)一域，在這個統(tǒng)一域中使用這些服務，各個服務之間是獨立的，當企業(yè)的業(yè)務需求改變時，這些服務被重新組合，構成新的解決方案。在基于SOA架構的系統(tǒng)中，應用程序的功能是由一些松耦合的服務組合起來的，SOA為企業(yè)架構增添了靈活性，使企業(yè)的IT系統(tǒng)能夠靈活的通過配置層快速適應新的業(yè)務變化，而不是重新開發(fā)IT系統(tǒng)。SOA作為一個成熟的體系結構，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，所有的服務都是獨立的，云制造平臺利用SOA將企業(yè)的制造能力與資源以服務的形式提供給用戶，利用SOA架構和虛擬化技術，整合制造能力和資源，借助網(wǎng)絡上租用的服務器群強大的處理能力，為用戶提供方便快捷的服務，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

數(shù)控加工廠云制造平臺架構如圖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的SOA架構模式，利用制造公云成本低的優(yōu)勢，將對用戶開放的應用服務運行在制造公云上，將安全要求高的關鍵性應用服務運行在制造私云上，實現(xiàn)了企業(yè)到制造云的服務延伸。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。

2.1數(shù)控加工廠SOA架構

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

1）智能保障類服務

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

2）工藝優(yōu)化類服務

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

3）生產(chǎn)現(xiàn)場管理類服務

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)場相關的服務，包括智能化生產(chǎn)計劃管理及動態(tài)調(diào)度服務、現(xiàn)場工藝更改服務、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗服務、加工原材料管理服務、刀具配套管理服務、工裝夾具管理服務、設備維修滾動計劃及派工服務、機床精度檢測及點檢服務等。生產(chǎn)現(xiàn)場管理類服務是融合云制造的數(shù)控加工廠SOA的重要組成部分。

4）軟件開發(fā)類服務

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

5）企業(yè)內(nèi)部信息管理類服務

主要指企業(yè)內(nèi)部運作管理相關的服務，包括財務管理服務等。

6）企業(yè)日常管理類服務

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

7）企業(yè)制造能力及資源訂制類服務

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

8）銷售及售后管理類服務

主要指負責產(chǎn)品銷售及售后，形成銷售業(yè)務解決方案類的服務，包括庫存服務、訂貨服務、發(fā)貨服務、客戶信息管理服務、退換貨管理服務等。

2.2制造云

數(shù)控加工廠的制造云架構如圖4所示，主要包括基礎架構即服務層、平臺即服務層、軟件即服務層、服務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)絡向用戶提供服務，基礎架構即服務層、平臺即服務層、軟件即服務層是制造云提供的不同層次的服務。根據(jù)服務的部署方式和服務的對象范圍，還可將制造云分為制造公云和制造私云。

1）基礎架構即服務（IaaS）層

指基礎架構層面的制造云服務，利用虛擬化技術，隱藏了復雜的物理資源?；A即架構層包括硬件資源、服務器服務、網(wǎng)絡服務和存儲服務等，硬件資源指支撐制造云服務的各種物理設備，服務器服務提供給用戶虛擬的服務器環(huán)境，網(wǎng)絡服務提供給用戶網(wǎng)絡處理的能力，存儲服務提供給用戶存儲能力，用戶可以利用基礎架構層提供的各種服務靈活的搭建自己的應用?；A架構即服務是一種經(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（PaaS）層

平臺即服務層通過對基礎架構即服務層的服務進行封裝來提供更高級的服務，如中間件服務、數(shù)據(jù)庫服務和軟件開發(fā)等，用戶可以利用這些高級服務搭建自己的應用。平臺即服務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（SaaS）層

軟件即服務層為用戶提供軟件應用服務。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)控廠將應用軟件部署在服務器上，免除了數(shù)控廠和客戶的終端服務器、網(wǎng)絡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。

4）服務管理層

服務管理層提供對制造云服務的管理功能。服務管理主要分為業(yè)務層面和IT層面，在業(yè)務層，系統(tǒng)需要提供業(yè)務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所需的各種支撐服務，包括服務訪問、訂閱管理和服務目錄等。服務訪問為各種層次的制造云服務提供訪問接口，訂閱管理提供對服務的管理功能，服務目錄是服務的列表，用戶可以根據(jù)需要從中選擇需要使用的制造云服務。

3云制造平臺關鍵技術研究

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域的重要設備，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，對構建的數(shù)控加工廠云制造平臺的核心關鍵技術進行深入闡述，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)場應用管理系統(tǒng)等。云制造平臺關鍵技術之間的關系如圖5所示，智能保障系統(tǒng)、工藝優(yōu)化系統(tǒng)、現(xiàn)場應用管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，應用程序獨立于數(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警模塊，機床故障預警模塊提前預警機床的故障，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)結構如圖7所示，工藝分析結果和仿真結果輸入到專家系統(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)工藝生成相應的加工代碼。各個模塊的輸出結果交由數(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結束語

云制造體系架構為實現(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)服務型制造實施的重要支撐手段，也是當前服務型制造領域需要探索的重要方向。目前主要是從不同的側面和程度對網(wǎng)絡化協(xié)作平臺進行了概念模型的研究，關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，抓住了云制造面向服務這一本質(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)性服務企業(yè)和服務性生產(chǎn)企業(yè)組織起來，為顧客提供產(chǎn)品服務系統(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)技術學院西南交通大學機械工程學院