面向云制造的数控加工服务关键技术

熊博昌

摘要：本文根據云制造、云服务的基本原理总结了数控加工云服务的基本特点，分析了数控加工资源和能力云服务化的重点，提出了构建相应系统的方式和要点，分析了其意义和可行性。

关键词：云制造；数控加工服务；技术

引言：

随着制造业向着信息化、网络化、智能化和服务化的发展，云计算的概念也被引入了制造业，从而产生了云制造的理念。云制造是一种面向服务的网络化制造新模式，能够通过制造资源的智能化管理和经营，给制造全生命周期过程带来高效的、及时的、安全可靠的各种服务，为实现资源共享和高效低耗的制造提供了新的途径。

一、云制造与云服务

云制造是网络化制造的一种新形式，属于网络化制造的范围，相对于传统的网络化制造方式，云制造结合了云计算、互联网、服务计算等技术，其系统结构更加灵活多样，具有更强的变化性和拓展性。云制造服务是由云技术衍生出的相应的制造服务，利用云技术能够满足企业的制造能力建立整合服务，从而适应客户的不同需求和制造的要求。

二、数控加工云服务

1 基本原理

数控加工是通过数控机床完成零件加工的一种工艺，按照云制造的基本原理，只需把数控加工的相关信息和功能连入云制造系统，就能够建立数控加工云服务，如下图1所示。

可以把数控加工云服务认为是制造云中的一个云朵，与其他的云朵比如设计服务、仿真服务等形成制造云，从而对制造全生命周期应用提供所需的服务。

2 云服务化的重点

云服务的建立是制造资源、制造能力的云服务化的过程。云制造环境下的制造资源一般有明显的分散性、自理性、异构性和动态性等特征，在实际的服务化过程中要考虑共性方面的问题。具体到数控加工云服务这一块上，一般是数控机床上的实际加工，包括工艺设计、数控编程和仿真检验等相关的流程，不管是技术层面还是管理层面，这都是一个复杂的过程。所以除开云服务共性的问题外，我们还需要注重相关领域的特定需求。

三、数控加工云服务平台

1 功能结构

通常面向数控加工的云服务平台如下图2所示。这种平台分为应用管理层、应用集成层和基础数据层三个板块。应用管理层负责用户、系统、云服务、数据和云服务发布的管理，应用集成层是由数据接口平台以及服务集成应用工具构成，任务是将散布在不同位置的制造资源和由不同组织提供的应用工具集合起来，从而提供工艺设计、数控编程等一系列与数控加工工艺相关的服务的集成。基础数据层包括数控加工设备、刀具、软件、制造能力和相关工艺等基础数据和方法，由资源提供者、应用工具的开发者来提供。

2 运行机理

云服务系统将数控加工资源、应用工具、基础数据以及管理服务结合在一起，从而带来更全面和稳定的服务。一般来讲，云服务系统不仅可以通过数控加工资源为分散在不同地方的用户提供服务，还可以高效的集成制造能力、建立组合服务同时控制整个数控加工的流程。

3 应用方式

从应用方面来看，云服务平台需要考虑数控加工的相关工艺要求，把制造资源和制造能力充分的联系起来，从而实现多种应用模式，主要包括：①任务承包。有资源的提供方承包整个加工任务，承包者既可以是一个技术实力强大的组织，同时也可以使临时组建的多个机构，这种方式中平台的运营者只发挥联系和监管的功能，至于生产流程和机构的管理则交由承包者负责。②将数控加工资源分为硬资源和软资源，硬资源包含计算、设备、物料等资源；软资源包括应用软件、应用工具、知识资源等。③基于合作的服务组合。这种服务方式由多方参与合作，实现高度的协调、效率，从而确保服务的正常进行和实现。

四、数控加工知识的建模

1 基于本体的知识建模方法

本体是对现实对象概念化说明的方法，能够给出一个详细的所有相关概念的词汇表，并对词汇表内的概念进行诠释。本体技术与语义技术相结合，使得互联网知识的集合与搜索变得更加便捷，同时也让各个领域本体之间的资源共享变得更加简便。

2 数控加工知识库的建立

为了适应云制造背景下的数控加工服务需求，数控加工本体知识的组织架构应包含规则层、概念层和领域层三个部分。概念层是本体建模的主体层，领域层是用于储存概念层相对应的概念实例，规则层则是用来整合与数控加工有关的推理规则。概念层的建立要求对相关概念的知识进行相应的归类，再给出各个主体范围内所牵涉到的概念和相应的属性，同时用本体语言进行组织和表达，进而产生本体概念集。领域层主要是用于储存概念层的概念实例，在这一层中所有的资源都是加工中的具体的实际对象，带有确定的属性值，比如概念层中对孔进行相应的定义，那么就确定了领域层中具体的孔的实例信息，即某一数控加工中孔的实际数据信息和工艺流程操作信息。与概念层对应的所有实例都是领域层中的某一个体。

五、结束语

综上所言，由于数控加工服务在整体运行中有着至关重要的作用，对于其相关的研究显得十分必要。要实现这样的云服务系统，在我国当前的技术条件下还需要克服许多问题，但数控加工的云服务化是社会发展的趋势，也是促进数控加工技术自身突破的重要举措，对于提高我国的制造水平有着重要意义。

参考文献：

[1]祁琦.云制造背景下数控加工服务的关键技术[J].机械工程师，2016，（10）：27-29.

[2]韩辉辉.面向云制造的数控加工服务关键技术[J].科技风，2015，（9）：30.

[3]吴小华.面向云制造的数控加工服务关键技术[J].科技展望，2016，26（34）：96.

[4]张丽.基于云制造的数控加工服务关键技术研究[J].读书文摘，2016，（28）：100.

[5]龚春芬.试论面向云制造的数控加工服务关键技术[J].电脑迷，2017，（2）：74.