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基于云制造的起重机协同设计平台

2015/8/31    来源:互联网    作者:张光锋  杨艳芳  胡吉全  孙振宁      
关键字:起重机  云制造  协同设计  研究  
针对起重机行业设计巾存在的问题,将云制造的服务模式和协同设计方法结合,提出了基于云制造的起重机协同设计平台,详细描述了云设计平台的构架,分析了云设计平台的关键技术。

0 引言

    起重机械作为装备制造业的重要组成部分,与高端产业比较,国内起重机械的设计还存在许多问题和有待改进的方面:1)面对多品种、小批量、个性化的设计要求,许多中小企业设计能力差,无法快速满足市场要求;2)目前起重机械的设计方法较为陈旧,先进的设计方法与思想在起重机械的设计上应用性不高;3)具有设计能力的科研院所与有设计需求的企业间,设计资源与互动较少,无法形成优势互动。

    随着信息化技术中云计算、互联网等技术的发展,以及制造领域中制造网格、网络化制造、协同设计等方法的出现,起重机械行业可利用先进的设计制造模式及其相关技术整合行业优势资源,通过有效的设计资源共享与管理,实现各类设计人才、科研院所与起重机械企业间优势互动和互利共赢。综上所述,在结合云制造的网络化、虚拟化和服务化的特点,以及其设计即服务(Design as a Service,DaaS)、仿真即服务(Simulation as a Service,SimaaS)的思想,探讨了一种基于云制造的起重机协同设计平台(简称云设计平台),通过将设计资源虚拟化并云化,实现多主体、跨地域、快速化的协同合作,最大限度地提高产品开发效率。

1 云制造

    云制造是一种利用网络和云制造服务平台,按用户需求组织网上制造资源(制造云),为用户提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式。通过提供制造云共享服务,可优化各企业的制造资源,使分散资源集中使用或集中资源分散服务。

    云计算主要提供用户网上提交作业(单项、批处理)与操作计算资源的服务,云制造主要提供用户网上提交任务,以及交互、协同和全生命周期制造服务,包括支持单主体完成某阶段(如设计)制造、支持多主体协同完成某阶段制造、支持多主体协同完成跨阶段(如跨设计与生产)制造及支持多主体按需获得制造能力等4种服务模式。云计算共享的资源类型主要为计算资源(如存储、运算器、软件、数据等),云制造共享的资源类型除计算资源外,还要加上其他制造资源和制造能力,包括硬制造资源(如机床、加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等各类制造硬设备)、软制造资源(如制造过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等)、制造能力(如制造过程中有关的论证、设计、生产、实验、管理、集成等能力)。

    云设计是面向云制造,融合网络化协同设计、信息化制造、云计算、物联网、并行工程、云安全等技术于一体的产品服务设计。云设计是基于云计算思想的网络分布式协同设计技术,实现了将设计过程的硬软件资源和任务资源到资源池的整合和优化,以及对产品全周期设计过程的监测,通过对任务资源的识别,对不同设计人员、不同设计时间、不同设计地点、不同类型产品进行快速协同设计。云设计的最大特点是团队协作完成设计任务,各单位与部门之间发挥其优势特长,通过云平台完成数据文件传输,实现不受地域限制、时间限制的动态设计,提高了效率。云设计是将云制造的网络化、信息化、服务化和开放动态协同工作等理念与方法应用于设计领域,是云制造设计为服务、仿真为服务思想的体现。

2 云设计平台构建框架

2.1 云设计服务模式

    云设计平台通过将设计资源及设计能力进行虚拟化封装,与各类资源形成云资源池,并发布于云设计平台,形成设计云端,云端包含了虚拟软件资源、行业知识库、标准零部件库和设计经验方法等。该平台采用.NET Framework下的ASP.NET技术,是一种由因特网服务器执行嵌入网页中脚本的服务器端脚本技术,平台运用ASP.NET服务器控件,创建Web站点和Web应用程序在本地IIS web服务器,客户端可以通过HTTP请求,再在Web服务器上动态创建。

    云服务平台由设计请求者、设计提供者和平台管理者组成。设计请求者根据自身设计要求,从云设计平台获取设计资源服务和设计经验知识,也可将无法解决的设计任务上传于云平台,让设计提供者帮助解决。平台管理者接受设计请求,将设计任务分配并发布,供众多设计提供者来解决与完成。另外,平台管理者还负责平台运营管理以及后期的维护,便于各方的信息交流,实现平台的高效运行。设计提供者将设计资源及能力虚拟化包装,发布于云端,以供请求者访问。同时,也可根据自身专业技能,完成设计任务中有能力完成的部分。值得指出的是,设计请求者与设计提供者的身份可相互交叉,任何一方都可获取资源或上传设计任务,也可提供资源或参与解决设计。云设计平台的服务模式如图1所示。

图1 云平台服务模式

图1 云平台服务模式

2.2 云平台构架

    如图2所示,云设计平台可分为用户界面层、数据接人层、服务管理层和物理资源层等4个层次,用户界面层是用户与平台交互的可视化窗口,数据接人层为界面前台与后台数据传输提供接口,服务管理层便于平台管理者对平台运营、管理和维护,物理资源层为平台的正常运行提供虚拟软件、库资源和技术性支持。

图2 云设计平台框架图

图2 云设计平台框架图

责任编辑:郝秋红
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