中車戚墅堰機(jī)車有限公司 張一鳴

前言

云制造模式是建立在網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)技術(shù)基礎(chǔ)之上的一種信息化制造模式。它與云計算技術(shù)、云安全技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)之間存在著較為密切的聯(lián)系。資源統(tǒng)一化、集中化、智能化經(jīng)營管理體系的構(gòu)建，可以讓制造型企業(yè)的產(chǎn)品平臺服務(wù)模式呈現(xiàn)出安全可靠和優(yōu)質(zhì)價廉的特點(diǎn)。市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，要求制造類企業(yè)借助組織形式的創(chuàng)新，應(yīng)對市場形式所表現(xiàn)出來的多樣化、個性化和快速多變化等特征。云制造技術(shù)的應(yīng)用，有助于企業(yè)自身優(yōu)勢的發(fā)揮。但是服務(wù)模式和服務(wù)架構(gòu)是制造型企業(yè)在云制造模式應(yīng)用于生產(chǎn)服務(wù)環(huán)節(jié)中所必須面對的重要問題。

1.基于云制造下企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式的內(nèi)容

基于云計算技術(shù)的產(chǎn)品平臺服務(wù)體系可以為產(chǎn)品研發(fā)過程提供資源共享環(huán)境和業(yè)務(wù)協(xié)同環(huán)境[1]。虛擬組織的構(gòu)建與運(yùn)作，也可以被看作是與云制造技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容?，F(xiàn)階段產(chǎn)品多樣化開發(fā)模式涉及到了需求分析、產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計制造和供應(yīng)鏈管理等多個環(huán)節(jié)，企業(yè)在構(gòu)建基于云制造技術(shù)的產(chǎn)品平臺服務(wù)模式的過程中，需要讓產(chǎn)品平臺服務(wù)模式呈現(xiàn)出各具特色的特點(diǎn)。

1.1 企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計仿真云服務(wù)模式

軟件因素是云制造下企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式的時效性與實(shí)效性的重要影響因素，而能否對軟件通過云計算技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效的資源配置與運(yùn)用，更是云制造能否在企業(yè)全面實(shí)施的基礎(chǔ)與前提。在對企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式進(jìn)行分析以后，我們可以發(fā)現(xiàn)，軟件資源的優(yōu)化配置與海量化的數(shù)據(jù)計算是企業(yè)現(xiàn)階段所面對的突出問題。企業(yè)計算中心模式的創(chuàng)新，是軟件資源優(yōu)化配置的保障因素。以筆者所在的鐵路內(nèi)燃機(jī)機(jī)車生產(chǎn)企業(yè)為例，本單位所生產(chǎn)的產(chǎn)品包含有HXN5型大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車、東風(fēng)系列型內(nèi)燃動車等多種型號內(nèi)燃機(jī)車以及焊軌、擦傷、橋檢、軌檢等中高端大型養(yǎng)路機(jī)械產(chǎn)品，產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)、安全耐用性能和主要銷售市場等是企業(yè)較為關(guān)注的問題。企業(yè)實(shí)施計算中心模式的創(chuàng)新，是提升產(chǎn)品設(shè)計速度，加快試驗與投產(chǎn)的有效方式。在企業(yè)計算中心模式的建構(gòu)過程中，相關(guān)人員可以將計算中心模式的內(nèi)在IT架構(gòu)分解為異構(gòu)化、獨(dú)立化的系統(tǒng)結(jié)合，以便讓其拓展至外部的網(wǎng)絡(luò)、資源和服務(wù)之中。與之相關(guān)的軟件資源需要包含有數(shù)據(jù)資源、產(chǎn)品設(shè)計資源、仿真模擬資源和知識庫資源等多種資源。產(chǎn)品設(shè)計資源可以被看作是這一模式的核心要素。資源的合理化整合，可以為海量設(shè)計數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)存儲問題的解決提供保障。

1.2 虛擬制造企業(yè)動態(tài)協(xié)作云服務(wù)模式

虛擬制造企業(yè)動態(tài)協(xié)作云服務(wù)模式建立在動態(tài)協(xié)作的虛擬制造企業(yè)思想的基礎(chǔ)之上。通過企業(yè)動態(tài)協(xié)作云服務(wù)模式的構(gòu)建，不僅可以為企業(yè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈服務(wù)體系中存在的分布性、異構(gòu)性、自治性與協(xié)同性問題的解決提供保障，也可以有效地促進(jìn)企業(yè)之間的業(yè)務(wù)協(xié)作能力，保證產(chǎn)品信息的一致性。根據(jù)制造業(yè)企業(yè)的實(shí)際情況，動態(tài)協(xié)作的虛擬制造業(yè)思想可以讓云服務(wù)中心具有交換產(chǎn)品開發(fā)信息的功能。產(chǎn)品開發(fā)信息的交換能力的強(qiáng)化，可以為企業(yè)之間的異地合作提供保障，進(jìn)而讓企業(yè)的局部優(yōu)勢得到發(fā)揮。根據(jù)筆者所在單位的實(shí)際特點(diǎn)，企業(yè)產(chǎn)品多供應(yīng)于鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域。根據(jù)我國鐵路事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，在高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，高速鐵路網(wǎng)絡(luò)不斷完善的現(xiàn)代社會，鐵路運(yùn)輸已經(jīng)在人民群眾的日常生活中發(fā)揮愈來愈重要的作用?；趪覒?zhàn)略的因素，更基于內(nèi)燃機(jī)成熟完善的技術(shù)帶來的高穩(wěn)定性與安全性，現(xiàn)今并且未來很長一段時間，內(nèi)燃型鐵路裝備仍然會在我國鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域發(fā)揮著持續(xù)且重要的作用，并始終占據(jù)著相當(dāng)?shù)谋Ｓ辛?。針對鐵路運(yùn)輸與人民群眾之間的聯(lián)系，企業(yè)在內(nèi)燃機(jī)車生產(chǎn)方面需要對建立在市場化資源配置機(jī)制基礎(chǔ)上的原材料供應(yīng)體系和產(chǎn)品開發(fā)試制體系進(jìn)行完善，進(jìn)而對與之相關(guān)的協(xié)調(diào)控制機(jī)制進(jìn)行完善，最終推動虛擬企業(yè)概念的誕生。

1.3 制造企業(yè)公共平臺云服務(wù)模式

制造業(yè)企業(yè)公共平臺云服務(wù)模式是分布式、異構(gòu)式服務(wù)平臺的正常運(yùn)作的保障因素[2]。引入虛擬制造企業(yè)形態(tài)所帶來的問題是，分布式環(huán)境和異構(gòu)環(huán)境下的資源安全訪問與共享問題是人們在這一服務(wù)模式構(gòu)建以后所不可忽視的問題。因此，產(chǎn)品設(shè)計、仿真、模具設(shè)計等專業(yè)化服務(wù)更加離不開云技術(shù)與生俱來的高安全性優(yōu)點(diǎn)的支持。

2.云制造下企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式的系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)前文中的論述，云制造技術(shù)下的產(chǎn)品平臺服務(wù)架構(gòu)體系可以為企業(yè)內(nèi)部及不同企業(yè)之間的產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)構(gòu)建橋梁，并提供安全保障。一般情況下，用戶在產(chǎn)品平臺服務(wù)中承擔(dān)著提交產(chǎn)品開發(fā)的任務(wù)與目標(biāo)的責(zé)任。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶提交的內(nèi)容，將分散于各企業(yè)內(nèi)部的設(shè)計單元（可以是人員、設(shè)備、知識庫等各類可機(jī)動調(diào)配的資源）進(jìn)行靈活整合，完成虛擬組織的建構(gòu)，并在促進(jìn)資源的共享與協(xié)同的基礎(chǔ)上，快速推進(jìn)產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程。任務(wù)執(zhí)行過程的有效控制，也是產(chǎn)品平臺服務(wù)架構(gòu)體系所應(yīng)當(dāng)具有的能力，控制任務(wù)執(zhí)行過程的功能可以為產(chǎn)品平臺服務(wù)模式下產(chǎn)生的各類異常情況的處理提供保障，并在發(fā)生嚴(yán)重事故時，減少企業(yè)的損失。

2.1 產(chǎn)品平臺資源虛擬化描述

在云制造技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式以后，云制造模式下的產(chǎn)品平臺架構(gòu)中的資源往往包含有各自的描述信息（通常由各資源所屬的企業(yè)的元數(shù)據(jù)規(guī)范差異形成）。因而面向?qū)ο蟮慕７椒梢栽诿枋鲑Y源的屬性和操作的過程中得到應(yīng)用。資源屬性與需要進(jìn)行抽象描述的資源的固有屬性和狀態(tài)信息之間存在著一定的聯(lián)系?；谠浦圃旒夹g(shù)的產(chǎn)品平臺服務(wù)系統(tǒng)可以借助資源封裝過程，完成共享資源池的建設(shè)，并提供資源在云中使用的安全保障。從計算機(jī)領(lǐng)域的角度來看，計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)、計算機(jī)輔助分析系統(tǒng)和計算機(jī)輔助工藝系統(tǒng)等系統(tǒng)的完善，可以被看作是產(chǎn)品平臺資源虛擬化的基礎(chǔ)要素。以筆者所在的內(nèi)燃機(jī)車生產(chǎn)單位為例，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)在東風(fēng)8B內(nèi)燃機(jī)車、120km/h客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車、180km/h準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)動車組設(shè)計工作過程中得到了充分的運(yùn)用。根據(jù)筆者所在的計算機(jī)信息部門統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段企業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計的計算機(jī)出圖率已經(jīng)達(dá)到了100%。在計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)方面，Pro/Engineer軟件在16V280ZJB型柴油機(jī)缸套精車加工代碼編制過程中發(fā)揮著重要的作用。AutoCAD環(huán)境下的線切割代碼生成系統(tǒng)的應(yīng)用，也在減少產(chǎn)品中間環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮出了提升產(chǎn)品加工質(zhì)量的作用。

2.2 機(jī)車車輛虛擬樣機(jī)開發(fā)調(diào)度平臺設(shè)計

機(jī)車車輛虛擬樣機(jī)開發(fā)調(diào)度平臺是云計算模式下，機(jī)車產(chǎn)品平臺服務(wù)模式的重要組成部分[3]。機(jī)車車輛產(chǎn)品的研制過程涉及到了大量的數(shù)學(xué)、物理、地理、化學(xué)等學(xué)科的運(yùn)算，如有車輛動力學(xué)計算、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、空氣動力學(xué)、流體力學(xué)計算等多項內(nèi)容。與之相關(guān)的軟件系統(tǒng)涉及到了樣機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件、動力學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件等多項內(nèi)容。而事實(shí)上，單純依靠離散的系統(tǒng)軟件來對虛擬樣機(jī)的開發(fā)與測試提供支持，顯然并不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)企業(yè)對產(chǎn)品設(shè)計與測試的要求。企業(yè)更多的是希望將這些復(fù)雜計算融合起來，達(dá)到模擬機(jī)車真實(shí)的生產(chǎn)及運(yùn)行環(huán)境，從而提升產(chǎn)品設(shè)計完成率、安全性、穩(wěn)定性等的目的。為此，仿真云平臺的出現(xiàn)，完美的解決了上述多套軟件無法協(xié)同工作的問題。通過虛擬機(jī)樣機(jī)開發(fā)調(diào)試平臺的資源調(diào)控，將海量數(shù)據(jù)的分析工作分散到云端的各個仿真模擬基地中，由高性能小型計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算輸出，再將結(jié)果返回產(chǎn)品負(fù)責(zé)人員手中，大大縮短了產(chǎn)品從設(shè)計到上線的周期。同時基于商業(yè)保密的需要，為進(jìn)一步提升產(chǎn)品平臺服務(wù)模式下使用時信息的安全性，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一種先登錄系統(tǒng)，后登錄工程的二級防護(hù)機(jī)制。

2.3 機(jī)車車輛設(shè)計流程架構(gòu)研究

機(jī)車車輛設(shè)計流程架構(gòu)與其他產(chǎn)品設(shè)計流程相似，均包含有設(shè)計流程編排、產(chǎn)品平臺資源檢索、產(chǎn)品設(shè)計流程部署和產(chǎn)品設(shè)計流程的執(zhí)行等多個環(huán)節(jié)，這些工作環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣，密不可分。把這些環(huán)節(jié)進(jìn)行有效銜接是產(chǎn)品云服務(wù)平臺的一項重要任務(wù)。根據(jù)筆者所在單位的實(shí)際情況，SmarTeam軟件已經(jīng)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理體系中得到了應(yīng)用。為保證信息傳遞的實(shí)時性，用戶可以在與之相關(guān)的虛擬樣機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用電子白板，以便為項目資源的相關(guān)信息溝通提供保障。

3.結(jié)語

十九大中指出：技術(shù)是創(chuàng)新的基石，依托網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)展云計算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，不斷向各個產(chǎn)業(yè)滲透，推進(jìn)實(shí)體經(jīng)濟(jì)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級，為經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長打下良好的基礎(chǔ)。其中，云制造技術(shù)是云計算技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè)的產(chǎn)物。云制造技術(shù)的出現(xiàn)，體現(xiàn)了用戶對產(chǎn)品設(shè)計制造的高協(xié)同性、高效率、高可用性的訴求，表明人們已經(jīng)為制造業(yè)信息化實(shí)際生產(chǎn)管理服務(wù)體系提供了新的發(fā)展理念和運(yùn)行模式。

[1]紀(jì)海,楊前進(jìn),韓新民.云制造下的企業(yè)產(chǎn)品平臺服務(wù)模式初探[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2012,25(03):30-32.

[2]劉佳,丁國富,鄒益勝,王曉余.機(jī)車車輛虛擬樣機(jī)調(diào)度平臺設(shè)計與開發(fā)[J].計算機(jī)應(yīng)用研究,2008(03):816-819.

[3]鄒益勝,丁國富,張衛(wèi)華,劉佳.機(jī)車車輛虛擬樣機(jī)開發(fā)調(diào)度平臺設(shè)計[J].西南交通大學(xué)學(xué)報,2008(01):45-50.