羅瑛 陳章達

摘要：通過整合成都地區(qū)一系列數(shù)控機床共享要素的集合，包括知識、信息、技術(shù)、人才、政策等要素，將信息資源與平臺中心自身資源有機結(jié)合，建立成都市精密數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡化資源服務平臺。為數(shù)控機床企業(yè)提供低成本信息化服務，提供基于用戶身份認證的軟件在線使用，硬件資源共享，進行人才培訓，提供創(chuàng)新信息，提供交流平臺，促進企業(yè)間協(xié)作。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;產(chǎn)業(yè)集群;網(wǎng)絡化;資源共享

中圖分類號：F403.6文獻標志碼：A

文章編號：2095-5383（2018）04-0023-05

目前，CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM軟件系統(tǒng)得到廣泛應用，對機床產(chǎn)品設計制造企業(yè)提高產(chǎn)品的設計質(zhì)量、工作效率和創(chuàng)新能力起到了十分重要的促進作用。但這些商品化通用軟件系統(tǒng)中，大多沒有提供實用于我國機械制造企業(yè)的各種規(guī)范、標準、圖表等數(shù)據(jù)資源，這些正是機械制造業(yè)所不可缺少的，由各個企業(yè)自行建立或仍用傳統(tǒng)的書本手冊這顯然是不能滿足制造業(yè)信息化工程建設的需要。因此，需要解決常用信息資源和知識資源建模的標準化、實用化和資源共享的問題[1]。本文根據(jù)成都數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的需要，進行面向機床行業(yè)數(shù)字化系列資源庫應用軟件系統(tǒng)和知識庫系統(tǒng)研究，建立一種適應于機床制造業(yè)信息化工程通用信息資源共享應用的支撐環(huán)境平臺。

1信息資源系統(tǒng)開發(fā)方案

1.1開發(fā)技術(shù)路線

采用Web體系與企業(yè)信息網(wǎng)站相結(jié)合的信息資源庫系統(tǒng)框架，建立產(chǎn)品基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)和知識資源中心為核心紐帶進行信息集成與共享的開放性體系結(jié)構(gòu)，在服務器端基于Web服務器開發(fā)出為各用戶提供各種服務功能的應用服務程序，客戶端通過瀏覽器與服務器端連接，在服務器端應用工具集的支持下，使用資源共享服務平臺提供的各種形式的信息查詢和共享服務等功能[2]。采用的技術(shù)路線如圖1所示，從4個方面開展研究工作：

1）重點進行數(shù)控機床行業(yè)信息資源數(shù)據(jù)庫和知識庫需求分析、規(guī)范編碼設計的工作。

2）進行數(shù)控機床信息資源數(shù)據(jù)庫和知識庫應用軟件的功能體系結(jié)構(gòu)設計，進行資源數(shù)據(jù)庫與知識庫軟件系統(tǒng)、用戶自定義數(shù)據(jù)管理的軟件平臺系統(tǒng)的開發(fā)，完成機械設計常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識庫系統(tǒng)等應用軟件系統(tǒng)的開發(fā)。

3）研究如何應用基礎(chǔ)支撐技術(shù)，例如Web服務技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、知識獲取技術(shù)等解決系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)鍵問題。

4）進行軟件實驗室測試、軟件用戶測試、修改完善，所開發(fā)的系統(tǒng)在企業(yè)推廣應用。

1.2系統(tǒng)功能框架與運行流程

信息資源服務軟件系統(tǒng)是一種面向數(shù)控機床企業(yè)產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃與檢測檢驗技術(shù)人員的信息資源集成系統(tǒng)，其目的是為工程技術(shù)人員提供余產(chǎn)品設計有關(guān)的標準、數(shù)據(jù)資料、設計計算方法和專業(yè)應用工具程序，形成一種支持數(shù)控機床企業(yè)制造業(yè)信息化工程的基礎(chǔ)信息資源集成支撐環(huán)境平臺。該軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫與知識庫、專業(yè)應用軟件、用戶資源管理和資源服務等4大模塊所組成，每一模塊又包含多個數(shù)據(jù)知識庫或應用功能軟件，其主要功能軟件模塊如圖2所示。

系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽、設計計算工具、用戶自定義收藏夾管理等工具，可以修改自己的用戶信息、密碼等;管理員可進行權(quán)限內(nèi)的資源上傳;核心管理員可進行功能全面的資源管理、用戶管理等操作。系統(tǒng)的運行流程如圖3所示。

2信息資源應用方法設計

2.1數(shù)據(jù)與知識資源瀏覽方式設計

目前，系統(tǒng)平臺共收集整理了機械設計資源、金屬材料資源、世界鋼號資源、機床切削加工資源、數(shù)控加工工藝資源、機床工藝資源、數(shù)控刀具量具資源等類資源信息和知識文本。信息資源瀏覽按照樹形目錄分類瀏覽，如圖4所示。顯示樹形目錄可以用遞歸算法，以提高執(zhí)行效率。

2.2資源檢索方式設計

在實際應用中經(jīng)常用到查詢模式主要有簡單查詢、多條件組合式查詢與基于內(nèi)容的搜索式查詢3種。

2.2.1簡單查詢

當用戶點擊某個鏈接發(fā)出查詢請求，被請求的ASP程序通過執(zhí)行簡單的SQL語句將數(shù)據(jù)檢索并表示出來，這種查詢條件固定，可以直接表示。如果不宜在同一頁面中顯示所有的數(shù)據(jù)，可以將一些數(shù)據(jù)項放在后續(xù)頁面，將前一頁面作為導向，通過帶參數(shù)的鏈接去查詢。如檢索與“齒輪”相關(guān)的所有資源的語句為：

sql=“select * from main where CName like ‘%齒輪%”

2.2.2多條件組合式查詢

當檢索條件多的時候，就需要進行條件過濾。將用戶需要的各種查詢條件組合起來，用AND或OR連結(jié)起來。如我們檢索“機械設計資源”分類（分類ID為1）中與“齒輪”相關(guān)的資源的語句為：

sql=“select * from main where CType=1 and CName like ‘%齒輪%”

2.2.3基于內(nèi)容的搜索式查詢

用戶輸入一個或多個查詢關(guān)鍵詞（關(guān)鍵詞之間規(guī)定一種間隔符分隔以提供處理用），另外可設定單選按鈕讓用戶從AND和OR中選擇一種條件組合方式，AND將查詢內(nèi)容中包含所有關(guān)鍵詞的記錄，OR則將含其中一個關(guān)鍵詞的記錄找出來。平臺為用戶提供的查詢就是基于這種查詢模式，用戶可以輸入最多5個關(guān)鍵詞，并自由選擇關(guān)鍵詞之間的邏輯組合關(guān)系A(chǔ)ND、OR、NOT。

平臺的資源檢索頁面如圖5所示，用戶選擇檢索范圍，輸入查詢條件，點擊搜索按鈕，系統(tǒng)將列出符合條件的資源。如果需要多條件查詢，可點擊“”增加或點擊“”減少條件數(shù)目，然后選擇條件的邏輯組合關(guān)系。若輸入“機械”和“工藝”兩個關(guān)鍵字，邏輯關(guān)系為“或”，則系統(tǒng)將列出所有資源名稱包含“機械”或者“工藝”的資源。在檢索頁面，最多提供5個關(guān)鍵詞檢索，控件searcht和searcht1～4記錄下5個關(guān)鍵詞，控件LogicSelect1～4記錄下其相互之間的4個邏輯關(guān)系，當用戶提交檢索條件后，執(zhí)行檢索頁面。

3信息資源服務系統(tǒng)的運行實例

3.1信息資源軟件系統(tǒng)主界面

圖6為該系統(tǒng)主頁面，從主界面的功能劃分可以看出其主要功能軟件模塊，包括有數(shù)據(jù)與知識庫、專業(yè)應用軟件、用戶管理模塊、站內(nèi)查詢模塊、用戶資源模塊、用戶自定義數(shù)據(jù)管理軟件模塊，可以很方便的應用機械設計資源、金屬材料資源、非金屬材料資源、世界鋼號資源、機床切削加工資源、數(shù)控加工工藝資源、焊接工藝資源、機床夾具設計資源、液壓氣動設計資源、數(shù)控刀具量具資源等各類數(shù)據(jù)、知識信息資源[3]。

3.2機械設計常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識庫系統(tǒng)

面向數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)設計的常用信息資源數(shù)據(jù)庫與知識庫系統(tǒng)，主要內(nèi)容和功能是：常用基礎(chǔ)資料;零部件設計基礎(chǔ)標準;零件結(jié)構(gòu)設計工藝性;連接與緊固;彈簧;起重運輸零部件、操作件和小五金;機架、箱體、導軌;潤滑與密封裝置;管道與管道附件;摩擦輪及螺旋傳動;減速器和變速器;齒輪傳動;軸承;聯(lián)軸器、離合器和制動器;軸;機械振動的控制及利用;常用電動機;常用低壓電器;液壓傳動;液壓控制;氣壓傳動與控制;機構(gòu)設計;滾動軸承、液壓介質(zhì)等牌號對照等數(shù)據(jù)資源模塊。

系統(tǒng)界面如圖7所示，所涉及的主要知識內(nèi)容由左邊的樹形結(jié)構(gòu)組織。

3.3金屬材料資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)

網(wǎng)絡化的金屬材料資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的主要內(nèi)容是：金屬材料常用資料、鋼鐵材料的基本知識、生鐵及鐵合金、鑄鐵、鑄鋼及鍛鋼、鋼的品種及技術(shù)性能、型鋼、鋼板及鋼帶、鋼管、鋼絲、鋼絲繩、有色金屬材料的基本知識、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金、鎳及鎳合金、鋅及鋅合金、鉛及鉛合金、錫及錫合金、其他有色金屬材料的各類性能數(shù)據(jù)和選用知識資源。金屬材料資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主界面如圖8所示。

3.4世界鋼號資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

世界鋼號資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的主要內(nèi)容是：世界鋼號常用資料、世界鋼號表示方法、結(jié)構(gòu)用鋼、工具鋼和硬質(zhì)合金、不銹鋼，耐熱鋼和特殊合金、鑄鐵、鑄鋼、鋼鐵焊接材料、

世界各國鋼號對照查詢表等9部分組成。包含當前世界上廣泛使用的鋼材牌號，化學成分，力學性能以及熱處理等完整數(shù)據(jù)資料和基本知識內(nèi)容。圖9是世界鋼號資源查看頁面實例[4]。

世界各主要國家和地區(qū)（中國、美國、德國、日本、英國、法國、俄羅斯、瑞典、韓國以及中國臺灣地區(qū)）和國際標準化組織ISO鋼鐵材料牌號的表示方法、各種鋼材牌號，化學成分，力學性能以及熱處理等數(shù)據(jù)資料知識。

3.5機床切削加工資源數(shù)據(jù)與知識庫系統(tǒng)

圖10是常用機床切削加工資源數(shù)據(jù)與知識庫軟件系統(tǒng)的切削加工工藝查看頁面實例，切削加工工藝資源數(shù)據(jù)與知識主要包括：以切削加工各工種的基礎(chǔ)知識，常用資料、切削基礎(chǔ)知識、車削加工，拉削加工，銑削加工，刨削加工，磨削加工，表面滾壓加工，螺紋加工，孔加工，齒輪加工，刀具的刃磨等數(shù)據(jù)資源模塊。

機床切削加工參數(shù)計算與查詢程序包括：公差與配合查詢、形狀與位置公差查詢及其選用知識、刀具角度與切削參數(shù)計算、銑削加工計算、蝸輪蝸桿齒輪齒條相關(guān)計算、傳動及其他常用計算、車削加工計算等專業(yè)軟件模塊;切削用量及切削表面質(zhì)量、工件材料的切削加工性能等切削基礎(chǔ)知識;車削、銑削、磨削等各類切削加工方法對應的加工范圍與加工特點、刀具、裝夾方法等。

3.6數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)

數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)，數(shù)控刀具量具主目錄頁面實例見圖11。主要內(nèi)容和功能是：

數(shù)控刀具的種類，數(shù)控刀具的性能要求;數(shù)控車削刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點;數(shù)控銑削刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點;數(shù)控孔加工刀具的結(jié)構(gòu)類型和特點。

數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片與刀片代碼，數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片的夾緊，數(shù)控車削刀具（可轉(zhuǎn)位刀片）的選擇，數(shù)控車床所用刀具的裝夾，數(shù)控銑削刀具的選擇。

刀具材料，數(shù)控機床所用刀具材料的類型與選擇，刀具切削部分的材料必須具備的性能條件;金剛石刀具材料的種類、性能和特點;立方氮化硼刀具材料的種類、性能和特點;陶瓷刀具材料的種類、性能和特點;涂層刀具材料的種類、性能和特點;硬質(zhì)合金刀具材料的種類、性能和特點;高速鋼刀具材料的種類、性能和特點。

在工具系統(tǒng)和刀柄方面，重點是HSK刀柄的應用數(shù)據(jù)和知識問題，針對數(shù)控加工刀具資源數(shù)據(jù)的管理需求，開發(fā)出刀具數(shù)據(jù)信息查詢、實時更新刀具幾何數(shù)據(jù)和知識的軟件系統(tǒng)[5]。

4結(jié)語

本研究實現(xiàn)了以實現(xiàn)機械產(chǎn)品設計制造過程中各類專業(yè)數(shù)據(jù)與知識資源的快速獲取，形成為一種支持數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)集群的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與知識資源集成的應用平臺。同時，在分析國內(nèi)機械工程數(shù)據(jù)與知識資源共享服務平臺研究成果的基礎(chǔ)上，以創(chuàng)新聯(lián)盟企業(yè)間和企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)資源共享、重用的需要為出發(fā)點，提出了一種面向網(wǎng)絡的機械工程數(shù)據(jù)與知識資源共享服務平臺的功能體系結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)試運行情況良好。

但由于目前國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展還處在初級階段，如何有效形成和發(fā)展成都地區(qū)精密數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)集群、創(chuàng)新機制、提升競爭力等還需要進行深入的研究，因此對產(chǎn)業(yè)集群網(wǎng)絡化技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新方面還需要進一步開展理論性和實用化相結(jié)合的研究工作。

參考文獻：

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[3]“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項課題申報指南[Z].20092010.

[4]張曙，譚惠民，黃仲明.軟硬件結(jié)合為用戶創(chuàng)造更多價值：機床產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級途徑之二[J].制造技術(shù)與機床，2009（10）：3235.

[5]張曙.高性能數(shù)控加工中心[J].現(xiàn)代零部件，2006（8）：4042.