1 引言

    隨著新產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，零件的設(shè)計(jì)趨勢(shì)朝著標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的方向發(fā)展。伴隨著制造企業(yè)分工的不斷細(xì)化，企業(yè)所需的零部件將由零件供應(yīng)商提供。零件庫(kù)可使企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)查看和下載所需的零部件，提高企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)的效率；同時(shí)，零件供應(yīng)商也可通過零件庫(kù)宣傳和推銷自己的產(chǎn)品。中小企業(yè)實(shí)力有限，很難承擔(dān)建零件庫(kù)的軟硬件費(fèi)用。云制造模式為中小企業(yè)信息化建設(shè)提供了新的出路。本文采用云制造模式，在制造云的基礎(chǔ)上開發(fā)了面向多用戶的零件庫(kù)系統(tǒng)。中小企業(yè)通過租用系統(tǒng)空間管理和宣傳零部件，這樣可以節(jié)省很多費(fèi)用。零件庫(kù)對(duì)于中小企業(yè)宣傳、銷售其產(chǎn)品有很大幫組，可以顯著提高企業(yè)信息化水平。

2 云制造模式下的零件庫(kù)系統(tǒng)

    云制造是一種通過實(shí)現(xiàn)制造資源和制造能力的流通，達(dá)到大規(guī)模收益、分散資源共享與協(xié)同的制造新模式。制造云[2]是云制造系統(tǒng)架構(gòu)的核心，是大量的云服務(wù)按照一定的規(guī)則聚合在一起所形成的動(dòng)態(tài)云服務(wù)中心，能透明地為用戶提供可靠的、廉價(jià)的、按需使用的產(chǎn)品全生命周期應(yīng)用服務(wù)。

    1.1 云制造模式下的零件庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式

    在云制造模式下，零件庫(kù)不再由大公司建立，而是由運(yùn)營(yíng)商建立，主要服務(wù)對(duì)象是中小企業(yè)。運(yùn)營(yíng)商建立零件庫(kù)，但不提供零部件資源；中小企業(yè)租用運(yùn)營(yíng)商提供的零件庫(kù)，是零部件資源的提供者，即：供應(yīng)商，當(dāng)然也可以是使用者；采購(gòu)商通過系統(tǒng)查看零部件并訂購(gòu)。在此模式下，中小企業(yè)可以有效降低建立零件庫(kù)的門檻及風(fēng)險(xiǎn)，有效解決中小企業(yè)無力建立零件庫(kù)的困難。

圖1 云制造模式

    零件庫(kù)業(yè)務(wù)流程如圖2 所示，主要包括工程師、采購(gòu)商、供應(yīng)商、營(yíng)運(yùn)商四種角色。工程師通過搜索引擎在零件庫(kù)中需要合適的零部件模型，然后下載該零部件模型并加入到自己的設(shè)計(jì)中，以減少設(shè)計(jì)時(shí)間，在生產(chǎn)階段會(huì)向采購(gòu)商提出訂購(gòu)請(qǐng)求；供應(yīng)商自身信息就構(gòu)成了“供應(yīng)商信息”庫(kù)，提供的零部件資源就組成了“零件庫(kù)”，與采購(gòu)商之間的訂單就是了“訂單”庫(kù)；采購(gòu)商根據(jù)工程師的請(qǐng)求進(jìn)行采購(gòu)；運(yùn)營(yíng)商對(duì)整個(gè)零件庫(kù)進(jìn)行管理和維護(hù)。

圖2 零件庫(kù)業(yè)務(wù)流程

    1.2 云制造模式下的零件庫(kù)系統(tǒng)功能

    零件庫(kù)系統(tǒng)是在制造云基礎(chǔ)上建立的。本文所論及的制造云包括非常豐富的功能，不能一一敘述，只將與零件庫(kù)系統(tǒng)相關(guān)的部分進(jìn)行闡述，可分為兩個(gè)部分，分別為：1）制造云框架的搭建，2）在此制造云之上的零件庫(kù)系統(tǒng)。

    與傳統(tǒng)零件庫(kù)相比較，建立云制造模式下的零件庫(kù)會(huì)遇到新的問題。云制造模式下的零件庫(kù)系統(tǒng)是為數(shù)量眾多的中小企業(yè)服務(wù)的，會(huì)出現(xiàn)如下問題：1）各中小企業(yè)提供的零部件命名規(guī)則、分類標(biāo)準(zhǔn)不一致；2）零部件建模工具不一致，導(dǎo)致零部件格式種類繁多；3）隨著用戶數(shù)量的不斷增多而帶來的訪問壓力增大問題，平臺(tái)需要具有擴(kuò)展性；4）多家企業(yè)共享同一平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)安全非常重要。針對(duì)上述問題，本文提供了標(biāo)簽及本體來統(tǒng)一零部件的命名及分類，通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一，采用服務(wù)器集群和數(shù)據(jù)庫(kù)垂直切分技術(shù)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)擴(kuò)展，采用兩種數(shù)據(jù)隔離方式保證數(shù)據(jù)安全。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

    2.1 多層架構(gòu)

    本文是在制造云基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)零件庫(kù)系統(tǒng)的，該零件庫(kù)系統(tǒng)采用多層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，如圖3 所示。最底層是資源層，該層的資源主要是由供應(yīng)商提供；最頂層是界面層，主要是為采購(gòu)商提供信息輸入輸出界面；中間部分是制造云，該層由運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)管理和維護(hù)。制造云又分為三層，分別是邏輯層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層。中間層還包含一個(gè)比較獨(dú)立的部分，即：運(yùn)營(yíng)服務(wù)，主要用來對(duì)整個(gè)制造云及零件庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控的。制造云提供的功能豐富，無法一一闡述，該架構(gòu)圖只將本文零件庫(kù)系統(tǒng)所涉及的部分表示出來，其余部分省略。

    2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

    本文采用Force 數(shù)據(jù)模型[5]，如圖4 所示。由于平臺(tái)資源種類繁多，而且允許用戶定制服務(wù)，所需數(shù)據(jù)必須具有動(dòng)態(tài)性、擴(kuò)展性。平臺(tái)使用一系列元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表和軸表，在需要時(shí)才動(dòng)態(tài)地生成用戶數(shù)據(jù)。

    在圖1 中，對(duì)象元數(shù)據(jù)表用來存儲(chǔ)用戶定制對(duì)象信息，包括對(duì)象標(biāo)識(shí)ObjID、對(duì)象名稱ObjName 等。字段元數(shù)據(jù)用來存儲(chǔ)定制字段（關(guān)系數(shù)據(jù)表中的列或?qū)傩裕�，包括唯一�?biāo)識(shí)FieldID、所屬對(duì)象標(biāo)識(shí)ObjID等。數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，用戶可以直接訪問，這些數(shù)據(jù)通過Objects 和Fields 映射到所有的定制對(duì)象的字段上。特殊軸表中的Indexes 包括強(qiáng)類型的索引列，用來定位相應(yīng)數(shù)據(jù)類型字段的數(shù)據(jù)；

    UniqueFields 軸表允許指定對(duì)象的某列是否具有唯一性；Relationships 允許在應(yīng)用對(duì)象之間聲明參照完整性約束關(guān)系；NameDenorm 表用于存儲(chǔ)每個(gè)對(duì)象實(shí)例的ObjID 和Name 值，可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的查詢就能獲取每個(gè)被引用的對(duì)象實(shí)例的Name 值。

圖3 零件庫(kù)系統(tǒng)架構(gòu)

圖4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3 零件庫(kù)系統(tǒng)

    3.1 零件命名規(guī)則及數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)

    零件文件名共包含15 位數(shù)字，其中前7 位數(shù)字對(duì)應(yīng)零件的級(jí)別，以此標(biāo)明零件種類；8-12 標(biāo)明該零件供應(yīng)商，最后三位是零件發(fā)布企業(yè)的自編號(hào)。用戶在零件庫(kù)中搜索合適的零件，然后通過PartList 表中的PartsName 字段來索引零件模型，同時(shí)通過PartList 表中的PartsFatherID 索引零件供應(yīng)商。零件命名規(guī)則、PartList 表和ProviderList 表的關(guān)系如圖5 所示。

圖5 零件命名規(guī)則及數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)

    3.2 零件三維模型在線顯示

    3.2.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

    用戶使用三維建模軟件建立零部件模型，一般三維軟件只輸出VRML 文件，但是VRML 文件大，不便于網(wǎng)絡(luò)傳輸，需要將VRML 文件轉(zhuǎn)化成X3D 文件才能實(shí)現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)快速的動(dòng)態(tài)交互。本文采用NIST（National Institute of Standards and Technology）的開發(fā)包VRML97ToX3DNist.jar[4]作為核心模塊，來處理用戶三維建模軟件輸出的.wrl 文件。

    VRML97ToX3D 是一個(gè)獨(dú)立軟件包，在使用該軟件包時(shí)只需要按照要求編寫一個(gè)批處理文件，來調(diào)用里面的Vrml97ToX3DNist.jar 包。具體的源碼如下：

    @convert.bat /批處理文件

    @echo/開始轉(zhuǎn)化

    call v2x3d.bat model/gear.wrl model/gear.x3d /調(diào)用v2x3dtest.bat

    echo /轉(zhuǎn)化已經(jīng)完成

    v2x3d.bat /批處理文件

    set CLASSPATH=Vrml97ToX3dNist.jar /設(shè)置路徑j(luò)ava iicm.vrml.vrml2x3d.vrml2x3d%1%2 /開發(fā)轉(zhuǎn)化3.2.2 零部件三維模型顯示及動(dòng)態(tài)交互為更好的展示零件，系統(tǒng)采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言——X3D（eXtensible 3D，可擴(kuò)展3D）實(shí)現(xiàn)零件三維模型展示及動(dòng)態(tài)交互，用戶可通過瀏覽器對(duì)零件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和縮放。X3D 是Web3D 聯(lián)盟推出的新一代網(wǎng)絡(luò)3D 語言標(biāo)準(zhǔn)[6]，它以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)VRML97 為基礎(chǔ)，結(jié)合了XML，Java 和流技術(shù)，具有方便的擴(kuò)展功能。

    X3D 文件中的基本節(jié)點(diǎn)（Node）是由域（Field）和事件（Event）組成的，域保存數(shù)據(jù)，事件實(shí)現(xiàn)與外界的交互。X3D 有多種交互方式，有僅限于X3D 各節(jié)點(diǎn)間的內(nèi)部交互方式，還有EAI（External AuthoringInterface，外部編程接口）和SAI（Script AuthoringInterface，腳本編程接口）兩種外部交互方式，本文采用EAI 方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。

    EAI 是X3D 提供的外部編程接口[7]，是與X3D 瀏覽器插件相聯(lián)系的Java 包，EAI 包含于外部HTML 頁面中的JavaApplet 通信的接口，利用一系列Java 類來實(shí)現(xiàn)對(duì)X3D 交互。

    將X3D 和Java Applet 置于同一個(gè)網(wǎng)頁中，JavaApplet 將用戶的交互信息傳遞給X3D 場(chǎng)景，X3D 作出相應(yīng)反饋動(dòng)作。應(yīng)用EAI 方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互過程如圖6 所示，基本方法如下：

    通過GetBrowser（）方法獲得Browser 信息，即：用戶的動(dòng)態(tài)交互信息，對(duì)Browser 對(duì)象使用GetNode（）方法獲得節(jié)點(diǎn)信息；在節(jié)點(diǎn)確定后，即可通過GetEventIn（）向節(jié)點(diǎn)的EventIn 域發(fā)出指令，使用GetEventOut（）從節(jié)點(diǎn)的EventOut 域獲取反饋信息，即實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。

圖6 EAI 交互過程

    3.3 零件組織與管理

    本文采用零部件分類、標(biāo)簽、本體相結(jié)合方式來進(jìn)行零部件的組織與管理，使零部件資源有序化。零件分類結(jié)構(gòu)共有為5 個(gè)級(jí)別。這5 個(gè)級(jí)別是在開發(fā)零件庫(kù)時(shí)確定的，但是某級(jí)別下的子級(jí)別個(gè)數(shù)會(huì)隨著新零件的不斷出現(xiàn)而隨之增加。零件供應(yīng)商在添加零件時(shí)，需要選擇零件所屬種類。這種分類方法比較死板，不能隨著零件的不斷增多和用戶興趣點(diǎn)的轉(zhuǎn)移而改變。

    標(biāo)簽又稱大眾分類法，指采用任意自由詞對(duì)信息資源進(jìn)行標(biāo)注而形成的分類詞表[8]。供應(yīng)商在添加零件時(shí)可以輸入一個(gè)或多個(gè)表征該零件特征的標(biāo)簽，如：45#鋼、鍍鋅、34 元。采購(gòu)商可以通過一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽檢索需要的零件。為保證標(biāo)簽的有序性和有效性，系統(tǒng)記錄每次搜索的輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)，將這些搜索情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、排序，將使用次數(shù)多的標(biāo)簽推薦給供應(yīng)商和采購(gòu)商。在供應(yīng)商添加標(biāo)簽時(shí)，推薦其使用排名靠前的標(biāo)簽；對(duì)于采購(gòu)商，建議采用使用次數(shù)多的標(biāo)簽進(jìn)行檢索。在搜索次數(shù)達(dá)到一定數(shù)量級(jí)后，標(biāo)簽的排序就逐漸穩(wěn)定下來。

圖7 零件庫(kù)運(yùn)行界面

    采用與管理標(biāo)簽類似的方法管理本體庫(kù)。對(duì)于同一個(gè)零件，不同供應(yīng)商可能給出不同的名稱；同時(shí)，同一個(gè)名稱可能對(duì)應(yīng)不同的零部件。采用上述“搜索—排序”方式來管理本體庫(kù)，將使用次數(shù)多的作為該零件的本體，將其余的名稱或零件作為該本體的具體實(shí)例，繼承該本體的所有屬性。

4 實(shí)例

    本文在制造云的基礎(chǔ)上開發(fā)了名為CMoPL（Cloud Manufacturing oriented Parts Library，面向云制造的零件庫(kù)）的零件庫(kù)系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖7 所示，左側(cè)為零件分類結(jié)構(gòu)樹，右上部分為標(biāo)簽列表，右下方為零件列表。用戶通過瀏覽器即可在線查看零件三維模型。

5 結(jié)論

    鑒于中小企業(yè)難以承擔(dān)建立零件庫(kù)的費(fèi)用，本文提出采用云制造模式建立零件庫(kù)系統(tǒng)。本文對(duì)基于云制造模式的零件庫(kù)運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了闡述；針對(duì)多用戶的零件庫(kù)系統(tǒng)，提出多層架構(gòu)、Force 數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)隔離等方式建立系統(tǒng)框架；采用X3D 進(jìn)行零部件在線顯示及動(dòng)態(tài)交互，通過分類、標(biāo)簽、本體來進(jìn)行零部件的組織與管理。中小企業(yè)通過租用來使用本系統(tǒng)，該零件庫(kù)可以有效幫助中小企業(yè)宣傳產(chǎn)品，對(duì)于提高企業(yè)信息化水平有很大幫助。 

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：基于云制造模式的零件庫(kù)系統(tǒng)

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/support/1112186218.html