0 引言

    隨著全球化市場(chǎng)的形成，消費(fèi)者希望更多地獲得與自身需求相一致的產(chǎn)品,。為了迎合市場(chǎng)的變化,，眾多企業(yè)紛紛將個(gè)性化定制作為自己的競(jìng)爭(zhēng)手段和經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，通過(guò)為顧客生產(chǎn)定制產(chǎn)品來(lái)占領(lǐng)和擴(kuò)大市場(chǎng)份額^[1],。隨著個(gè)性化定制市場(chǎng)的不斷深化,，顧客的需求也由產(chǎn)品轉(zhuǎn)為了面向產(chǎn)品全生命周期的“產(chǎn)品+服務(wù)”。這使得企業(yè)從需求分析,、方案論證,，到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再到產(chǎn)品回收等各個(gè)環(huán)節(jié)都必須具備較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力和較高的信息化水平,。然而中國(guó)制造企業(yè)90%以上是中小企業(yè),，他們普遍存在自主創(chuàng)新能力較弱，管理和創(chuàng)新效率不高,，創(chuàng)新性人才匱乏,，以企業(yè)為主體的制造業(yè)創(chuàng)新體系尚不完善以及數(shù)控使用率較低,、制造水平不高等問(wèn)題^[2]，致使企業(yè)無(wú)論在個(gè)性化產(chǎn)品的研發(fā)上還是在個(gè)性化服務(wù)的提供上很難面面俱到,，往往會(huì)在實(shí)施個(gè)性化定制過(guò)程中出現(xiàn)缺少開(kāi)發(fā)某項(xiàng)產(chǎn)品的核心技術(shù)和能力,、產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)轉(zhuǎn)換成本過(guò)大以及面對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時(shí)，企業(yè)獨(dú)立開(kāi)發(fā)成本高,、風(fēng)險(xiǎn)大,，無(wú)法提供顧客所需服務(wù)等問(wèn)題。云制造作為一種面向服務(wù),、基于知識(shí),、高能低耗的網(wǎng)絡(luò)化制造新型模式^[3-5]，利用云計(jì)算,、物聯(lián)網(wǎng),、高性能計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，把分布在不同地理位置上的各類制造資源進(jìn)行虛擬聚集,，形成制造資源云池,，借助云制造平臺(tái)對(duì)匯集的資源進(jìn)行集中的、智能化的管理和經(jīng)營(yíng),，從而使得加入其中的企業(yè)能夠面向產(chǎn)品全生命周期按需使用優(yōu)質(zhì),、廉價(jià)、海量的平臺(tái)資源,，在滿足企業(yè)需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了社會(huì)制造資源的高度共享,、優(yōu)化配置。本文針對(duì)個(gè)性化定制生產(chǎn)的特征,，結(jié)合云制造理念,，提出了基于云制造服務(wù)平臺(tái)的個(gè)性化定制服務(wù)模式，并對(duì)個(gè)性化定制業(yè)務(wù)處理流程和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述,，最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了其可行性,。

1 基于云制造服務(wù)平臺(tái)的個(gè)性化定制模式

    基于云制造的個(gè)性化定制的基本思想是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物理信息融合技術(shù),、云計(jì)算技術(shù)對(duì)分布在全球內(nèi),、不同地理位置上的制造資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化匯集，由云制造服務(wù)平臺(tái)統(tǒng)一管理和優(yōu)化配置,，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)性化定制業(yè)務(wù)的專業(yè)化處理，達(dá)到制造資源和制造能力以及定制業(yè)務(wù)信息的全面共享,，從而實(shí)現(xiàn)低成本,、快速高效的個(gè)性化定制生產(chǎn)。其服務(wù)模式如圖1所示,。

    平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象有三類：顧客,、定制企業(yè)以及生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè),。因此，平臺(tái)的服務(wù)內(nèi)容也由三部分組成,，即面向顧客的服務(wù)內(nèi)容,，包括個(gè)性化定制產(chǎn)品和個(gè)性化定制服務(wù)；面向定制企業(yè)的服務(wù)內(nèi)容,，包括個(gè)性化產(chǎn)品和服務(wù)的需求分析,、方案論證、產(chǎn)品設(shè)計(jì),、產(chǎn)品維修,、產(chǎn)品回收等；面向生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)的服務(wù)內(nèi)容,，包括提供資源租賃,、代加工、技術(shù)服務(wù)等的平臺(tái),。通過(guò)云制造服務(wù)平臺(tái),，定制企業(yè)能夠在全球范圍內(nèi)組織定制業(yè)務(wù)需要的各類資源；生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)能夠在工藝流程級(jí)別的制造過(guò)程與定制企業(yè)合作,，利用自身和合作伙伴的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和范圍經(jīng)濟(jì)效應(yīng)支撐定制產(chǎn)品的低成本生產(chǎn)和服務(wù)需求,；顧客能夠得到除個(gè)性化產(chǎn)品之外的其他個(gè)性化服務(wù)。

    因此該模式不僅使定制企業(yè)具有更高的生產(chǎn)柔性和應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化的能力,，而且也使顧客得到的個(gè)性化服務(wù)更為豐富,，生產(chǎn)性服務(wù)企業(yè)的業(yè)務(wù)范圍更為寬廣。

2 基于平臺(tái)的個(gè)性化定制模式實(shí)現(xiàn)

2.1 云制造服務(wù)平臺(tái)體系構(gòu)建

    為了滿足平臺(tái)服務(wù)模式的需要,，本文借鑒文獻(xiàn)[6]的云制造體系構(gòu)建方法圍繞個(gè)性化定制業(yè)務(wù)流程運(yùn)作過(guò)程構(gòu)建了適用于個(gè)性化定制的云制造平臺(tái)體系框架,，如圖2所示。

    整個(gè)體系分為5層,，即支撐層,、資源層、管理層,、服務(wù)層,、門戶層。支撐層是由網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)庫(kù),、存儲(chǔ)及各類服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施組成，為整個(gè)平臺(tái)運(yùn)作提供可靠的IT環(huán)境支持,。資源層由硬制造資源,、行業(yè)資源庫(kù)、軟件資源組成，為平臺(tái)的運(yùn)作提供資源支撐,。管理層由各類服務(wù)使能工具組成,，為平臺(tái)資源管理、調(diào)度,、搜索,、匹配、交易,、評(píng)價(jià),、結(jié)算等功能活動(dòng)提供工具支持。服務(wù)層是平臺(tái)的核心功能層,，它是由若干個(gè)個(gè)性化定制業(yè)務(wù)邏輯功能模塊組成,，主要向平臺(tái)用戶提供產(chǎn)品定制、協(xié)同設(shè)計(jì),、外包加工,、物料采購(gòu)、產(chǎn)品配送,、產(chǎn)品回收等服務(wù),。門戶層為平臺(tái)用戶提供注冊(cè)、登錄以及身份驗(yàn)證,、安全認(rèn)證,、資源審核等接口，為整個(gè)云制造資源的交易和使用提供支持,。

2.2 基于平臺(tái)的個(gè)性化定制業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

    針對(duì)個(gè)性化生產(chǎn)的需要,，以平臺(tái)為中心，設(shè)計(jì)了個(gè)性化定制業(yè)務(wù)的工作流程,，如3所示,。

    顧客登錄平臺(tái)利用定制系統(tǒng)提供的定制工具發(fā)布需求；定制企業(yè)的銷售人員通過(guò)平臺(tái)接口利用定制系統(tǒng)提供的分析工具,，對(duì)顧客需求進(jìn)行分析并將其轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品功能參數(shù)和服務(wù)要求,；定制設(shè)計(jì)人員則根據(jù)產(chǎn)品功能參數(shù)，利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)內(nèi)部提供的方案論證,、造型設(shè)計(jì)及力學(xué)性能分析等服務(wù)工具對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì),；而售后服務(wù)人員則根據(jù)服務(wù)要求通過(guò)售后服務(wù)系統(tǒng)準(zhǔn)備服務(wù)資源，包括選擇,、聯(lián)系,、監(jiān)控產(chǎn)品維護(hù)商、服務(wù)提供商,、產(chǎn)品回收商等,。定制產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，定制企業(yè)可根據(jù)自身能力以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求等因素確定任務(wù)類型,，若有外包任務(wù)和采購(gòu)任務(wù),，則可將外包任務(wù)及外購(gòu)任務(wù)提交到協(xié)同加工系統(tǒng)及物料采購(gòu)系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)選擇合作伙伴和供應(yīng)商來(lái)完成生產(chǎn)任務(wù)和原材料供應(yīng)任務(wù),。最后通過(guò)物流服務(wù)系統(tǒng)選擇合適的物流商將定制產(chǎn)品交付給顧客,。整個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)個(gè)性化定制業(yè)務(wù)全生命周期的信息集成、過(guò)程集成以及資源集成,，極大地提高了定制企業(yè)響應(yīng)和滿足顧客需求的服務(wù)能力,。

2.3 云平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    考慮到用戶快速增長(zhǎng)會(huì)使得平臺(tái)維護(hù)困難，為了使平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展性,，平臺(tái)構(gòu)建采用MVC框架作為設(shè)計(jì)模式,。MVC設(shè)計(jì)模式由模型(Model)、視圖(View)和控制器(controller)三部分組成^[7],。模型用來(lái)表示數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯,，視圖用來(lái)數(shù)據(jù)展示和用戶輸入，控制器則負(fù)責(zé)用戶輸入的解析和處理流程的控制,。云平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)部署設(shè)計(jì)如圖4所示,。

    用戶通過(guò)瀏覽器在頁(yè)面中輸入請(qǐng)求內(nèi)容，控制器負(fù)責(zé)接收用戶的請(qǐng)求,，控制器經(jīng)過(guò)內(nèi)部解析處理,，選擇某一個(gè)模型被調(diào)用來(lái)處理用戶請(qǐng)求。模型接到控制器的指令,，與數(shù)據(jù)庫(kù)連接,，處理后將相應(yīng)數(shù)據(jù)返回給控制器?？刂破鹘邮盏侥Ｐ偷臄?shù)據(jù),，選擇相應(yīng)的視圖傳遞給瀏覽器，使用戶瀏覽所需內(nèi)容,。

3 平臺(tái)搭建及案例分析

3.1 平臺(tái)搭建

    針對(duì)平臺(tái)用戶分布不均,、類型各異的特點(diǎn)以及維護(hù)的便利性，課題組以B/S模式為架構(gòu)^[8],，采用Apache服務(wù)器,、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、PHP為腳本開(kāi)發(fā)語(yǔ)言^[9]對(duì)個(gè)性化定制云制造服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行了搭建,。整個(gè)平臺(tái)可分為前臺(tái)門戶和后臺(tái)管理兩部分,。前臺(tái)門戶主要面向平臺(tái)用戶，向其提供注冊(cè),、登錄,、商品瀏覽、在線定制、產(chǎn)品研發(fā)等功能,。整個(gè)頁(yè)面包括產(chǎn)品定制系統(tǒng),、產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)、協(xié)同加工系統(tǒng),、物料采購(gòu)系統(tǒng),、物流服務(wù)系統(tǒng)、產(chǎn)品回收系統(tǒng),、行業(yè)資訊,、資源共享、專家系統(tǒng)等欄目,。后臺(tái)管理主要用于平臺(tái)運(yùn)營(yíng)方對(duì)用戶及其發(fā)布的信息進(jìn)行審核,、管理，主要包括對(duì)發(fā)布需求,、資源審核,、修改、刪除,、監(jiān)控,、禁用以及系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí),、擴(kuò)展等功能,。

3.2 平臺(tái)應(yīng)用案例

    某顧客通過(guò)云制造服務(wù)平臺(tái)以文本形式向定制企業(yè)發(fā)布了要將對(duì)數(shù)螺旋線應(yīng)用于錐齒輪齒向線的設(shè)計(jì)理念需求，由于對(duì)數(shù)螺旋錐齒輪模型的生成,、檢測(cè),、修型等需要多個(gè)大型軟件作為設(shè)計(jì)分析工具以及不同領(lǐng)域的知識(shí)專家密切配合才能完成，定制企業(yè)考慮到自身資源和設(shè)計(jì)能力的欠缺,，決定借助平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行研發(fā),。定制企業(yè)研發(fā)人員注冊(cè)登錄平臺(tái)，登入產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)中從平臺(tái)整合的軟件資源中選取了PRO/E,、ANSYS,、UG、MATLAB等工程軟件以及相關(guān)協(xié)助研發(fā)人員和領(lǐng)域?qū)＜?。從硬制造資源中選取了3D打印設(shè)備,、齒輪檢測(cè)設(shè)備以及齒輪加工廠商。資源選定后,，定制企業(yè)的設(shè)計(jì)人員通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供的研發(fā)平臺(tái)遠(yuǎn)程在線對(duì)對(duì)數(shù)螺旋錐齒輪進(jìn)行研發(fā),，首先利用數(shù)學(xué)知識(shí)和MATLAB建立對(duì)數(shù)螺旋錐齒輪的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合物理和機(jī)械知識(shí)對(duì)其進(jìn)行可行性分析,；利用三維造型軟件pro/E對(duì)齒輪進(jìn)行三維實(shí)體建模并裝配,，如圖5所示,，并通過(guò)3D打印實(shí)體，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)可行性,；將得到的齒輪裝配模型導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)分析軟件ANSYS中,，對(duì)其進(jìn)行齒輪的動(dòng)、靜態(tài)接觸分析,，分析結(jié)果表明該新型錐齒輪具有優(yōu)越的傳動(dòng)承載性能,，如圖6所示,；最后利用加工仿真軟件UG對(duì)齒輪進(jìn)行仿真加工,，并將生成的NC加工代碼和加工參數(shù)信息發(fā)送給齒輪加工廠商，最終得到顧客所需的產(chǎn)品,，如圖7所示,。通過(guò)云制造服務(wù)平臺(tái)，顧客能夠快速地尋找到合適的定制企業(yè)來(lái)滿足自己的個(gè)性化需求,，定制企業(yè)也能夠快速尋找到理想的資源,、技術(shù)、人員來(lái)協(xié)同開(kāi)展定制生產(chǎn)業(yè)務(wù),，而其他企業(yè)通過(guò)向定制企業(yè)及顧客提供服務(wù)提高了資源利用率,，擴(kuò)展了業(yè)務(wù)范圍。因而,，在云制造環(huán)境下開(kāi)展個(gè)性化定制生產(chǎn)能夠形成“多贏”的局面,，實(shí)現(xiàn)了“市場(chǎng)、企業(yè),、顧客,、資源、信息,、知識(shí)”的有機(jī)融合,。

4 結(jié)論

    針對(duì)個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)需求的增加，定制深度和范圍的延伸,，以及制造企業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)能力不足,，生產(chǎn)制造水平、資源短缺等問(wèn)題,，結(jié)合云制造理念,，提出了基于云制造服務(wù)平臺(tái)的個(gè)性化定制模式，建立了包括支撐層,、資源層,、管理層、服務(wù)層,、門戶層的個(gè)性化定制的云制造服務(wù)平臺(tái)架構(gòu),，對(duì)平臺(tái)下的定制業(yè)務(wù)流程和軟件框架進(jìn)行了設(shè)計(jì),，并搭建了個(gè)性化定制云制造服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)例應(yīng)用驗(yàn)證了平臺(tái)的有效性,。開(kāi)拓性地將云制造理念應(yīng)用到個(gè)性化定制生產(chǎn)模式中,，通過(guò)資源整合與優(yōu)化分配，解決了個(gè)性化定制生產(chǎn)需求增加與企業(yè)自身能力不足的矛盾,，同時(shí)也使服務(wù)型制造模式得到了深化應(yīng)用,。但現(xiàn)階段對(duì)個(gè)性化定制云平臺(tái)的搭建處于初期階段，今后需進(jìn)一步完善交易結(jié)算模塊,、平臺(tái)安全性等問(wèn)題,，這對(duì)加快推進(jìn)個(gè)性化定制生產(chǎn)模式的廣泛實(shí)施具有重要意義。

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