新疆兵团节水装备云制造公共服务平台研究

骆天阳,李志刚

(石河子大学信息科学与技术学院，新疆 石河子 832000)

新疆兵团节水装备云制造公共服务平台研究

骆天阳,李志刚

(石河子大学信息科学与技术学院，新疆 石河子 832000)

根据产业链的结构及企业内部的架构和管理机制，对企业资源、需求进行了整合和按需优化配置，以实现制造过程服务化和管理过程服务化。分析了节水装备制造业的生产流程和制造工艺。根据面向服务的理念，提出了基于SOA的云制造服务平台的体系架构，设计和搭建了节水装备云制造公共服务平台。

云制造；节水装备；面向服务；装备制造

“十一五”末期，新疆生产建设兵团耕地面积达到1 864.25万亩，其中实现节水灌溉面积达到1 000万亩，同时节水滴灌技术正由兵团逐渐向全国推广，在新疆生产建设兵团第八师初步形成了节水企业集群，但是各个企业的信息化发展水平存在差异，部分企业信息化水平相对落后，制约了企业的进一步发展，而且各个企业间的各种制造资源不能得到充分利用，造成了资源浪费，限制了生产力的发展。因此，无论从单体的节水企业还是整个节水产业而言都有很强的信息化需求。

新疆节水装备制造产业是新疆地区的标志性产业，加强节水装备制造产业的信息化建设，对于该地区经济社会发展有着重要意义。云制造是一种面向服务网络化的制造新模式和技术手段，它使得制造业更加服务化、智能化和绿色化。用户可以根据应用需求，随时随地、动态地使用制造资源。云制造支持用户使用互联网技术获取应用服务。在虚拟化平台上进行应用服务和业务处理，用户根据云池中的资源来满足自身需求。利用互联网信息技术、虚拟化技术、物联网等技术，建立面向区域的资源共享与服务平台，以解决制造资源分散和利用率不高的问题，对实现区域内加工制造资源的高效共享与优化配置，促进区域制造业的发展有重要意义[1-3]。

1 云制造

云制造是由我国李伯虎院士最早提出来的理论，是在“制造即服务”理念的基础上，借鉴了云计算思想发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉融合的产品，是制造即服务理念的体现[1-4]。它融合现有信息化制造、云计算、物联网、语义Web、高性能计算等技术，利用网络化技术，将各类制造资源和服务虚拟化和服务化，并进行统一、集中的智能化管理和经营，实现智能化、多方共赢、普适化和高效的共享协同，通过网络为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用、安全可靠、优质廉价的服务[1-5]。

2 云制造体系研究

2.1云制造运行模式

云制造融合了虚拟化、云存储、物联网、云计算和大数据等众多学科领域的技术，是一种新型的面向服务的制造模式。云制造将所需的制造资源都涵盖到一个巨大的云池当中，云池中涵盖了各种资源和服务，包括硬件资源、软件服务、物流服务、财务服务、制造资源和制造技术等。用户、生产制造商通过互联网技术接入云池，在云制造平台上进行交易和生产[6-9]。图1是云制造的运行模式。云制造平台支持按需生产和定制服务，可以根据用户意愿定制生产。图2是云制造的运行图。

2.2云制造的体系结构

云制造是在计算机网络、云计算等技术的基础上发展而来的，因此计算机网络的层次结构、运行原理和功能对云制造有借鉴意义。通过类比计算机网络OSI的7层模型和3层层次化网络模型，得出面向服务的云制造的模型层次结构。基于SOA的云制造各层次体系结构及功能见表1，基于SOA的云制造层次体系结构图如图3所示。

1)平台汇聚层。

在云制造平台运行过程中，平台汇聚层负责将各类制造资源进行汇聚、虚拟化。现实生产过程中，各类制造资源由于地域、时间、空间上的分布不均匀，使得各类制造资源利用率不高。此层就是将各类制造资源进行汇集、分类，将其融入到云制造的云池中。同时平台汇聚层分为表示层和物理层，方便对其进行规范化的管理。

2)平台核心层。

平台核心层的主要功能是为用户和工厂提供所需的服务，以及对云制造平台的日常管理。将各类服务和功能封装成云服务，供其使用对象进行访问和使用。同时对上下层提供接口及存储管理，形成云池。平台核心层分为核心层和会话层，以便对其进行规范化的管理。

3)平台接入层。

平台接入层的主要功能是为用户和工厂提供接入云制造平台服务，同时支持移动终端服务，对接入对象进行身份验证、流量控制等管理。此层包含云制造平台的各种操作界面、客户端及相应的工具和相应的应用系统。用户也可以利用平台自主定义并构建新的制造应用界面，以获取相应的增值服务。

3 平台系统设计与构建

3.1节水装备工艺流程分析

根据滴灌带产品的功能与特性、设备结构以及工艺要求，新疆地区镶片状迷宫式滴灌带产品的生产工艺流程如图4所示。

3.2云制造平台业务流程

云制造平台中，已注册的用户可以通过平台的接口进行服务选择或需求发布。首先通过对云数据库进行更新，产生新的服务汇聚到云池中。同时，根据任务分解的标准，对用户提交的任务进行分解，根据服务算法和要求进行处理。图5是云制造任务分解图。然后用户进行服务选择，按照提示进行执行，完成服务。最后用户根据服务执行反馈的结果对服务进行评价。图6是平台业务流程图。

3.3云制造平台功能模块设计

根据节水装备制造实际生产情况，基于SOA的思想将系统设计为7大模块。各个模块通过系统来定义和修改，其分别是平台管理模块、生产管理模块、工艺管理模块、库存管理模块、财务管理模块、资源管理模块、计划管理模块[10-13]。具体详见图7。

1)平台管理模块。

平台管理模块的主要功能包括平台的权限管理、用户管理和数据库管理。用户管理和权限管理包括添加、删除用户，对用户添加权限等操作。云数据库管理包含日志管理和云数据库的管理。通过对日志进行管理和监测，可以保障平台的安全性，对平台的运行情况进行监控。云数据库管理为平台的运行提供支持，包括知识库、案例库、模型等的管理。

2)生产管理模块。

生产管理模块包含车间管理、生产线管理、进度管理和质量管理。对生产任务进行实时监控，包括车间人员配置、生产线编排、生产线人员配置、质量管理、实时进度情况、数据查询等。同时对云制造任务进行分解、加工和生产等。根据这些数据的反馈，作出相应决策，为下面的生产做准备。

3)工艺管理模块。

工艺管理模块包含工艺管理、时间管理和数据管理。具体包括工艺的基础信息、生产流程、工作时间。也可进行添加工艺和更新工艺。

4)库存管理模块。

库存管理模块包含原料管理、库存管理和在制品管理，是对原料的购买、入库、加工、生产、出库全过程的管理,方便企业对原材料的跟踪和管理。

5)财务管理模块。

财务管理模块包含成本管理、费用管理和销售管理，是对企业的支出费用和销售情况进行管理，有统计功能。

6)资源管理模块。

资源管理模块包含设备管理和工具管理，对工厂内的硬件设备进行管理，包括了一些生产过程中涉及到的设备和工具。

7)计划管理模块。

计划管理模块包含物流管理和计划管理，是对生产完后的产品进行封装、配送的管理。对每一份订单进行跟踪，直至订单完成。

4 原型系统验证

根据云制造服务平台的体系架构，本文选择J2EE和Eclipse集成开发环境进行云制造平台开发。运用SCA服务组件架构进行Web服务配置。运用Java API对制造资源进行虚拟化，对服务进行封装和配置。利用Hadoop进行云制造资源服务管理，接口和数据处理模式选用ESB服务[11-13]。

利用Cloud Code将各个业务逻辑操作拆分成各个模块，避免了加载模块带来的不必要的副作用。当一个模块被加载的时候，JavaScript文件首先被加载，然后执行文件内的源码，并返回全局的export对象。例如，假设cloud/name.js包含以下源码：

var coolNames = [′Ralph′, ′Skippy′, ′Chip′, ′Ned′, ′Scooter′];

exports.isACoolName = function(name) {

return coolNames.indexOf(name) !== -1;

}

同时在cloud/main.js包含下列代码片段：

var name = require(′cloud/name.js′);

name.isACoolName(′Fred′); // 返回false

name.isACoolName(′Skippy′); // 返回true;

name.coolNames; // 未定义.

name模块包含一个名为isACoolName的函数。require接收的路径是相对于主服务器的Cloud Code项目的根路径，并且只限cloud/目录下的模块可以被加载。由此保障了系统运行的安全性[13]。

使用AV.Cloud.run可以在云代码中调用AV.Cloud.define定义的云代码函数。相应核心代码如下：

AV.Cloud.run(′hello′, {name: ′dennis′}, {

success: function(data){

//调用成功，得到成功的应答data

},

error: function(err){

//处理调用失败

}

});

在开发过程中，首先设计和实现系统的界面，然后实现与SQL数据库的链接，完成系统的核心业务逻辑设计。这样可以让用户最早看见系统的界面，以便用户对系统有初步的了解并使开发人员明确用户需求。节水装备云制造服务平台界面如图8所示。

5 结束语

本文对面向兵团节水装备制造的云制造服务平台的体系结构、云制造平台的模型进行了研究，分析了节水装备制造业的生产流程，搭建了基于SOA的面向节水装备制造的云制造服务平台的原型系统，一定程度上实现了资源虚拟化。

本次研究虽然对新疆节水装备制造业信息化建设有一定的借鉴意义，但也存在着一些问题。本文的云制造体系结构是根据特定企业生产活动设计和实现的，不是自主产权的行业规范，所利用的云制造技术还不够成熟，还有很多的工作要做。对一些资源、标准和加工工艺的量化处理与实际情况还有些差别。

[1] 李伯虎,张霖,柴旭东.云制造概论[J].中兴通信技术,2010(8):5-8.

[2] 李伯虎,张霖,任磊,等.再论云制造[J].计算机集成制造系统,2011,17(3):449-457.

[3] 李伯虎,张霖,任磊,等.云制造典型特征、关键技术与应用[J].计算机集成制造系统,2012,18(7):1345-1355.

[4] 顾新建,黄沈权,陈芨熙,等.模具行业需求驱动的云制造服务平台[J].计算机集成制造系统,2012,18(7):1650-1658.

[5] 马刚.云制造的体系结构及平台实现技术研究[D].重庆:重庆大学,2013.

[6] 王时龙,宋文艳,康玲,等.云制造环境下的制造资源优化配置研究[J].计算机集成制造系统,2012,18(7):1396-1405.

[7] 刘波.云制造环境中面向多任务的服务组合与优化技术研究[D].重庆:重庆大学,2012.

[8] 杨晓英.云制造模式下大型装备成套服务运作协同与优化[D].镇江:江苏大学,2013.

[9] 孟祥旭,刘士军,武蕾,等.云制造模式与支撑技术[J].山东大学学报:工学版,2011,41(5):13-20.

[10] 杨男.面向中小企业的云制造服务平台关键技术研究[D].南京:南京理工大学,2013.

[11] 赵思源.面向中小企业的云制造服务平台设计与实现[D].广州:华南理工大学,2012.

[12] 王学,杨兆建,丁华.煤矿装备云制造资源服务平台研究与应用[J].煤炭学报,2013(10):1888-1893.

[13] 潘孝楠.基于云制造的服装生产管理技术研究与应用[D].上海:复旦大学,2012.

The cloud manufacturing platform development of the public service for Xinjiang Corps water-saving equipment

LUO Tianyang, LI Zhigang

(College of Information Science and Technology, Shihezi University, Xinjiang Shihezi, 832000, China)

According to the industry chain structure and the enterprise's internal structure and management mechanism, it analyzes the demand of integration and allocation to achieve manufacturing process services and management service, designs the production flow and manufacturing process of water-saving equipment manufacturing industry. Based on the service-oriented concept and SOA, it establishes the architecture of the cloud manufacturing service platform, and develops the public service platform of water saving equipment.

cloud manufacturing; water-saving equipment; service-oriented; equipment manufacturing

10.3969/j.issn.2095-509X.2015.05.010

2015-02-27

国家科技支撑计划项目(2013BAF020B07)；国家大学生研究训练计划项目(201410759025)

骆天阳(1991—)，男，黑龙江同江人，石河子大学本科生，主要从事网站建设及数据挖掘研究。

TP315

A

2095-509X(2015)05-0044-05