摘要：起重机是工程机械的重要组成部分。本文对云制造起重机设计制造的平台进行了探讨。
关键词：云制造；起重机；制造模式
起重机是工业生产的常用设备，广泛应用于各个领域。因此，为提高起重机制造企业的柔性制造能力、快速响应能力和协同制造能力，本文将云制造“分散资源集中使用，集中资源分散服务”的制造服务新模式引入起重机行业，提出构建面向起重机企业的云制造服务平台。
一、云制造简介
1、概述。云制造是一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式和技术手段，它丰富和拓展了云计算的资源共享内容和服务模式，促进了制造的敏捷化、服务化、绿色化、智能化，融合云计算、物联网、高性能计算、面向服务和智能科学等新兴技术与信息化制造技术，构成了完整的云制造服务系统及云制造技术体系。云制造借鉴传统Web三方架构思想（服务请求者、服务提供者及注册中心），构建出云请求端、云提供端、云服务中间件的云制造系统。云制造系统中，云请求端采用物联网、虚拟化等技术，将分散在云端的制造资源和制造能力，进行智能感知，并虚拟接入制造云平台中，使虚拟资源聚集在虚拟资源池中，并以云服务的形式提供给云请求端。
2、思想和优势。云制造是制造业信息化、云计算、物联网和语义Web高性能计算等技术的集合体，对现有网络化制造技术与服务技术进行研究并对其延伸和变革，将各方面的制造资源和制造能力虚拟化、共享化，并进行集中的智能化管理和经营，实现智能化，多方共赢。“服务”是云制造的核心，通过提供制造云共享服务，可优化各企业的制造资源，使“分散资源集中使用”和“集中资源分散服务”。云制造平台根据客户的现实需求，通过优化选择虚拟资源和配置，在制造全生命周期过程中提供灵活、经济、安全、可靠和高质量的云服务给资源需求方，从而实现复杂产品低成本、高效率的大规模制造。
3、云制造与其他制造模式的区别。①网络化制造存在着局限性，主要表现为只能用现有的资源为用户提供服务；由于是独立系统，无法实现与客户的智能化交流，无法动态化的满足客户需求，没有形成良好的商业运作模式。②ASP服务平台提供一种远程租赁服务，以租赁形式向企业提供各类所需的应用软件，并保证软件的有效运转和维护升级。这种形式能为企业节约资源成本，但由于数据传输过程中安全性难以保证，无法满足各方的需求，因此难以得到普遍应用。③制造网格的服务理念是将分散的资源集中，为一个用户或任务提供服务，即“分散资源集中使用”。云制造将制造网格的“多对一”形式升级为“多对多”，服务资源除软件和计算资源外，拓展到制造资源和分布式资源。
二、起重机云制造模式构架及设计制造流程
1、起重机云制造模式构架。起重机云制造模式由起重机云制造请求端（CCSD）、起重机云制造服务提供者（CCSP）和起重机云制造服务平台组成。其中，CCSD可通过各种网络连接终端向起重机云制造服务平台提出产品设计、制造、试验、数据管理、维护等制造全生命周期过程中各类活动的业务请求；CCSP通过起重机云制造服务平台的连接层虚拟接入平台中并封装形成资源层，提供制造资源、设计能力和物流服务等；起重机云制造服务平台借助语义Web及一种将事件驱动服务模型和语义服务逻辑图结合的服务组合方法，对CCSD提交的业务请求进行语义识别、任务分析和服务组合。若分析后得知此业务服务是简单任务可用基本服务完成，则建立并发布任务给相应云制造服务提供者；若分析后得知此业务服务是复杂设计任务，则将该任务分解为若干简单子任务，建立并发布每个子任务给相关服务提供者。平台在任务的驱动下将CCSP提供的各类资源进行搜索、匹配、组合，对云制造服务提供者进行多种组合，并从中选择最佳的一组来完成任务。
该起重机云制造服务平台与实体起重机制造企业的区别在于：本平台不拥有机加工设备的所有权，而是通过与机加工设备的拥有者签订租赁或代加工协议的方式，使用其机加工设备。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分布在不同地理位置的相关企业不论规模大小，均可通过起重机云制造服务平台将自身资源共享，同时也可从平台中获取所需服务，分担投入，优势互补，达到敏捷、优质、低成本产出起重机产品的目的。
2、起重机云制造设计制造流程
第1层：以CAD软件及先进现代设计方法为基础的设计层。将各种先进的现代设计方法与起重机结合起来，提高起重机产品质量和设计效率。运用三维软件建立起重机产品的三维数字化模型，同时对电液控制系统进行设计。设计后期对分析层仿真优化后的三维数字化模型，通过工程图自动调优技术实现三维模型到二维工程图的快速化、智能化出图，以指导后续的制造、检验、维修等活动。
第2层：以CAE软件为平台的分析层。将设计层中已建立的起重机产品三维数字化模型导入CAE软件中，对其进行有限元分析、运动仿真等。设计人员参考软件的计算分析结果，调整设计参数或修改设计方案，从而达到起重机产品结构优化的目的。
第3层：以CAPP和CAM软件为平台的加工制造层。通过CAPP读取优化后三维数字化模型的信息，结合制造资源库的刀具、夹具、机床信息进行工艺决策，决策的结果输出到工艺文件中，并提供给CAM，此外，还要接收CAM反馈的工艺参数修改等信息。加工出的零件经过无损检测等设备的检验后装配成整机，最后对整机进行调试和检验，即完成起重机的生产。
三、案例分析
某工厂需桥式起重机一台用于起吊重型设备，向起重机云制造服务平台发布业务请求，平台接收到请求后结合该平台虚拟接入的各类资源，经分析由高校A、研究院B、制造厂C、电控公司D、物流公司E、钢厂F、供应商G共同完成此项任务。
1、高校A收到平台下达的任务后，运用参数化思想和模块化思想，将客户端要求的桥式起重机分为桥架和附属结构，桥架分为主梁、副主梁、端梁等部件，附属结构分为平台、斜梯、司机室等部件，各个部件由不同设计小组负责。各小组对各部件按以下步骤进行设计：代号设置、建立全息模型、参数设置、模型驱动、ANSYS有限元仿真验证分析、工程图调整。
2、研究院B在高校A提供的三维数字化模型基础上，利用变量驱动技术进行工艺设计，其步骤与内容如下：①自动提取零件的设计参数和工艺信息，利用变量驱动技术实现工艺模型和流程的驱动。②对每道工艺流程中包含的尺寸信息、特征信息进行自动拾取，并替换卡片和数据库中的数据。③工序简图自动生成，替换卡片中旧的简图并保存在数据库中。④进行工艺卡片的其他信息替换更新。一系列动作后完成起重机零部件的工艺设计。
3、制造厂C收到高校A最终生成的图纸和研究院B生成的工艺卡片后，完成起重机零部件的制造、装配和调试；电控公司D提供专业的起重机整机电液控制系统方案、元件、安装、调试；物流公司E负责期间的物料运输；钢厂F提供原材料；供应商G提供外协件和标准件。
4、桥式起重机属于特种设备，制造时当地质监部门必须跟踪，在制造完成并试车后才会出质检合格证。装配完成后的桥式起重机在某工厂Q完成试车检查后，平台确定此次任务完成。
起重机云制造服务平台负责期间的数据管理和智能调度。此案例体现了起重机云制造服务平台“分散资源集中使用”的思想，此外，集中汇聚起来的虚拟资源也可以为多个用户同时提供服务。
四、结语
起重机是一种实现物体空间位移的机械设备，使用起重机进行大型结构和物件的搬用，可减轻工作人员的劳动强度，提高工作效率，因此，起重机广泛用于国民经济的各个部门，尤其在重工业领域，它发挥着非常重要的作用。
参考文献：
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[3]徐邦勇.模具云制造信息平台系统的应用研究[J].机电工程技术，2015（09）．
论文作者:姜来
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第10期
论文发表时间:2018/11/28
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