李 強(qiáng)，彭道虎

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

1 引言

近年來(lái)中國(guó)制造業(yè)迅速發(fā)展，制造業(yè)發(fā)展的方向變的多元化，與此同時(shí)人們生活水平的不斷提升也帶來(lái)了人們對(duì)生活中產(chǎn)品差異化的需求，產(chǎn)品個(gè)性化定制也就隨著時(shí)代的發(fā)展而產(chǎn)生了而且應(yīng)用眾多。

定制產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短、產(chǎn)品制造成本低和競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)等多方面優(yōu)勢(shì)，個(gè)性化定制已經(jīng)滲透到大部分制造行業(yè)。在電腦的生產(chǎn)制造中，電腦生產(chǎn)制造企業(yè)為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力更好的滿足用戶(hù)需求，把電腦個(gè)性化定制作為電腦企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提高的主要手段。由于客戶(hù)個(gè)性化需求不同使得個(gè)性化產(chǎn)品在定制過(guò)程中有很大的差導(dǎo)，這樣一來(lái)企業(yè)在個(gè)性化生產(chǎn)過(guò)程中就會(huì)存在研發(fā)、加工制造困難、公司管理方式落后和科技信息水平不足等問(wèn)題［1］，對(duì)公司的經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略有著嚴(yán)重的影響。定制電腦在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)制造成本難以把控、交貨時(shí)間難以預(yù)測(cè)、定制生產(chǎn)后的產(chǎn)品不能滿足用戶(hù)個(gè)性需的情況。文章借助云制造技術(shù)及電腦制造技術(shù)，將兩者結(jié)合在一起提出電腦個(gè)性化定制云制造模式，將電腦制造技術(shù)資源虛擬在云制造平臺(tái)上，用于解決電腦制造企業(yè)在電腦個(gè)性化生產(chǎn)過(guò)程的問(wèn)題，同時(shí)也能解決電腦用戶(hù)對(duì)電腦個(gè)性化需求的問(wèn)題。

2 云制造的發(fā)展及應(yīng)用

文獻(xiàn)［2］對(duì)應(yīng)用服務(wù)ASP（Application Service Provider）、制造網(wǎng)絡(luò)、敏捷制造和全球化制造網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中所存在的問(wèn)題，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)化制造和服務(wù)技術(shù)同云計(jì)算、云安全、高性能計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合，提出一種絡(luò)化制造新模式—云制造模式。從云制造模式被提出到發(fā)展近十年，云制造模式的使用一直在擴(kuò)充，在學(xué)術(shù)研究［3］方面］和工業(yè)應(yīng)用［4］中取得了很大成就。電腦的制造歸屬于制造業(yè)，把云制造模式與電腦制造相結(jié)合可以更好的滿足用戶(hù)的需求，并為企業(yè)開(kāi)啟新的盈利模式。目前，云制造在其它制造行業(yè)已有理論、應(yīng)用提出，大到船舶、起重機(jī)等［5-6］，小到手機(jī)、門(mén)窗等［7-8］，所以，云制造也將在電腦制造業(yè)散發(fā)出獨(dú)特的光彩。

3 電腦制造云制造模式

3.1 電腦云制造服務(wù)平臺(tái)

基于電腦個(gè)性化定制云服務(wù)平臺(tái)，如圖1所示。利用電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)解決電腦個(gè)性化定制過(guò)程中生產(chǎn)制造的問(wèn)題。利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和物理信息化等現(xiàn)代化技術(shù)［9］把不同區(qū)域的制造資源進(jìn)行虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化，再通過(guò)云平臺(tái)對(duì)該制造資源進(jìn)行合理化管理和應(yīng)用，幫助企業(yè)更好的降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電腦合理的個(gè)性化定制。

圖1 電腦云制造服務(wù)平臺(tái)示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Computer Cloud Manufacturing Service Platform

3.2 個(gè)性化定制模式

結(jié)合產(chǎn)品個(gè)性化定制的特點(diǎn)和電腦產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合云制造理論提出電腦個(gè)性化定制的云制造模式。這一模式的理念是針對(duì)電腦制造企業(yè)無(wú)法精確獲取電腦用戶(hù)個(gè)性化需求和企業(yè)對(duì)電腦個(gè)性化定制生產(chǎn)力不足的問(wèn)題。一方面，運(yùn)用電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)能把用戶(hù)、電腦定制企業(yè)以及服務(wù)電腦個(gè)性化定制的第三方企業(yè)聯(lián)系起來(lái)，讓他們?cè)陔娔X個(gè)性化定制的過(guò)程中進(jìn)行隨時(shí)隨地的溝通交流。另一方面，電腦定制企業(yè)可以進(jìn)入電腦定制云平臺(tái)的制造資源池中獲得自己所需要的電腦定制的制造資源，服務(wù)電腦個(gè)性化定制的第三方企業(yè)能夠?yàn)殡娔X個(gè)性化定制提供所需要的各類(lèi)元器件。通過(guò)第三方企業(yè)的合作形成一定規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，這樣一來(lái)就能更好的滿足客戶(hù)對(duì)電腦個(gè)性化定制需求，也會(huì)大大降低定制電腦的生產(chǎn)成本。電腦個(gè)性化定制模式，如圖2所示。

圖2 電腦個(gè)性化定制云模式Fig.2 Personalized Computer Cloud Model

4 電腦個(gè)性定制云制造模式的實(shí)現(xiàn)

4.1 電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的體系架構(gòu)

根據(jù)云制造平臺(tái)體系構(gòu)架的理論知識(shí)和相關(guān)文獻(xiàn)［10］搭建了電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的架構(gòu)，如圖3所示。電腦個(gè)性化定制云制造平臺(tái)架構(gòu)有四部分構(gòu)成，包含中間管理層、制造資源層、用戶(hù)層和定制服務(wù)層。

圖3 電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 System Architecture of Computer Personalized Customization Cloud Platform

電腦個(gè)性化制造云平臺(tái)的組成有供應(yīng)云、制造云、管理云和研發(fā)云，他們支撐著電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的運(yùn)作。

資源層是云制造產(chǎn)品平臺(tái)的物理基礎(chǔ)。平臺(tái)中的資源主要是指產(chǎn)品整個(gè)生命周期所涉及的軟件、硬件、計(jì)算能力、知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)的集合。用戶(hù)在大量資源中選擇和利用有利于完成任務(wù)的資源。

中間管理層為用戶(hù)在制造資源層中尋找制造資源提供接口，它由多個(gè)服務(wù)工具組成，給用戶(hù)尋找制造資源提供工具。

電腦個(gè)性化定制的核心層是定制服務(wù)層，該層由客戶(hù)個(gè)性化需求分析層、電腦生產(chǎn)制造層、零部件產(chǎn)品供應(yīng)層和物流服務(wù)層構(gòu)成。用戶(hù)需求分析層對(duì)電腦用戶(hù)的個(gè)性定制起到了決定性作用；通過(guò)智能交互模塊把電腦的個(gè)性化定制分為五個(gè)需求，分別為功能需求、易操作需求、穩(wěn)定需求、創(chuàng)新需求和智能需求。電腦定制用戶(hù)在云平臺(tái)中表述自己的個(gè)性化需求，云平臺(tái)的智能交互模塊綜合分析初步確定定制客戶(hù)的個(gè)性化需求和定制電腦的板式。電腦制造企業(yè)和客戶(hù)通過(guò)云平臺(tái)的智能交互模塊進(jìn)行溝通交流，最終確定讓用戶(hù)滿意的個(gè)性化電腦模型。如果定制用戶(hù)不滿意需要返回交互平臺(tái)進(jìn)行再次溝通交流直到協(xié)商出滿足用戶(hù)定制需求的模型，同時(shí)也適合企業(yè)生產(chǎn)的電腦產(chǎn)品。電腦生產(chǎn)制造層、零部件產(chǎn)品供應(yīng)層和物流服務(wù)層的主要功能作用是給電腦制造企業(yè)和客戶(hù)提供定制電腦的設(shè)計(jì)、加工制造、生產(chǎn)后電腦的物流配送、生產(chǎn)電腦所需物料的采購(gòu)和定制電腦的售后服務(wù)等。

用戶(hù)層是電腦用戶(hù)和電腦定制企業(yè)進(jìn)入電腦個(gè)性化定制平臺(tái)的接口，用戶(hù)和電腦制造企業(yè)通過(guò)此層面進(jìn)行信息的注冊(cè)和登錄用于資源需求的發(fā)布和自身信息管理等功能。

4.2 云制造平臺(tái)的運(yùn)作流程

綜合分析電腦個(gè)性化定制，電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)是電腦個(gè)性化定制的核心，圍繞電腦個(gè)性化定制平臺(tái)設(shè)計(jì)電腦個(gè)性化定制的運(yùn)作流程，如圖4所示。

圖4 電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)運(yùn)作流程Fig.4 Computer Personalized Customization Cloud Platform Workflow

電腦個(gè)性化定制用戶(hù)通過(guò)注冊(cè)登錄電腦個(gè)性定制云平臺(tái)后發(fā)布自己的個(gè)性化定制需求信息，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)在云制造資源池中搜索出與自己個(gè)性化需求相匹配的電腦制造企業(yè)。

首先，電腦定制客戶(hù)和電腦制造企業(yè)利用云平臺(tái)的智能交互系統(tǒng)交流溝通得出滿足電腦用戶(hù)需求的概念性的電腦，電腦制造企業(yè)設(shè)計(jì)人員利用電腦設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行電腦定制方案的論證和設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步進(jìn)行個(gè)性化電腦的設(shè)計(jì)。

其次電腦個(gè)性化設(shè)計(jì)完成后，電腦制造企業(yè)分析電腦用戶(hù)需求和企業(yè)自身的制造資源的能力結(jié)合電腦產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)BOM［11］給出符合用戶(hù)個(gè)性化需求的制造方式，然后給出定制電腦的生產(chǎn)訂單；電腦制造企業(yè)利用專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)電腦的生產(chǎn)訂單進(jìn)行確立和給出主生產(chǎn)計(jì)劃MPS（Master Production Schedule）［12］，然后根據(jù)定制電腦的設(shè)計(jì)參數(shù)和企業(yè)自身的加工制造條件對(duì)電腦的制造任務(wù)進(jìn)行劃分；電制造企業(yè)對(duì)電腦所需零部件的加工成本和自身的加工制造能力進(jìn)行分析確定該制造任務(wù)是否需要外包，如果需要外包就把制造任務(wù)和要求發(fā)布到云平臺(tái)上找到第三方企業(yè)完成該項(xiàng)制造任務(wù)。另外，利用物料采購(gòu)系統(tǒng)和電腦制造協(xié)同加工系統(tǒng)使電腦制造企業(yè)選擇更好的合作伙伴從而更好的完成電腦的生產(chǎn)。最后，生產(chǎn)完成后的個(gè)性化電腦通過(guò)產(chǎn)品檢驗(yàn)合格后，利用物流系統(tǒng)發(fā)送到電腦用戶(hù)手中。綜上，定制電腦從下單到制造任務(wù)完成交到用戶(hù)手中整個(gè)周期都在云平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，這樣一來(lái)也就大大提升了電腦制造企業(yè)滿足用戶(hù)對(duì)電腦個(gè)性化需求的能力。

4.3 云制造平臺(tái)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到國(guó)內(nèi)電腦制造企業(yè)以中小企業(yè)占大多數(shù)，為了減輕電腦定制云制造平臺(tái)的維護(hù)壓力，同時(shí)，使平臺(tái)有更好的延展性以方便用戶(hù)大規(guī)模進(jìn)駐，使用MVVM 框架搭建電腦個(gè)性化定制云制造平臺(tái)。

MVVM 框架有三部分構(gòu)成分別為視圖模型模塊、模型模塊和視圖模塊，視圖模塊和用戶(hù)的對(duì)接，主要功能是用戶(hù)界面顯示和交互；視圖模型模塊是對(duì)用戶(hù)在視圖模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯及狀態(tài)控制；模型模塊負(fù)責(zé)提供與業(yè)務(wù)邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)對(duì)象［13］。電腦制造云平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖5 所示。用戶(hù)在網(wǎng)頁(yè)輸入需求，視圖模塊接收到用戶(hù)需求后將需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)并傳遞給視圖模型模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，視圖模型模塊將相應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的邏輯模型，然后利用模型模塊存進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)能被模型模塊識(shí)別，相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)視圖模塊和模型模塊處理后，以視圖的形式把數(shù)據(jù)傳遞給用戶(hù)。

圖5 電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)MVVM框架處理過(guò)程Fig.5 Computer Personalized Customization Cloud Platform MVVM Framework Processing Process

5 云平臺(tái)搭載及案例分析

5.1 云平臺(tái)搭載

電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)通過(guò)P2P［14］和B/S架構(gòu)［15］搭建，其中包含數(shù)據(jù)共享、資源管理和信息服務(wù)等相應(yīng)功能，利用資源存儲(chǔ)系統(tǒng)、Portal服務(wù)器、VAM管理服務(wù)器和PHP腳本開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行電腦個(gè)性化云制造平臺(tái)的搭建，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電腦個(gè)性化制造資源庫(kù)合理有效的管理，與此同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電腦制造各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享和電腦制造資源數(shù)據(jù)分布式管理。把B/S和P2P技術(shù)結(jié)合在一起解決了電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)搭建后資源訪問(wèn)速度慢、存儲(chǔ)空間不足、任務(wù)管理混亂等問(wèn)題，從而減輕了平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)負(fù)擔(dān)。

5.2 案例分析

為了證明電腦制造企業(yè)和用戶(hù)運(yùn)用電腦個(gè)性化平臺(tái)的必要性，利用電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)定制一批電腦產(chǎn)品（C1）和利用小型電腦制造企業(yè)定制一批電腦產(chǎn)品（C2），通過(guò)一個(gè)由20位專(zhuān)家組成的評(píng)估小組運(yùn)用定制產(chǎn)品質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)的方法［16］評(píng)估定制電腦產(chǎn)品的質(zhì)量，評(píng)估結(jié)果，如表1、表2所示。

表1 C1質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.1 C1QualityEvaluation Results

表2 C2質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.2 C2 Quality Evaluation Results

（1）構(gòu)建定制電腦的質(zhì)量評(píng)價(jià)因素集合Q和電腦質(zhì)量評(píng)估等級(jí)集合V。選擇4個(gè)質(zhì)量指標(biāo)：個(gè)性化程度（q1）、定制效率（q2）、生產(chǎn)成本（q3）、產(chǎn)品性能（q4），將每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為優(yōu)、良、中、合格、不合格5個(gè)等級(jí)并設(shè)定加權(quán)系數(shù)分別為：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1。

質(zhì)量因素集Q{q1，q2，q3，q4}

質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)集V{優(yōu)，良，中，合格，不合格}

加權(quán)系數(shù)集G{0.9，0.7，0.5，0.3，0.1}

（2）使用模糊評(píng)價(jià)法進(jìn)行質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)。求出各個(gè)質(zhì)量因素對(duì)于不同評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度，分別得到表1和表2的質(zhì)量因素Q的模糊評(píng)價(jià)矩陣R1和R2：

其隸屬度：

式中：fij—第i個(gè)因素評(píng)估成第j個(gè)等級(jí)的次數(shù)。

（3）質(zhì)量因素權(quán)重集合確定。各評(píng)估專(zhuān)家對(duì)各質(zhì)量因素進(jìn)行因素模糊評(píng)估得到質(zhì)量因素權(quán)重集合：

（4）根據(jù)模糊評(píng)價(jià)矩陣R和權(quán)重W建立質(zhì)量模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型。

（5）將加權(quán)系數(shù)集G與質(zhì)量模糊綜合評(píng)判數(shù)學(xué)模型BT相乘得到綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果：

根據(jù)上述評(píng)估結(jié)得知，利用電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)定制的電腦質(zhì)量要比中小型定制的電腦評(píng)分高，也就是說(shuō)運(yùn)用電腦個(gè)性化云制造平臺(tái)能夠使電腦制造企業(yè)制造的電腦產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，也進(jìn)一步解決了電腦制造企業(yè)難以滿足電腦用戶(hù)個(gè)性化需求的問(wèn)題，增強(qiáng)了用戶(hù)對(duì)電腦個(gè)性化需求的滿意度。

6 結(jié)論

（1）這里把云制造技術(shù)和個(gè)性化定制結(jié)合提出電腦個(gè)性化定制云制造模式，構(gòu)建了電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)體系架構(gòu)，設(shè)計(jì)了電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的運(yùn)作流程和相應(yīng)的軟件框架。（2）開(kāi)拓性的把云制造技術(shù)和電腦個(gè)性化定制相結(jié)合，利用云制造平臺(tái)相關(guān)資源統(tǒng)一管理的優(yōu)勢(shì)，為電腦生產(chǎn)企業(yè)的個(gè)性化定制業(yè)務(wù)并提供最合理的制造資源。（3）電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)的建立，可以使科研人員的交流更加便捷，加快電腦生產(chǎn)技術(shù)的革新進(jìn)而推進(jìn)我國(guó)整個(gè)電腦制造行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為將來(lái)電腦制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。綜上分析，電腦個(gè)性化定制云平臺(tái)解決了電腦個(gè)性化定制生產(chǎn)制造和電腦用戶(hù)個(gè)性化需求方面的問(wèn)題，促進(jìn)了電腦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了制造業(yè)新模式的進(jìn)步。