李 強，于 青，閆洪波，李 麗，秦 偉，李文元

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

基于云制造的產(chǎn)品后生命周期模式研究*

李 強，于 青，閆洪波，李 麗，秦 偉，李文元

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

在分析了產(chǎn)品后生命周期發(fā)展現(xiàn)狀和面臨問題的基礎(chǔ)上，提出了基于云制造理念與技術(shù)的資源循環(huán)、數(shù)據(jù)整合的產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺。重點闡述了平臺的服務(wù)模式，分析了平臺的工作流程。采用Apache服務(wù)器、PHP編程語言以及MySQL數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)了產(chǎn)品后生命周期云平臺的搭建，說明了數(shù)據(jù)庫的具體實現(xiàn)方法，并簡單介紹了平臺頁面的構(gòu)建。最后通過對槽式太陽能熱發(fā)電鋼結(jié)構(gòu)支架使用過程出現(xiàn)的問題，應(yīng)用云平臺進行了產(chǎn)品改造，驗證了產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺的有效性。

生命周期；云制造；服務(wù)平臺；MySQL；PHP

0 引言

隨著制造業(yè)國內(nèi)外市場競爭形勢的日益加劇，產(chǎn)品的全生命周期銷售理念得到業(yè)內(nèi)越來越多的關(guān)注和認同。我國的生產(chǎn)廠家當前時期特別注重對于產(chǎn)品的原料制備采購、產(chǎn)品設(shè)計、加工、制造、銷售等前生命周期的相關(guān)節(jié)點內(nèi)容，但是對于工業(yè)產(chǎn)品的使用方來說，產(chǎn)品的檢修、改造、報廢、零部件再用、原材料回收再利用直至廢物處理等產(chǎn)品后生命周期才是其主要盈利環(huán)節(jié)，地位舉足輕重。將直接影響產(chǎn)品的維護、維修成本，設(shè)備完好率，設(shè)備故障率，易損件消耗量，備件采購質(zhì)量、效率、成本，報廢期限等問題。

現(xiàn)階段針對產(chǎn)品后生命周期的服務(wù)，大部分由生產(chǎn)方負責，在質(zhì)保期內(nèi)生產(chǎn)方會負責免費維修、排除故障和更換配件等。一旦過了質(zhì)保期，產(chǎn)品使用方往往要花費高額的費用來完成維修保養(yǎng)、故障診斷及改造升級等。也有企業(yè)通過地域相近的維修點接受有償售后服務(wù)[1-2]，但由于專業(yè)不對口、涉及領(lǐng)域廣、無法快速響應(yīng)等問題使得企業(yè)無法得到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。若企業(yè)自行配備針對處理產(chǎn)品后生命周期問題的專業(yè)設(shè)施，會占用較多資源，影響公司的整體利潤，對于中小型企業(yè)很難實現(xiàn)。而且針對設(shè)備報廢后的零部件、原材料回收的服務(wù)市場空缺較大，服務(wù)不正規(guī)、不專業(yè)，影響資源的二次利用，造成較大程度的資源浪費和環(huán)境污染，嚴重制約了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了應(yīng)對目前亟須解決的產(chǎn)品后生命周期服務(wù)問題，近時期國內(nèi)外相關(guān)機構(gòu)將計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品售后服務(wù)系統(tǒng)中[3-5]，但大多為應(yīng)對特定問題，針對某一行業(yè)，定位較單一，應(yīng)用范圍小，不具有可拓展性，不能很好的通入行業(yè)大環(huán)境，對解決當前制造業(yè)的發(fā)展模式來說還具有較大的局限性。

針對以上問題，本文依據(jù)網(wǎng)絡(luò)化智能制造新模式—云制造系統(tǒng)[6-9]，通過有效地實施管理, 搭建云制造產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺，使供求信息在平臺內(nèi)共享，循環(huán)利用技術(shù)、人力、資金和設(shè)備資源，真正實現(xiàn)建立一個科學(xué)、完善的后生命周期管理系統(tǒng)。

1 平臺的服務(wù)模式

產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺，將產(chǎn)品的生產(chǎn)方、使用方、維修方以及配件提供方等分別作為云需求方和云提供方接入到云平臺中，根據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)確定所需的服務(wù)。平臺的服務(wù)模式如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺服務(wù)模式示意圖

平臺除了提供注冊、審核、用戶信息管理等工具，根據(jù)產(chǎn)品的后生命周期所需服務(wù)，還提供以下服務(wù)：

(1)動態(tài)監(jiān)控:是從需求方要求介入的產(chǎn)品生命周期節(jié)點開始，對產(chǎn)品的運行狀態(tài)進行動態(tài)數(shù)據(jù)采集，形成強大的針對性數(shù)據(jù)庫，通過對關(guān)鍵數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控達到對產(chǎn)品運行狀態(tài)的把握。

(2)故障預(yù)警:是以動態(tài)監(jiān)控功能模塊采集的數(shù)據(jù)庫，通過與行業(yè)標準動態(tài)數(shù)據(jù)做對比或者實時專家會診等分析方式，預(yù)測可能發(fā)生的故障和對生產(chǎn)或經(jīng)營造成的損失估算，同時給出對應(yīng)的解除故障的可行性方案，將最優(yōu)化決策和實施方案反饋給用戶，以供用戶根據(jù)自身的實際情況參考和采取應(yīng)對措施。

(3)多方會議工具:是對產(chǎn)品相關(guān)問題供需雙方共同商討解決方案，對產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)中的某項改進/升級而進行信息交流、報廢鑒定等。平臺此項功能模塊使使用方在解決某一生命周期問題時可以同時得到上一個生命周期服務(wù)服務(wù)提供方的建議和下一個生命周期服務(wù)提供方的建議，以便從全生命周期角度定位，統(tǒng)籌做出決策。

(4)維修調(diào)動指針:在使用方眾多，維護請求復(fù)雜的情況下，維修調(diào)動的優(yōu)劣尤為重要。通過平臺調(diào)用云數(shù)據(jù)庫中有能力完成服務(wù)的提供方資源，由平臺推薦，需方審批，找到資源優(yōu)化利用和應(yīng)答快速的平衡點。

(5)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫:所存儲的數(shù)據(jù)應(yīng)為產(chǎn)品正常使用所需要的公開性數(shù)據(jù)。如日常維護方案、使用維護的注意事項、常規(guī)故障處理方法、常用易耗件、配件備件的規(guī)格型號等等。其中故障診斷、改造等方法進行記錄，給其他產(chǎn)品相關(guān)問題作為借鑒。

這樣的服務(wù)模式提高產(chǎn)品經(jīng)濟性、增強產(chǎn)品的使用壽命、減少能耗、節(jié)約了資源，為平臺的使用者提供安全、快捷、專業(yè)、節(jié)能的服務(wù)環(huán)境，實現(xiàn)了制造資源與制造能力的高度整合。

2 平臺的工作流程

為了使產(chǎn)品從進入使用到最后的廢物處理都能在云平臺中獲得高效的服務(wù)，形成完整的后生命周期服務(wù)，本文對平臺的工作流程進行了設(shè)計，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺流程圖

在產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺中的各方既可能是提供方也可能是需求方。當產(chǎn)品生產(chǎn)方將產(chǎn)品出售給使用方后，在云平臺中上傳產(chǎn)品的相關(guān)資料。在產(chǎn)品使用過程中，產(chǎn)品使用方在對產(chǎn)品進行日常操作維護的同時將產(chǎn)品的使用、維護情況定期上傳至云平臺。云平臺根據(jù)相關(guān)知識庫對產(chǎn)品進行動態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)警。一旦需求方有突發(fā)性服務(wù)申請時，產(chǎn)品診斷方則根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及知識庫能第一時間得到對應(yīng)技術(shù)參數(shù)并確定應(yīng)急處理方案。由產(chǎn)品維修方對故障做維修、維護。在產(chǎn)品使用過程中，如需升級改造則可在云平臺中聯(lián)系設(shè)備改造方的專家對產(chǎn)品進行改造。在維修改造過程中，通過云平臺向配件提供方采購所需配件。在產(chǎn)品功能、安全或經(jīng)濟失效時，平臺中的報廢鑒定方可對產(chǎn)品進行鑒定，對有繼續(xù)使用價值的零部件做再利用處理，廢件可再生制造，原材料也可以被其他的生產(chǎn)廠家回收利用，剩下的廢物由廢物處理方進行環(huán)保的降解處理。這樣的服務(wù)流程使產(chǎn)品的使用大大增值，降低成本，節(jié)約能源，形成了一個良性的循環(huán)。

3 平臺的搭建

3.1 平臺的開發(fā)環(huán)境

考慮到平臺中需求方和提供方地理上的分布性，及平臺的復(fù)雜性和特殊要求，采用 B/S 模式[10]進行平臺的搭建。由于要建立的是一個通用、可擴展的服務(wù)平臺，所以采用Apache作為web服務(wù)器、MySQL作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、PHP作為服務(wù)器端的腳本開發(fā)語言[11-13]對產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺進行搭建。

由于產(chǎn)品后生命周期平臺涉及的數(shù)據(jù)庫表單較多，考慮到平臺的擴展型，本文只討論最基本的幾個表單。

文檔主表(cloud_archives)文檔的共有屬性，文檔的最基本信息，包括標題，欄目ID，自定義屬性值，閱讀權(quán)限等信息。

文章表(cloud_addonarticle)儲存發(fā)布需求信息等文章的表單。

圖集表(cloud_addonimages)儲存商品相關(guān)圖片的表單。

欄目管理表(cloud_arctype)對欄目進行分類管理的表單。依據(jù)產(chǎn)品后生命周期所需將欄目分為：產(chǎn)品供應(yīng)、配件供應(yīng)、需求信息、改造升級、設(shè)計診斷、廢件處理、行業(yè)資訊等。如圖3所示。

圖3 欄目管理表結(jié)構(gòu)圖

3.2 平臺的實現(xiàn)

云平臺可以分為多個頁面，每個頁面又由諸多子頁面構(gòu)成。以前臺首頁為例，其編碼截圖如圖4所示：

圖4 前臺頁面首頁編碼的部分截圖

云平臺主要由前臺頁面、會員頁面、后臺管理頁面構(gòu)成。

前臺頁面主要發(fā)布供求信息、行業(yè)資訊等，可以進行分類檢索與智能搜索，便于查找信息?？梢缘卿浽谱烂?，在線交流設(shè)計、改造、故障診斷等。

會員界面主要用于會員發(fā)布信息、在線交流、下載資源、在線設(shè)計、查看工作進程等。

后臺管理界面由平臺運營方對會員及其發(fā)布的信息進行審核，通過后臺管理系統(tǒng)來調(diào)用函數(shù)表，來實現(xiàn)平臺的更新或者維護等工作。

除了以上的頁面，云平臺中還有會員注冊頁面、留言板頁面、問答頁面、訂單管理頁面等。通過PHP對頁面的設(shè)計已經(jīng)對MySQL數(shù)據(jù)庫的連接實現(xiàn)了產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺的設(shè)計。

4 應(yīng)用案例

為測試平臺的整體性能，以包頭市某太陽能發(fā)電企業(yè)作為實例對平臺功能進行驗證。包頭市某公司的槽式太陽能熱發(fā)電鋼結(jié)構(gòu)支架在使用過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，由于反射鏡的誤差引起了光聚集的離焦，導(dǎo)致了系統(tǒng)效率降低，希望通過對其進行改造增加太陽能的利用率。經(jīng)過平臺中專家們在云桌面進行了分析，其反射鏡誤差主要是由于聚光鏡系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)及安裝所引起的。原有的安裝檢測方案為光學(xué)非接觸式檢測，由于光電傳感器上的數(shù)據(jù)擬合曲線難度較大，反光或全黑的物體不適合用光學(xué)非接觸式測量，或者需要用更復(fù)雜的光學(xué)技術(shù)才能保證測量的順利進行。所以專家們設(shè)計改為采用接觸式測量，通過三維空間定位，測量鏡面上一些點的坐標，通過離散的坐標點，擬合出面形數(shù)據(jù)，獲得空間位置之后，與標準位置進行對比，為準確安裝定位提供依據(jù)。部分設(shè)計如圖5、圖6所示。

對太陽能聚光鏡檢測安裝裝置進行設(shè)計改造，以最少的成本解決了實際問題、提高了太陽能的利用效率，有效的進行了產(chǎn)品后生命周期的服務(wù)。并且把修改案例存入到云制造服務(wù)平臺數(shù)據(jù)庫中，為以后類似問題的處理提供了依據(jù)及解決方案，形成良性的服務(wù)平臺，驗證了平臺的有效性。

圖5 云平臺中檢測安裝裝置整體機構(gòu)圖

圖6 云平臺中龍門梁靜力分析結(jié)果圖

5 結(jié)束語

本文通過對產(chǎn)品后生命周期服務(wù)不完善、不正規(guī)，導(dǎo)致了資源嚴重浪費、產(chǎn)品有效使用得不到保障等問題，提出了依據(jù)云制造服務(wù)理念和模式的產(chǎn)品后生命周期云制造服務(wù)平臺，闡述了平臺的服務(wù)模式，設(shè)計了平臺的工作流程。通過Apache服務(wù)器、PHP編程語言以及MySQL數(shù)據(jù)庫搭建了產(chǎn)品后生命周期云平臺，并

對平臺的搭建過程進行了簡要的介紹。最后通過應(yīng)用實例驗證了云制造服務(wù)平臺的有效性。今后將繼續(xù)完善平臺的服務(wù)內(nèi)容與數(shù)據(jù)安全性能等問題，使得用戶能更好地解決產(chǎn)品后生命周期的問題，從而減少資源浪費、加強資源整合，推進制造業(yè)的進一步發(fā)展。

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(編輯 趙蓉)

Model Study of Product Life Cycle Based on Cloud Manufacturing

LI Qiang,YU Qing,YAN Hong-bo,LI Li, QIN Wei，LI Wen-yuan

(School of Mechanical Engineering, Inner Mongolia University of Science & Technology, Baotou Neimenggu 014010,China)

After analyzing the development status and problems faced of product life cycle, the product life cycle cloud manufacturing services platform of resource recycling and data integration based on the cloud manufacturing concepts and techniques has been proposed. Focuses on the platform service model, and the workflow of the platform has been analyzed. The Apache server, PHP programming language and MySQL database have been used to achieve setting up the product life cycle cloud platform structures, the database specific implementation methods have been indicated and a brief introduction of build the page of the platform has been given. Finally, through trough solar thermal power generation steel stent problems during use, cloud platform has been applicated in products reform, the effectiveness of the product life cycle cloud manufacturing service platform has been verified.

life cycle; cloud manufacturing; services platform; MySQL; PHP

1001-2265(2014)04-0157-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.044

2013-07-31

內(nèi)蒙古自治區(qū)十二五應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)資金項目：電子與信息化(20111424)，裝備制造業(yè)中云制造協(xié)同制造模式的研究及企業(yè)應(yīng)用規(guī)范

李強(1963—)，男，內(nèi)蒙古包頭人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)教授，博士，主要研究方向是制造業(yè)信息化，(E-mail)nkdlq@126.com；通訊作者：于青(1986—)，女，吉林省吉林市人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士研究生，研究方向為裝備制造業(yè)信息化，(E-mail)yuqing_xixi@163。

TH166 ；TG65

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