面向数控机床产业集群的信息资源服务系统

罗瑛 陈章达

摘要：通过整合成都地区一系列数控机床共享要素的集合，包括知识、信息、技术、人才、政策等要素，将信息资源与平台中心自身资源有机结合，建立成都市精密数控机床产业集群网络化资源服务平台。为数控机床企业提供低成本信息化服务，提供基于用户身份认证的软件在线使用，硬件资源共享，进行人才培训，提供创新信息，提供交流平台，促进企业间协作。

关键词：数控机床;产业集群;网络化;资源共享

中图分类号：F403.6文献标志码：A

文章编号：2095-5383（2018）04-0023-05

目前，CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM软件系统得到广泛应用，对机床产品设计制造企业提高产品的设计质量、工作效率和创新能力起到了十分重要的促进作用。但这些商品化通用软件系统中，大多没有提供实用于我国机械制造企业的各种规范、标准、图表等数据资源，这些正是机械制造业所不可缺少的，由各个企业自行建立或仍用传统的书本手册这显然是不能满足制造业信息化工程建设的需要。因此，需要解决常用信息资源和知识资源建模的标准化、实用化和资源共享的问题[1]。本文根据成都数控机床产业集群发展的需要，进行面向机床行业数字化系列资源库应用软件系统和知识库系统研究，建立一种适应于机床制造业信息化工程通用信息资源共享应用的支撑环境平台。

1信息资源系统开发方案

1.1开发技术路线

采用Web体系与企业信息网站相结合的信息资源库系统框架，建立产品基础信息数据和知识资源中心为核心纽带进行信息集成与共享的开放性体系结构，在服务器端基于Web服务器开发出为各用户提供各种服务功能的应用服务程序，客户端通过浏览器与服务器端连接，在服务器端应用工具集的支持下，使用资源共享服务平台提供的各种形式的信息查询和共享服务等功能[2]。采用的技术路线如图1所示，从4个方面开展研究工作：

1）重点进行数控机床行业信息资源数据库和知识库需求分析、规范编码设计的工作。

2）进行数控机床信息资源数据库和知识库应用软件的功能体系结构设计，进行资源数据库与知识库软件系统、用户自定义数据管理的软件平台系统的开发，完成机械设计常用信息资源数据库与知识库系统等应用软件系统的开发。

3）研究如何应用基础支撑技术，例如Web服务技术、数据库技术、知识获取技术等解决系统开发中的关键问题。

4）进行软件实验室测试、软件用户测试、修改完善，所开发的系统在企业推广应用。

1.2系统功能框架与运行流程

信息资源服务软件系统是一种面向数控机床企业产品设计、工艺规划与检测检验技术人员的信息资源集成系统，其目的是为工程技术人员提供余产品设计有关的标准、数据资料、设计计算方法和专业应用工具程序，形成一种支持数控机床企业制造业信息化工程的基础信息资源集成支撑环境平台。该软件系统由数据库与知识库、专业应用软件、用户资源管理和资源服务等4大模块所组成，每一模块又包含多个数据知识库或应用功能软件，其主要功能软件模块如图2所示。

系统提供的数据查询浏览、设计计算工具、用户自定义收藏夹管理等工具，可以修改自己的用户信息、密码等;管理员可进行权限内的资源上传;核心管理员可进行功能全面的资源管理、用户管理等操作。系统的运行流程如图3所示。

2信息资源应用方法设计

2.1数据与知识资源浏览方式设计

目前，系统平台共收集整理了机械设计资源、金属材料资源、世界钢号资源、机床切削加工资源、数控加工工艺资源、机床工艺资源、数控刀具量具资源等类资源信息和知识文本。信息资源浏览按照树形目录分类浏览，如图4所示。显示树形目录可以用递归算法，以提高执行效率。

2.2资源检索方式设计

在实际应用中经常用到查询模式主要有简单查询、多条件组合式查询与基于内容的搜索式查询3种。

2.2.1简单查询

当用户点击某个链接发出查询请求，被请求的ASP程序通过执行简单的SQL语句将数据检索并表示出来，这种查询条件固定，可以直接表示。如果不宜在同一页面中显示所有的数据，可以将一些数据项放在后续页面，将前一页面作为导向，通过带参数的链接去查询。如检索与“齿轮”相关的所有资源的语句为：

sql=“select * from main where CName like ‘%齿轮%”

2.2.2多条件组合式查询

当检索条件多的时候，就需要进行条件过滤。将用户需要的各种查询条件组合起来，用AND或OR连结起来。如我们检索“机械设计资源”分类（分类ID为1）中与“齿轮”相关的资源的语句为：

sql=“select * from main where CType=1 and CName like ‘%齿轮%”

2.2.3基于内容的搜索式查询

用户输入一个或多个查询关键词（关键词之间规定一种间隔符分隔以提供处理用），另外可设定单选按钮让用户从AND和OR中选择一种条件组合方式，AND将查询内容中包含所有关键词的记录，OR则将含其中一个关键词的记录找出来。平台为用户提供的查询就是基于这种查询模式，用户可以输入最多5个关键词，并自由选择关键词之间的逻辑组合关系AND、OR、NOT。

平台的资源检索页面如图5所示，用户选择检索范围，输入查询条件，点击搜索按钮，系统将列出符合条件的资源。如果需要多条件查询，可点击“”增加或点击“”减少条件数目，然后选择条件的逻辑组合关系。若输入“机械”和“工艺”两个关键字，逻辑关系为“或”，则系统将列出所有资源名称包含“機械”或者“工艺”的资源。在检索页面，最多提供5个关键词检索，控件searcht和searcht1～4记录下5个关键词，控件LogicSelect1～4记录下其相互之间的4个逻辑关系，当用户提交检索条件后，执行检索页面。

3信息资源服务系统的运行实例

3.1信息资源软件系统主界面

图6为该系统主页面，从主界面的功能划分可以看出其主要功能软件模块，包括有数据与知识库、专业应用软件、用户管理模块、站内查询模块、用户资源模块、用户自定义数据管理软件模块，可以很方便的应用机械设计资源、金属材料资源、非金属材料资源、世界钢号资源、机床切削加工资源、数控加工工艺资源、焊接工艺资源、机床夹具设计资源、液压气动设计资源、数控刀具量具资源等各类数据、知识信息资源[3]。

3.2机械设计常用信息资源数据库与知识库系统

面向数控机床的机械结构设计的常用信息资源数据库与知识库系统，主要内容和功能是：常用基础资料;零部件设计基础标准;零件结构设计工艺性;连接与紧固;弹簧;起重运输零部件、操作件和小五金;机架、箱体、导轨;润滑与密封装置;管道与管道附件;摩擦轮及螺旋传动;减速器和变速器;齿轮传动;轴承;联轴器、离合器和制动器;轴;机械振动的控制及利用;常用电动机;常用低压电器;液压传动;液压控制;气压传动与控制;机构设计;滚动轴承、液压介质等牌号对照等数据资源模块。

系统界面如图7所示，所涉及的主要知识内容由左边的树形结构组织。

3.3金属材料资源数据库系统开发

网络化的金属材料资源数据库软件系统的主要内容是：金属材料常用资料、钢铁材料的基本知识、生铁及铁合金、铸铁、铸钢及锻钢、钢的品种及技术性能、型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳、有色金属材料的基本知识、铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金、镍及镍合金、锌及锌合金、铅及铅合金、锡及锡合金、其他有色金属材料的各类性能数据和选用知识资源。金属材料资源数据库系统主界面如图8所示。

3.4世界钢号资源数据库系统

世界钢号资源数据库软件系统的主要内容是：世界钢号常用资料、世界钢号表示方法、结构用钢、工具钢和硬质合金、不锈钢，耐热钢和特殊合金、铸铁、铸钢、钢铁焊接材料、

世界各国钢号对照查询表等9部分组成。包含当前世界上广泛使用的钢材牌号，化学成分，力学性能以及热处理等完整数据资料和基本知识内容。图9是世界钢号资源查看页面实例[4]。

世界各主要国家和地区（中国、美国、德国、日本、英国、法国、俄罗斯、瑞典、韩国以及中国台湾地区）和国际标准化组织ISO钢铁材料牌号的表示方法、各种钢材牌号，化学成分，力学性能以及热处理等数据资料知识。

3.5机床切削加工资源数据与知识库系统

图10是常用机床切削加工资源数据与知识库软件系统的切削加工工艺查看页面实例，切削加工工艺资源数据与知识主要包括：以切削加工各工种的基础知识，常用资料、切削基础知识、车削加工，拉削加工，铣削加工，刨削加工，磨削加工，表面滚压加工，螺纹加工，孔加工，齿轮加工，刀具的刃磨等数据资源模块。

机床切削加工参数计算与查询程序包括：公差与配合查询、形状与位置公差查询及其选用知识、刀具角度与切削参数计算、铣削加工计算、蜗轮蜗杆齿轮齿条相关计算、传动及其他常用计算、车削加工计算等专业软件模块;切削用量及切削表面质量、工件材料的切削加工性能等切削基础知识;车削、铣削、磨削等各类切削加工方法对应的加工范围与加工特点、刀具、装夹方法等。

3.6数控加工刀具资源数据系统

数控加工刀具资源数据库软件系统，数控刀具量具主目录页面实例见图11。主要内容和功能是：

数控刀具的种类，数控刀具的性能要求;数控车削刀具的结构类型和特点;数控铣削刀具的结构类型和特点;数控孔加工刀具的结构类型和特点。

数控可转位刀片与刀片代码，数控可转位刀片的夹紧，数控车削刀具（可转位刀片）的选择，数控车床所用刀具的装夹，数控铣削刀具的选择。

刀具材料，数控机床所用刀具材料的类型与选择，刀具切削部分的材料必须具备的性能条件;金刚石刀具材料的种类、性能和特点;立方氮化硼刀具材料的种类、性能和特点;陶瓷刀具材料的种类、性能和特点;涂层刀具材料的种类、性能和特点;硬质合金刀具材料的种类、性能和特点;高速钢刀具材料的种类、性能和特点。

在工具系统和刀柄方面，重点是HSK刀柄的应用数据和知识问题，针对数控加工刀具资源数据的管理需求，开发出刀具数据信息查询、实时更新刀具几何数据和知识的软件系统[5]。

4结语

本研究实现了以实现机械产品设计制造过程中各类专业数据与知识资源的快速获取，形成为一种支持数控机床产业集群的基础数据与知识资源集成的应用平台。同时，在分析国内机械工程数据与知识资源共享服务平台研究成果的基础上，以创新联盟企业间和企业内数据资源共享、重用的需要为出发点，提出了一种面向网络的机械工程数据与知识资源共享服务平台的功能体系结构，该系统试运行情况良好。

但由于目前国内数控机床产业集群的发展还处在初级阶段，如何有效形成和发展成都地区精密数控机床产业集群、创新机制、提升竞争力等还需要进行深入的研究，因此对产业集群网络化技术协同创新方面还需要进一步开展理论性和实用化相结合的研究工作。

参考文献：

[1]盛伯浩.我国数控机床现况与技术发展策略[J].制造技术与机床，2006（2）：1721.

[2]蔡宁，吴结兵.产业集群与区域经济发展：基于“资源结构”观的分析[M].北京：科学出版社，2007.

[3]“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题申报指南[Z].20092010.

[4]张曙，譚惠民，黄仲明.软硬件结合为用户创造更多价值：机床产业转型升级途径之二[J].制造技术与机床，2009（10）：3235.

[5]张曙.高性能数控加工中心[J].现代零部件，2006（8）：4042.