基于云制造与3D打印的阀门服务研究.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 评审是阀门质量 的保证 ，是满足客户需求的重要因素。 3 D打印的 出现，将 阀门的设计与制造结合 ，实现产品 制造的前移，阀门产品的设计与制造不再分开。设计与 制造 的结合也I P C A D实体建模和3 D打印能力相结合对 于阀门产 品的高效设计和开发是大有帮助 的。利用3 D 打 印技术 ，企业研发人员可 以更专注于产品创新，进而 提升市场竞争力。 根据3 D 打 印在阀门行业 中的应用分析 ，分析了3 D 打印支撑 阀门营销模式的架构 ，如图2 所示。 桌面级 3 D打 印设备 工业级 3 D打 印设备 3 D 阀门的 3 D概念设计 产品原型的 3 D打 印 3 D实物模 型的 功能验证 3 D的产品评 、、 Y‘ 阀门产 品试制 N 支撑 图2 3 D打 印支撑 的阀门营销模式架构图 2 ． 2 云制造环境下的阀门营销模式分析 营销模式是企业生产经营过程 中的重要环节 。在现 代市场营销快速发展的前提下 ，选择和建立适合的阀门 营销模式能够有效地提高阀门生产企业产品市场 占有率 和盈利水平 。云制造环境下的营销模式是在借鉴现有网 络化营销模式的基础上提出来的，可实现分散资源集中 化共享以及集中资源分散化服务。 云制造环境 下的阀门营销模式 由阀门云制造服 务 用户层 Va l v e C l o u d Ma n u f a c t u r e r S e r v i c e C o n s u me r ， VCMS C 、云 阀 门营 销 服 务平 台 C1 o u d Va l v e M a r ke t i n g Se r v i c e P l a t f o r m 服 务 企 业 联 盟 层 V a l v e Cl o u d M a nu f a c t ur e r S e r v i c e Bu s i n e s s ，VCMS B组成 。 如 图3 所 示 ，利 用 互联 网将 各个 中小 阀 门企 业连接 到 阀 门云制 造 营销服 务平 台上 。 V C MS C 可 以向阀门云制造营 销 服务平 台提 出关 于阀 门设 计 、制造 、试 验 、仿真 、采 购 、维护 等业 务需 求 ，由平 台在资源 库 中为客户 搜索 并 匹配产 品资源 ，向用 户提 供 C V MS P 和 阀门云制造 需求 服务 资源池 1 计算资源 软件资源 数据资源 塞 塑 多学科优化 性能分析 虚拟验证 兰 兰 兰 F 、 兰 竺 竺 制 造设备 I I 客户信息 人力资 源 l l 产品信息 技术资 源 l l 服务咨询 物料资 源I I 集成解决方案 设计资源池 国家标准 行业标准 企业标准 设计数据库 I I i We b 入式系统技术 I物 联 网 技 术 效 能 箩技 图3 云 制造 环境下 的阀门营销模 式框图 所需的产品服务 ；V CMS B由各个中小阀门企业 的产品 原材料供应、设计 、制造、生产、物流配送等资源共同 构成 的涵盖阀门全生命周期的资源池。C V MS P 在接收 到用户层提出的业务需求后，便根据具体 的阀门需求 ， 将其智能地分配给各个相关的企业，由各个企业综合、 协 同来完成任务。 2 ． 3 3 D 打印支撑的阀门云制造营销模式探索 基于云制造环境 下3 D打印支撑 的阀门营销模式而 建立的云阀门营销服务平 台，其服务对象是以煤化工为 主的行业性客户，阀门的需求量大，阀门的性能要求也 各有不同。阀门产品的云制造营销模式支持阀门的网上 销售与定购，利用定制产 品库 ，可满足客户的个性化需 求 ，实现阀门产品的网络化设计口 伽 与定制，在满足客户 的个性化需求的同时，丰富企业的设计资源，提高企业 的阀门产品创新能力。该模式 以是 以当前高度发展的互 联网环境为依托，将分散的中小企业联合，形成分布式 的 网络系统，并实现 自动管理和控制，从而构建 出3 D 打印支撑的阀门云制造营销模式，如图4 所示。 其 中云阀门营销服务平台是信息交互 、资源共享的 圈日 豳 豳 l成套产品采办服务ll 物流输送服务 l I 生 堕 垫 互 至 竺 l厂 i ] ⋯ I 智能选型系统l 图4 3 D打印支撑的云阀门营销模式 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 0 3 上 [ 1 O 9 1 阀 门 营 鞘 服 务 平 台 阀门 云 制 造 服 务 用 户 层 阀 门 云 制 造 营 销 服 务 平 台 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 平 台，充分利用云计算等先进科技手段，给企业带来低 门槛、高技术的优惠，把各 阀门企业的制造资源 、服务 资源等放在云端，突破企业在资源环境上的束缚 ，连接 企业上下游在内的产业链，实现 阀门产业链的对接，真 正为各企业带来商业价值。用户可以方便地获取资源 、 利用资源，并根据用户需求 ，迅速推 出新的产品、实现 柔性快速交货，同时也为用户提供系统化、集成的产品 解 决方 案 。 2 ． 3 ． 1 设计服务层 设计服务层服务于用户的阀门设计需求，为用户提 供阀门的设计信息，包括 阀门的设计参数、二维工程图 纸 零件图 装配图、三维模型等。根据用户对阀门 型号、公称通径、公称压力、阀作用型式、执行机构、 流体状态、流体名称等设计要求，由设计人员将设计要 求输入智能选型系统，获得所需阀门的外形尺寸；阀座 直径、法兰型式、阀体 、阀芯、阀杆等数据信息直接 由 选型系统选定。设计人员再 以S o l i d Wo r k s 三维建模软件 建立阀门的三维模型，利用C A E 分析工具对建立的阀门 三维模型进行受力分析，并根据受载情况下的应力、应变 等情况进一步优化阀门结构。最后将优化后的三维模型以 S T I 各式导出，借助3 D打印机快速获得阀门样品模型，以 此来验证是否满足用户设计要求。通过计算机辅助设计软 件及3 D打印等先进设计工具的融合，实现产品零部件参 数化设计 、二维工程图绘制、三维样品模型打 印，提供 从工业设计到仿真验证再到实物验证的设计服务。 2 ． 3 ． 2 制造服务层 制造服务层服务于用户 的阀门制造 需求 ，根 据 已 有的阀门设计信息，对用户所需的阀门进行生产加工 。 根据企业 的现有生产设备、生产能力 ，按照阀门生产计 划，确定最优资源服务提供者 ，由多家企业实现阀门的 协同制造 ，从而将企业的能力资源 、硬件资源 、软件资 源有效利用，提升资源 的使用价值 。制造服务层同时提 供生产过程管理 在制 品管理 所需的生产计划／ 物料 计划、车间调度与排产、制造执行管理及在制 品物流管 理服务，帮助企业实现生产过程的精细化控制 ，提高生 产效率。 2 ． 3 ． 3 营销服务层 营销服务层服务于用户的阀门采购需求 ，为用户提 供包括设计服务、制造服务、营销服务在内的服务。营 销服务层涵盖产 品设计、研发、制造、销售等整个生命 周期，为用户提供集成化的产品解决方案。提供成套产 品采办服务、协 同办公服务、产 品选型服务、产品支付 服务等 ，将产品的售前、售中、售后信息及时有效的传 递给用户。物流输送服务保障了生产过程中的原材料供 应、外协件采购供应及最终成品的运输。 【 1 1 0 1 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 0 3 上 云阀门营销服务平台提供从设计到制造再到营销的 服务，实现 了设计为服务 D e s i g n a s a S e r v i c e 、制造为 服务 Ma n u f a c t u r e r a s a S e r v i c e 、营销为服务 Ma r k e t i n g a s a S e r v i c e ，建立 了云 阀门服务关系图，如图5 所示。 画 图5 云阀门服务关 系图 2 ． 4 云阀门营销模式的特点 云 阀门营销模式 ，结合3 D打 印与云制造可为用户 提供一种产品设计 的推介服务 相当于设计技术和新产 品营销 ，把设计单位 的产品设计直接 以图形实物形态 传递到生产企业，可为生产企业降低研发成本，同时加 速研究成果转化力度。同时为用户提供设计服务、制造 服务、营销服务，满足用户的多方面阀门需求。云阀门 营销模式与其他营销模式比较如表1 所示。 表1 云阀门营销模式与其它营销模式比较 评价 序号 代理营销 分销营销 直营 云阀门营销 项 目 1 产 品 质量高 质量高 质量高 质量高 中间代理环 有中间环 直接销售 ， 2 价格 节，价格 直接销售， 节，价格较高 价格较低 协同最优设计， 较高 价格低 负责代销产 负责分销产 提供产 品全周 3 服务 期服务 不 包 提供产品全周期 品，服务少 品，服务少 服务 括产 品运输 营销 企业专 门人 企 业专 门人 员， 4 无 无 人 员 员，专业性 强 专业性强 用户 企业与用户不 企业与用户 企业与用户可 从设计到销售 的 5 沟通 直接 沟通 不直接沟通 直接沟通 全程沟通服务 资源优化 ，协 同 6 成本 成本高 成本高 成本高 设计制造 ，成本 低 交付 由单一企业完 由单一企业 由单 一 企业完 企 业协同设计 、 7 完成 ，周期 周期 成 ，周期长 成 ，周期长 制造 ，周期短 长 3 云阀门营销模式在阀门企业中的应用分析 以应用于水 回收系统的灰水或黑水控制的灰水偏 心旋转 阀的设计、制造、配送过程为例来说明云制造环 境下3 D打 印支撑的阀门云制造营销服务平台的工作流 程 ，如图6 所示 。 以某公司为例，其下属单位需要采购一批阀门设备， 其中包括灰水偏心旋转阀的定制。 1 用户 向阀门云制造营销服务平台发布灰水偏心 旋转阀门的设计需求，平台接收到用户 的请求后，对平 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图6 阀门云营 销服务平 台工作 流程 图 台中汇聚的各类资源进行智能匹配、分析 ，最终 由阀门 制造 公司4 与用户签署合同，并与高等院校 l 、3 D打印 中心2 、科研机构3 、钢材厂5 、供应商6 、物流公司7 合 作来完成。 2 阀门制造公 司4 接 收到平 台分配 的任 务后，根 据用户提供的灰水偏心旋转阀门数据表 ，明确该阀门产 品的具体要 求。在 阀门云制造营 销服 务平台的协同下 与高等院校1 、3 D 打 印中心2 、科研机构3 共 同完成 阀门 的设计工作 。高等院校 1 根据用户 的开发理念和业务需 求 ，结合阀门的结构要求，将阀门分成 阀体、阀盖 上 阀盖、下阀盖 、阀瓣 、阀杆、支架等部件 利用平台 上的S o l i d Wo r k s 产品三维设计软件 ，对各部件建立三维 模型 、应力分析，完成 阀门整体的转配 图；再 由3 D 打 印中心2 打 印出实体原型 ，并与设计人员、用户交流沟 通，共同验证阀门各个部件设计 的合理性，验证产品样 品是否符合初步要求并进行测试 。得到用户认可后 ， 由科研机构3 在高等 院校 l 的零部件 图纸与3 D 打 印中心 3 的样品模型的基础上进行工艺设计 ，包括工艺路线的 拟定、加工工序的确定、具体的工序内容、绘制工序图 等 ，由此完成阀门零部件的工艺设计。此外 ，此次 阀门 零部件的设计数据、工艺卡片信 息等会存储在平台中的 数据库中，方便后续的查验。 3 阀门制造 公司4 接到高等 院校1 的图纸和科研机 构2 的工艺卡 片后 ，配 以钢材厂5 提供 的原材料 ，在车 床、铣床 、镗床 、钻床等机器设备上进行精加工，完成 阀门零部件的制造 ；对 由供应商6 提供的所需的外协件 和标准件 螺母 、螺栓、弹簧、垫片、填料等检测无 误后 ，由制造公司完成阀门的整体装配、调试，由物流 公司7 负责产品的运输。至此 ，完成了此次任务，为用 户提供了设计、制造 、营销在内的阀门服务。此外，用 户通过生产计划系统、物料输送系统等实时 了解阀门的 生产情况、计划进度 。 通过案例分析可知 ；借助于3 D 打 印与云制造 ，用 户角色发生变化，从消费者转变为阀门研发设计中的生 产者；各企业的协 同参与，加快了阀门的设计、研发、 制造等过程 ，更快的实现了以用户的需求为目标 的阀门 以销定产 、适路营销。 4 结论 在对煤 化工行 业 阀门的传统营销模式研究 的基础 上，结合阀门行业、企业及用户 的需求变化 ，克服传统 阀门营销模式的不足 ，实现 阀门从原材料到最终成品的 一 体化创新服务，借助3 D 打印技术与云制造，提出了 云制造环境下3 D 打 印支撑的阀门营销模式。 1 尝试性地将3 D 打印与云制造引入阀门行业，提 出了云阀门营销服务的思想 ，为阀门行业提供一种新的 营销思路 。通过企业应用分析，表明云阀门营销模式具 有整合中小企业阀门资源 、提升阀门设计研发能力的效 能，易于企业实现定制化生产、零库存生产 。 2 分析总结 了传统 阀门营销模式 ，引入云制造环 境下3 D打印支撑 的阀门营销模式，是基于互联网营销 的进一步发展 ，创新了阀门产品的服务模式，有利于加 快企业 由生产制造型向生产服务型企业 的转变。 3 从 阀门用户的需求出发，归纳 了阀门业应提供 的设计服务、制造服务、营销服务，其他服务还有待进 一 步研究与完善。 参考文献 【 l 】 李伯虎， 张霖， 王时龙， 等． 云制造一面向服务的网络化制造新模 式[ J 】 ． 计算机集成制造系统， 2 0 1 0 ， 1 6 1 l 一 7 ． 【 2 】 贺东京， 宋晓， 王琪， 等． 基于云服 务的复杂产 品协 同设计 方法【 J 】 ． 计算机集成制造系统， 2 0 1 l ， 1 7 3 5 3 3 5 3 9 ． 【 3 】 李强， 秦波， 包柏峰． 基于云制造 的模 具协 同制造模 式探讨 [ J 1 ． 锻 压技术，2 0 1 1 , 3 6 3 1 4 0 1 4 3 ． 【 4 】 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，2 0 1 2 ， 1 8 7 1 3 4 5 1 3 5 6 ． 【 5 】 王崴， 张宇红， 徐 晓， 等． 面 向中小企业 的云制造服务模式研 究【 J 】 ． 机械 设计 与制造， 2 0 1 3 ，0 9 2 6 9 2 7 2 ． 【 6 】 杨 阳， 冀 阿强． 面 向集团企 业的云制造 服务平 台【 J ] ． 航 天制造技 术， 2 0 1 2 ， 0 2 5 0 5 3 ． 【 7 ] 但 昭学， 徐邦勇， 杨曼丽 ． 模具 云制造 信息平 台系统 的应 用研 究 【 J 】 ． 机电工程技术， 2 0 1 1 , 4 0 9 3 0 3 3 ． 【 8 】 吴 晓晓， 石胜友， 侯俊杰， 等． 航天云制造服务应用模式研究 [ J 】 ． 计 算机 集成 制造系统，2 0 1 2 ， l 8 7 1 5 9 5 1 6 0 3 ． [ 9 】 胡迪 利普森， 梅 尔芭库曼 ．3 D打 印 从想象到现实 [ M】 ． 北京 中信 出版社，2 0 1 3 ． [ 1 O 1 孙 林夫． 面向网络化制造 的协 同设计 技术 [ J ] ． 计算机集成 制造 系 统， 2 0 0 5 ， 1 1 1 1 6 ． 【 l 1 】吴忠 仪 表 有 限责 任 公 司 [ EB／ OL] ． 2 0 1 2 - 0 7 ． 1 6 1 [ 2 01 4 - 01 ． 2 0 ] ． h t t p ／ ／ www． wz y b． c o m ． c n ／ S i mp l i f i e d ／ Pr o d u c t Vi e w． a s p I D1 2 2 S o r t l D1 2 4 ． 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 0 3 上 [ 1 1 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m